基础化学第2章 12基础化学 溶液

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1、第第2 2章章 溶液溶液 2 1 溶液组成标度的表示方法 2 2 稀溶液的依数性 2 3 渗透压力在医学上的意义 Date1 物质的量 是表示物质数量的物理量 该系统中所包含 的基本单元 elementary entity 数目与0 012kg12C的原子 数目相等 物质的量单位是摩尔 符号是mol mmol mol等 1 物质的量nB amount of substance 2 1 溶液组成标度的表示方法 2 1 1物质的量浓度cB amount of substance concentration 和质量浓度 mass concentration Date2 1 0 012kg12C的原子

2、数目是6 023 1023 这个数称为 阿伏加德罗常数 Avogadro constant 所以 1mol是6 023 1023个微粒的集合 2 在使用物质的量时 基本单元必须同时指明 基本单 元可以是分子 原子 离子 电子及其他粒子或这些粒 子的特定组合 物质B的物质的量nB Date3 例 计算5 3g无水碳酸钠的物质的量 1 以Na2CO3 为基本单元 2 以1 2Na2CO3为基本单元 结论 同一系统的物质 基本单元不同时 物质的量 可以不同 n Na2CO3 0 05 mol 解 1 m Na2CO3 5 3g M Na2CO3 106g mol 1 2 m Na2CO3 5 3g

3、M 1 2Na2CO3 1 2M Na2CO3 53g mol 1 n Na2CO3 0 10 mol Date4 物质的量浓度cB amount of substance concentration 定义 物质B的物质的量 nB 除以混合物的体积 V 对溶 液而言 物质的量浓度定义为溶质的物质的量除以溶液的 体积 即 单位 mol L 1 mmol L 1 mol L 1等 注意 在使用物质的量浓度时 必须指明物质B的基本单元 例如c HCl 0 10 mol L 1 c Ca2 1 0mol L 1 c KMnO4 0 20mol L 1等 2 1 溶液组成标度的表示方法 Date5 例

4、正常人血浆中每100ml含葡萄糖100mg HCO3 164 7mg Ca2 10mg 它们的物质的量浓度 单位 mmol L 1 各为多少 解 c C6H12O6 5 6 mmol L 1 c HCO3 27 0 mmol L 1 c Ca2 2 5 mmol L 1 Date6 三 质量浓度 mass concentration 定义 溶质B的质量 mB 除以溶液的体积 V 即 符号 g L 1 mg L 1 例如 临床上常用的生理盐水是9 0 g L 1 葡萄糖溶液是50 0g L 1 Date7 2 1 2质量摩尔浓度和摩尔分数 1 摩尔分数x B mole fraction 定义 物

5、质B的物质的量 nB 除以混合物的物质的量之和 in i 若溶液由溶质B和溶剂A组成 则溶质B和溶剂A的摩尔分 数分别为 xA xB 1 Date8 2 质量摩尔浓度bB molality 定义 溶质B的物质的量 nB 除以溶剂的质量 mA 单位 mol kg 1或mmol kg 1 Date9 例 10g L 1蔗糖 C12H22O11 溶液的密度1 g mL 1 蔗糖Mr 342 计算其质量摩尔浓度bB 解 nB 10 Mr 10 342 mA 1000 1 10 bB nB mA 1000 10 342 1000 1 10 0 030 mol kg 1 Date10 一 质量分数 B m

6、ass fraction 定义 为物质B的质量 mB 除以混合物的质量 i mi 对于溶液 溶质B和溶剂A的质量分数分别为 A B 1 2 1 3 溶液组成标度的其他常用表示法 Date11 2 1 3 溶液组成标度的其他常用表示 法 二 体积分数 volume fraction 物质B的体积除以混合物的体积 式中VB为物质B的体积 为混合物的体积 Date12 例 将7 00g结晶草酸 H2C2O4 2H2O 溶于93 0g水中 求草酸 的质量摩尔浓度b H2C2O4 和摩尔分数x H2C2O4 解 M H2C2O4 2H2O 126g mol 1 M H2C2O4 90 0g mol 1

7、在7 00gH2C2O4 2H2O中H2C2O4的质量为 草酸的质量摩尔浓度和摩尔分数分别为 m H2C2O4 5 00 g 溶液中水的质量为 m H2O 93 0 7 00 5 00 95 0 g b H2C2O4 0 585 mol kg 1 x H2C2O4 0 0104 Date13 2 2 稀溶液的依数性 colligative properties 这种转移 只能通过蒸气来进行 因此 要研究蒸 气的行为 才能弄清楚问题的实质 Date14 亦即饱和蒸气压 蒸发速度 冷凝速度 蒸气饱和 2 2 1 溶液的蒸气压下降 vapor pressure lowering 一 蒸气压 vapo

8、r pressure Date15 2 2 1 溶液的蒸气压下降 一 蒸气压 vapor pressure 蒸气压 在一定温度下 与液相处于平衡时的蒸气 所具有的压力称为饱和蒸气压 蒸气饱和 Date16 Date17 大气压蒸气压 2 2 1溶液的蒸气压下降 沸点 boiling point 液体蒸气压与大气压相等时的温度 Date18 与 相等 时的温度 固相的蒸气压液相的蒸气压 凝固点 freezing point 2 2 1溶液的蒸气压下降 Date19 温 度 水 冰 150 476 0KPa 100 101 3KPa 20 2 33KPa 10 1 23KPa 0 0 610 KP

9、a 0 610KPa 10 0 26KPa 20 0 10KPa 水的沸点 冰点 纯水和冰的饱和蒸气压 Date20 纯水的蒸气压 p0 OA线 水的蒸气压 OB线 冰的蒸气压 水的沸点 A点 蒸气压为101 3kPa下 373K 水的凝固点 O点 蒸气压为0 610kPa下 273K 纯水的蒸气压 Date21 液体的蒸汽压 p与液体的本性有 关 温度升高 p增大 易挥发性物质的 p大 难挥发性物质的 p 小 二 溶液的蒸气压下降 Date22 溶液的蒸汽压下降 Raoult定律 二 溶液的蒸气压下降 Date23 二 溶液的蒸气压下降 Date24 溶液的蒸气压 溶液的蒸气压 p 溶液的蒸

10、气压 纯水的蒸气压 p 难挥发溶质的溶液 p0 溶液的蒸气压下降值 p p0 p 二 溶液的蒸气压下降 Date25 拉乌尔定律 Law of Rault 在一定温度下 稀溶液的蒸 气压等于纯溶剂的蒸气压乘 以溶液中溶剂的摩尔分数 p p0 xA Date26 xA 溶剂的摩尔分数 1 xB p p0 xA p p0 1 xB p p0 xB p0 p p0 xB Date27 p p0 xB xB nB n总 nB nA XB nB mA MA bB MA p p0 p bB MA bB K Date28 在一定温度下 难挥发非电解质的 稀溶液的蒸气压下降 P 与溶质的 质量摩尔浓度成正比

11、而与溶质 的种类和本性无关 p bBK 拉乌尔定律 Law of Rault Date29 A A O O 101 3 Tb Tb0 P kPa Tb0 100 373K T K B Tb Tb Tb0 溶液的沸点 溶液的沸点升高 2 2 2 溶液的沸点升高和凝固点降低 Date30 沸点是液体蒸气压与大气压相等时的温度 其原 因是溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压 一 溶液的沸点升高 boiling point elevation Tb Kb bB 水的沸点升高常数 Kb 0 512K kg mol 1 Date31 二 溶液的凝固点降低 freezing point depression 凝固

12、点 液体凝固成固体是在一定温度下进行的 这 个温度称为凝固点 凝固点的实质是 在这个温度 下 液体和固体的饱和蒸气压相等 即为 p液体 p固体 平衡 若 P固 P液 则固体要融化 熔解 P固 P液 则固体要融化 所以溶液的凝固点降低 Date34 曲线 1 是纯溶剂的理 想冷却曲线 曲线 2 是纯溶剂的实 验曲线 曲线 3 是理想溶液的 冷却曲线 曲线 4 是实验曲线 二 溶液的凝固点降低 溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出的温度Tf Date35 n溶液凝固点降低的应用 测定溶质的相对分子 质量 特别是小分子 虽然理论上沸点升高和凝固点降低两种方法都 可测量分子量 可是后者不易起破坏作用 且

13、Kf值较大 测定准确度高 二 溶液的凝固点降低 Date36 例 将0 20g葡萄糖溶于10 0g水中 测得此溶 液的凝固点为 0 207 求葡萄糖的相对分子 质量 水的Kf 1 86 解 Tf Kf bB bB mB MB mA nB mA MB Kf mB Tf mA Tf Kf bB Date37 MB Kf mB Tf mA MB 1 86 0 20 0 207 10 0 1000 g 解 180 Date38 例 将0 638 g尿素溶于250 g水中 测测得此溶液的凝固点降低值值 为为0 079 K 试试求尿素的相对对分子质质量 解 二 溶液的凝固点降低 Date39 例 10g

14、L 1蔗糖 C12H22O11 溶液的密度 1 g ml 1 蔗糖Mr 342 计算该溶液的凝固点 解 bB 0 030 mol kg 1 根据 Tf Kf bBKf 1 86 Tf 0 056 Tf Tf0 Tf 0 0 0 056 0 056 或 273 0 056 272 44 K 1 86 0 030 Date40 溶液凝固点降低的应用 水 盐冷冻液 在化工生产和科学研究中常要用到低温浴 配制合适的水 盐体系 可以得到不同的低温冷冻液 例如 水盐体系 凝固点温度 252 K 218 K 262 5 K 257 8 K 在冬天 为防止路面结冰 撒上盐 实际用的就是冰点下降原 理 Date

15、41 2 2 3 溶液的渗透压力 一 渗透现象和渗透压力 1 渗透现象 水或低浓度溶液 高浓度溶液 半透膜 渗透条件 具有半透膜 半透膜两边 溶液有浓度 差 Date42 2 3 3 溶液的渗透压力 一 渗透现象和渗透压力 1 渗透现象 水或低浓度溶液 高浓度溶液 半透膜 现象 水 或溶 剂 分子通过半 透膜向高浓度 溶液渗透 渗透方向 Date43 纯水 法码 活塞 渗透压力 半透膜两边 纯水与溶液产生 渗透平衡时 在溶液上所需要增加的压力 称为该溶液的渗透压力 2 渗透压力 Date44 渗透压力 如何求算 2 3 3 溶液的渗透压力 Date45 二 溶液的渗透压力与浓度及温度的关系 V

16、an t Hoff定律 cBRT 理想气体方程 P nRT V 稀水溶液 cB mol L 1 bB mol kg 1 bBRT Date46 bBRT R 8 314J K 1 mo1 l bB mol kg 1 或mol L 1 T K Kpa 稀溶液的渗透压力与溶液的浓度和温 度成正比 而与溶质的种类和本性无关 单位 Date47 例 37 时 0 1mol kg 1蔗糖的渗透 压力是多少 解 bBRT 8 314 257 7 kPa 2 54 atm 25 米水柱 0 1 273 37 2 3 3溶液的渗透压力 Date48 例 将1 00g血红素配成100ml溶液 在20 时测得 溶液的渗透压力为0 366kPa 求血红素的相对分 子质量 解 cRT c nB V mB MB V MB mB RT V RT Date49 MB mB RT V 1 00 8 314 293 100 10 3 0 366 6 66 104 g mol 解 Date50 例 b 溶液中粒子的总浓度 b icB 非电解质 i 1 电解质 i 1 i 称为校正因子 强电解质 电解质稀溶液的依数性行为