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1、基 础 化 学 General Chemistry第二章 稀薄溶液的依数性2.1 溶液的蒸气压下降2.2 溶液的沸点升高和凝固点降低2.3 溶液的渗透压力内容提要1基 础 化 学 General Chemistry教学基本要求1. 掌握稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低概念及计算；渗透压力的概念及渗透浓度的计算。2. 熟悉稀溶液依数性之间的换算，利用依数性计算溶质的相对分子质量；电解质溶液的依数性。3.了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点 降低的原因；渗透压力在医学上的意义 。2基 础 化 学 General Chemistry溶质+溶剂 溶液溶液的性质已不同于纯溶质和纯溶剂第二类：
2、与溶质的本性无关，只与溶液中所含溶 质粒子的浓度有关稀溶液的依数性。蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低、溶液 渗透压第一类：与溶质的本性（种类）有关。 溶液颜色、导电性、体积、粘度3基 础 化 学 General Chemistry一、溶液的蒸气压 纯溶剂的气、液平衡系统第一节 溶液的蒸气压下降凝结蒸发当蒸发速率与凝结速率相等时， 气相和液相达到平衡，此时， 水蒸气所具有的压力被称为在 该温度下水的饱和蒸气压，简 称为蒸气压。用符号p表示， 单位为Pa或kPa。HH2 2O(O(l l) H) H2 2O(g)O(g)4基 础 化 学 General Chemistry 说明： p与液体的本性有
3、关，不同物质，蒸气压不 同; 同一液体，温度升高，p 增大; 几种液体蒸气压与温度的关系5基 础 化 学 General Chemistry 不同温度下水的蒸气压 T / K p / kPa T / K p / kPa 273 278 283 293 303 313 323 0.610 6 0.871 9 1.227 9 2.338 5 4.242 3 7.375 4 12.333 6 333 343 353 363 373 42319.918 3 35.157 4 47.342 6 70.100 1 101.324 7 476.026 2 6基 础 化 学 General Chemistry
4、 固体物质也有蒸气压，但p 一般很小; 固体直接蒸发为气体的过程称为升华。 冰，碘，樟脑等属于易挥发性物质，具有较显著 的蒸气压。 温度对固体蒸气压有影响，温度升高，固体的蒸 气压增大。同温度下， p 大者为易挥发性物质 ， p 小 者为难挥发性物质 。 问题：蒸汽压除了与温度有关外，还与外界压强 有关。7基 础 化 学 General Chemistry实验现象： 一段时间后U型管两端水银液 面出现了高度差，与纯水相连的 一端水银液面下降，与葡萄糖溶 液相连的一端水银液面升高。实验结果： 在相同温度下，P水P葡萄糖溶液 。结论： 含有难挥发性溶质的溶液，其 蒸气压总是低于同温度下纯溶剂 的蒸
5、气压。这种现象称为溶液蒸 气压下降。溶液的蒸气压下降二、溶液的蒸气压下降-Raoult定律8基 础 化 学 General Chemistry溶液的蒸汽压下降，是由于纯溶剂中溶入难挥发性溶质后 ，部分表面被溶质分子所占据，单位面积上溶剂分子数减 少，单位时间内从液面中逸出的溶剂分子数减少，所以溶 剂的蒸发速率减小，进而在较低的蒸气压下液相和气相达 到平衡。达平衡时，溶液的蒸气压必然低于纯溶剂的蒸气 压。纯溶剂和溶液的气液平衡图9基 础 化 学 General Chemistry 溶液的浓度越大，溶液的蒸气压下降越多 。纯溶剂与溶液的蒸气压曲线10基 础 化 学 General Chemistr
6、y1.过程开始时, H2O 和糖水均以蒸发为主；2. 因为糖水的蒸气压低于纯水的蒸气压，所以当 蒸气压达到 P 时, 糖水与上方蒸气首先达到平衡 ； 3. 但是纯水平衡蒸气压 P0 P, 即此时H2O气液并 未平衡，继续蒸发，结果钟罩内气相蒸气压大于 糖水液面的蒸气压； 4. 为了保持糖水气液平衡，气相H2O 分子开始凝 聚到糖水中, 使得钟罩內蒸气压不能达到水的 P0 。 5. 于是，H2O 分子一直从 H2O 中蒸出而凝聚入 糖水。使得糖水体积不断扩大，纯水体积不断减 小，直至纯水体积为零，达到糖水溶液与空气中 水的蒸气压平衡为止。变化的根本原因是溶液的饱和蒸气 压下降。问题：若改为两杯浓
7、度 不同的糖水，其结果又 会怎样？两杯糖水浓度相同！钟罩实验11基 础 化 学 General Chemistry拉乌尔定律：规律一：在一定温度下, 难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。Raoult Law(拉乌尔定律）p0:纯溶剂的蒸气压,P:溶液的蒸气压。12基 础 化 学 General Chemistry对于只含有一种溶质的稀溶液来说 将xA + xB = l 代入p = p0 xA p = p0 (1 - xB)p = p0 p0 xB p = p0 p =p0 xB 规律二：在一定温度下，难挥发性非电解 质稀溶液的蒸气压下降（p）与溶质的摩 尔分数成
8、正比，与溶质的本性无关。13基 础 化 学 General Chemistry稀溶液中，溶剂的物质的量远远大于溶质的物 质的量，则 nA nB， 若取1000g溶剂，有此时，溶质B的物质的量和质 量摩尔浓度在数值上相等，即 nBmol=bBmolkg-114基 础 化 学 General Chemistry规律三：在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸 气压下降（p）与溶液的质量摩尔浓度bB成正比，与溶 质的本性无关。K为比例系数，只取决于p0和溶剂的摩尔质量MA， 与溶液的质量摩尔浓度无关。所以15基 础 化 学 General Chemistry例2-1已知293K时时水的饱饱和蒸气压为
9、压为 2.338 kPa，将6.840 g蔗糖(C12H22O11)溶于100.0 g水中，计计算蔗糖溶液的质质量摩尔浓浓度和蒸气压压 。16基 础 化 学 General Chemistry解 p = p0xA = 2.338 kPa0.996 4 = 2.330 kPa 17基 础 化 学 General Chemistry第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低（一）液体的沸点(Tbo):定义：液体的蒸气压等于外 界大气压力时的温度。* 液体的沸点高低不仅与液体的 本性有关，而且与外界压力的大 小有关。液体的正常沸点:外压为 101.3kPa 时的沸点 。一、溶液的沸点升高18基 础 化 学
10、General Chemistry定义：当纯溶剂中溶 入难挥发性物质后， 溶液的沸点总是高于 纯溶剂的沸点，称为 溶液的沸点升高。溶液沸点升高的原因 ： 稀溶液的蒸气压下降 ！溶液的沸点升高和凝固点下降（二）溶液的（二）溶液的沸点升高沸点升高 问题：纯溶剂的沸点是固定的，而溶液的沸点 是不断变化的19基 础 化 学 General Chemistry稀溶液的沸点升高：Tb = Tb - Tb0=KbbB规律：难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高（Tb）与溶液的质量摩尔浓度bB 成正比。溶液的沸点升高只与溶液中所含溶质颗粒的数目有关，而与溶质的本性无关。 T Tb b为溶液的沸点升高，为溶液的沸点升
11、高， T Tb b为溶液的沸点，为溶液的沸点，T Tb b0 0为为纯溶剂沸点，纯溶剂沸点，K Kb b为沸点升高常数。为沸点升高常数。20基 础 化 学 General Chemistry常见溶剂的T0b和Kb值 溶剂剂 Tb0 / Kb /(Kkgmol-1) 溶剂剂 Tb0 / Kb /(Kkgmol-1) 水 1000.512四氯氯化 碳76.75.03乙酸 1182.93乙醚醚34.72.02苯802.53萘萘2185.80乙醇78.41.2221基 础 化 学 General Chemistry二、溶液的凝固点降低（一）纯液体的凝固点 (Tfo):定义：物质的固相的蒸气压与它 的液
12、相的蒸气压相等时的温度。此时固、液两相可以长久共存。纯水的凝固点（即冰点）：常压下水和冰在0时蒸气压相等 （0.6106kPa）两相达成平衡，所 以水的凝固点是0（273.15K）。22基 础 化 学 General Chemistry曲线(1)：纯水的理想冷却曲线。 ab段：是水的液相, 从a点开始无限缓慢的冷却，温度不断下降，至b点时，水开始结冰; bc段：水和冰平衡共存，温度保持不变，至c点全部结冰; cd段：是水的固相，冰的温度不断下降。水和稀溶液的冷却曲线23基 础 化 学 General Chemistry 曲线（2）是在实验条件下的水的冷却曲线。 因为在实验中不可能做到无限缓慢的
13、冷却，而只能是较快 的强制性冷却，所以当温度已经到达Tfo时水不会结冰，而 出现一种过冷状态，一旦固体相出现，温度就会回升到 0，此时固液共存，曲线出现平台。全部结冰以后，冰 的温度不断下降。24基 础 化 学 General Chemistry曲线(3)：稀溶液的理想冷却曲线。ab段：是稀溶液的液相, 从a点开始无限缓慢的冷却，温度不断下降， 至b点时，溶液中的水开始结冰，b点温度Tf低于Tfo，即稀溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点bc段：随着固体溶剂不断析出，浓度不断增大，溶液的凝固点不断地降 低。所以bc段不会出现平台，而是一段缓慢下降的斜线。稀溶液的 凝固点是指刚有固体溶剂析出时的温度，
14、即b点温度Tf水和稀溶液的冷却曲线25基 础 化 学 General Chemistry曲线（4）是在实验条件下的稀溶液的冷却曲线。在实验中快速冷却的情况下，当温度已经到达Tf时稀溶 液中的水不会结冰，出现一种过冷状态，一旦固体相出 现，温度回升到Tf，之后，由于稀溶液的凝固点不断下 降，体系的温度也会不断下降，没有平台出现。26基 础 化 学 General Chemistry (a) 凝固点时，固态、纯溶剂液态的蒸发速度与气态的凝聚速度相等 (b)溶液的蒸发速度小于固态的蒸发速度与气态的凝聚速度。 （二）溶液的凝固点降低27基 础 化 学 General Chemistry如图所示，AC为
15、冰的蒸气压曲线，AA为水的蒸气压曲线，BB为稀 溶液的蒸气压曲线，AA与AC相交于A点，表示在101.325kPa下，冰 和水两相平衡共存，其蒸气压都是0.6106kPa。这一点所对应的温度 即为水的凝固点。 此时若向冰水共存体系中溶入难挥发性非电解质，就会引起溶液的蒸 气压下降，低于0.6106kPa，冰的蒸气压不变，所以冰就会融化，稀 溶液和冰不能平衡共存。 如果进一步降低温度，稀溶液的蒸气压曲线和冰的蒸气压曲线相交于 B点，此时稀溶液的蒸气压与冰的蒸气压相等，稀溶液和冰平衡共存 。此时的温度，即B点温度就是稀溶液的凝固点。28基 础 化 学 General Chemistry溶液的凝固点
16、降低：定义：难挥发性非电解质稀溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点，称为溶液的凝固点降低。溶液的凝固点溶液的凝固点定义：定义：固态纯溶剂与液态溶液平衡共存时的温度。即固相固态纯溶剂与液态溶液平衡共存时的温度。即固相蒸气压等于液相蒸气压时的温度蒸气压等于液相蒸气压时的温度。凝固点降低的原因凝固点降低的原因：溶液的凝固点降低是由溶液的蒸气压下降引起 。29基 础 化 学 General Chemistry 稀溶液的凝固点降低：Tf = Tf0 Tf= Kf bB* 稀溶液的凝固点降低常数Kf 只与溶剂的本性有关 ，与溶液的质量摩尔浓度无关。规律：难挥发性非电解质稀溶液的凝固点降低（Tf）与溶液的质量摩尔浓度bB 成正比。溶液的沸点升高只与溶液中所含溶质颗粒的数目有关，而与溶质的本性无关。30基 础 化 学 General C
