教学课件第一章分散系

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1、返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录第一章 分散系1 1 1.1 理想气体理想气体 1.4 胶体溶液胶体溶液1.3 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 1.2 溶液溶液1.5 乳浊液和高分子溶液乳浊液和高分子溶液2 21.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式1.1.2 理想气体状态方程式的应用理想气体状态方程式的应用1.1 理想气体理想气体 1.1.3 分压定律分压定律*1.1.5 分体积定律分体积定律 1.1.4 分压定律的应用分压定律的应用3 3返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录气体的最基本特征:气体的最基本特征: 具有可压缩性和扩散性。具有可压缩性和扩散性。 人们将符合理想气

2、体状态方程式的气体,人们将符合理想气体状态方程式的气体,称为称为理想气体。理想气体。 理想气体分子之间没有相互吸引和排斥,理想气体分子之间没有相互吸引和排斥,分子本身的体积相对于气体所占有体积完全分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。可以忽略。1.1.1理想气体状态方程式理想气体状态方程式4 4返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录pV = nRT R- 摩尔气体常量摩尔气体常量在在STP下,下,p =101.325kPa, T=273.15Kn=1.0 mol时时, Vm=22.414L=22.41410-3m3R=8.314 kPa L K-1 mol-1理想气体状态方程式:理

3、想气体状态方程式:5 5返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1. 计算计算p,V,T,n四个物理量之一。四个物理量之一。2.气体摩尔质量的计算气体摩尔质量的计算M = Mr g mol-11.1.2理想气体状态方程式的应用理想气体状态方程式的应用用于用于温度不太低,压力不太高的真实气体。温度不太低,压力不太高的真实气体。pV = nRT6 6返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 = = m / V3.气体密度的计算气体密度的计算7 7返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录组分气体:组分气体: 理想气体混合物中每一种气体叫做组理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分气体。分压:分压:

4、 组分气体组分气体B在相同温度下占有与混合在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力,叫做组分气体相同体积时所产生的压力,叫做组分气体气体B的分压。的分压。 1.1.3分压定律分压定律8 8返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录分压定律:分压定律: 混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pB n =n1+ n2+ 9 9返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录分压的求解:分压的求解:x B B的摩尔分数的摩尔分数1010返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 例例题题:某某容容器器中中含含有有NH3、O2 、N2等等气气体体 的的

5、混混 合合 物物 。 取取 样样 分分 析析 后后 , 其其 中中n(NH3)=0.320mol,n(O2)=0.180mol,n(N2)=0.700mol。 混混 合合 气气 体体 的的 总总 压压p=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。试计算各组分气体的分压。解:解:n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700mol1111返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa1212返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1

6、.1.4分压定律的应用分压定律的应用1313返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 例题例题: 可以用亚硝酸铵受热分解的方法可以用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。反应如下:制取纯氮气。反应如下: NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)如果在如果在19、97.8kPa下,以排水集气法在下,以排水集气法在水面上收集到的氮气体积为水面上收集到的氮气体积为4.16L,计算消,计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。耗掉的亚硝酸铵的质量。解:解: T =(273+19)K = 292K p=97.8kPa V=4.16L292K 时,时,p(H2O)=2.20kPaMr (NH4NO2)=64.04

7、1414返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)64.04g 1molm(NH4NO2)=? 0.164mol n(N2) =m(NH4NO2) =10.5g=0.164mol1515返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录分体积:分体积: 混合气体中某一组分混合气体中某一组分B的分体积的分体积VB是是该组份单独存在并具有与混合气体相同该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。温度和压力时所占有的体积。*1.1.5分体积定律分体积定律1616返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 1.2 溶液溶液1717返回主目录返回主目录

8、返回次目录返回次目录溶液:定义?溶液:定义? 广义地说,两种或两种以上的物质广义地说,两种或两种以上的物质均匀混合而且彼此呈现分子(或离子)均匀混合而且彼此呈现分子(或离子)状态分布者均称为状态分布者均称为溶液溶液。溶溶 液液气态溶液气态溶液(空气空气)液态溶液:液态溶液:(酸、碱酸、碱)固态溶液固态溶液 (合金合金)溶质溶质溶剂溶剂1818返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1919返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 物质的量及其单位物质的量及其单位nB=mB/MB ( mol)2)基本单元:系统中组成物质的基本组分,)基本单元:系统中组成物质的基本组分,可以是分子、离子、电子及这

9、些粒子的特定可以是分子、离子、电子及这些粒子的特定组合。如组合。如O2、(H2SO4)、(、(H2+ O2)1)物质的量是表示组成物质的基本单元数目)物质的量是表示组成物质的基本单元数目的多少的物理量。物系所含的基本单元数与的多少的物理量。物系所含的基本单元数与0.012kgC12的原子数目相等的原子数目相等(6.0231023阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数L),则为,则为1mol。2020返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.2.2 物质的量浓度物质的量浓度 定定义义:一一升升溶溶液液中中所所含含溶溶质质的的物物质质的的量量称称为为物质的量浓度,用符号物质的量浓度,用符号c表示,单位是表

10、示,单位是mol/Lc(B) = nBV 【例例】1molH3PO4与与3mol(1/3 H3PO4 )的的基基本本单单元元和和基基本本单单元元数数是是否否相相同同?质质量量是是否否也也相相同同?摩尔质量比是多少?摩尔质量比是多少?2121返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录解解: n(H2SO4) = 1.8410000.956/98.08 = 17.9 mol n(1/2H2SO4) = 1.8410000.956/49.04 = 35.9 mol 【例例】:已已知知浓浓硫硫酸酸的的密密度度为为1.84g/ml,其其质质量量分分数数为为95.6%,一一升升浓浓硫硫酸酸中中含含有有的的n

11、(H2SO4)、 n(1/2H2SO4)、 c(H2SO4)、 c(1/2 H2SO4)各为多少?各为多少?c(H2SO4)= 17.9/1 = 17.9 mol/L c(1/2 H2SO4) = 35.9/1 = 35.9 mol/L2222返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.2.3 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 定定义义:1 kg 溶溶剂剂中中所所含含溶溶质质的的物物质质的的量量表表示示为为质量摩尔浓度,符号质量摩尔浓度,符号b(B) ,单位为:,单位为:mol/kg 【例】:【例】:250克溶液中含有克溶液中含有40克克NaCl,计,计算此溶液的质量摩尔浓度。算此溶液的质量摩尔浓度。

12、解:解: 水的质量水的质量250-40 = 210(克)(克) b(NaCl) = 40/(58.5210) 1000 = 3.26 mol/kgb(B) = nBmA=mB/(MB mA) 2323返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.2.4 物质的量分数物质的量分数 (简称摩尔分数)(简称摩尔分数) 定定义义:某某组组分分的的物物质质的的量量与与溶溶液液的的总总物物质质的的量之比称为物质的量分数,符号,量之比称为物质的量分数,符号,量纲为量纲为1。 nB XB = nB + nA nB:溶质的物质的量:溶质的物质的量nA:溶剂的物质的量:溶剂的物质的量2424返回主目录返回主目录返回

13、次目录返回次目录【例】:将【例】:将10克克NaOH溶于溶于90克水中,求此溶克水中,求此溶液的物质的量分数浓度。液的物质的量分数浓度。解:解: nNaOH =10/40 = 0.25 (mol) nH2O = 90/18 = 5(mol) XNaOH = 0.25 /(0.25+5) = 0.048 2525返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【例】:在【例】:在100ml水中溶解水中溶解17.1g蔗糖蔗糖(C12H22O11),溶液的密度为溶液的密度为1.0638g/ml,求蔗糖,求蔗糖的物质的量浓度,质量摩尔浓度,物质的量分数的物质的量浓度,质量摩尔浓度,物质的量分数浓度。浓度。解:

14、解:M蔗糖蔗糖342(g/mol) n蔗糖蔗糖=17.1/342=0.05(mol) V = (100+17.1)/1.0638 = 110.0 (ml)=0.11(L) (1) c(蔗糖蔗糖) = 0.05/0.11 = 0.454 (mol/L) (2) b(蔗糖蔗糖) = 0.05/0.1 = 0.5 (mol/kg) (3) n水水 100/18.02 = 5.55 (mol) X(蔗糖蔗糖) = 0.05/(0.05+5.55) = 0.00892626返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录2727返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.3 稀溶液的依数性稀溶液的依数性2828

15、返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录与与溶溶质质本本性性有有关关,如如酸酸碱碱性性、导导电电性性、颜颜色色等等。与溶质本性无关,只与溶质的数量有关。与溶质本性无关,只与溶质的数量有关。 依依数数性性:只只与与溶溶质质粒子的数目有有关关而而与与溶溶质质本本性性无无关关的的性性质质称称为为溶溶液液的的依依数数性性,又又叫叫溶溶液液的的通性。通性。 依数性是指:依数性是指:溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 溶液的沸点上升溶液的沸点上升溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降 溶液具有渗透压溶液具有渗透压粒子:溶液中实际存在的分子、离子等。粒子:溶液中实际存在的分子、离子等。 溶液的性质溶液的性质2929

16、返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录初始:初始: v蒸发蒸发 v凝聚凝聚平衡:平衡: v蒸发蒸发 = v凝聚凝聚纯水的蒸气压示意图纯水的蒸气压示意图气液两相平衡 1.3.1溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 蒸发蒸发 H2O(l) H2O(g) 凝聚凝聚 3030返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录饱饱和和蒸蒸气气压压:在在一一定定的的温温度度下下,当当蒸蒸发发的的速速度度等等于于凝凝聚聚的的速速度度,液液态态水水与与它它的的蒸蒸气气处处于于动动态态平平衡衡,这这时时的的蒸蒸气气压压称称为为水水在在此此温温度度下下的的饱饱和和蒸气压,简称蒸气压。用符号蒸气压,简称蒸气压。用符号 p 表示

17、表示 对同一溶剂蒸气压越大,其能量越高。能对同一溶剂蒸气压越大,其能量越高。能 量高的状态会自动变化为能量低的状态量高的状态会自动变化为能量低的状态H2O(100,101kPa) H2O(25,3.17kPa)冰冰(0,0.6105kPa) 水水(-4, 0.4373 kPa)3131返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 在纯溶剂中加入难挥发的物质以后,在纯溶剂中加入难挥发的物质以后,达平衡时,达平衡时,p溶液溶液总是小于同总是小于同 T T 下的下的p纯溶剂纯溶剂 ,即溶液的蒸气压下降。,即溶液的蒸气压下降。3232返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录3333返回主目录返回主目录返回

18、次目录返回次目录p=p纯纯p液液蒸汽压下降的原因:蒸汽压下降的原因:纯溶剂纯溶剂 多多溶液溶液少少3434返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 拉乌尔定律:拉乌尔定律:在在一定一定的温度下,的温度下,难难挥发的挥发的非非电电解质解质稀稀溶液的蒸气压,等于纯溶剂的蒸气压乘溶液的蒸气压,等于纯溶剂的蒸气压乘该溶剂在溶液中的摩尔分数。该溶剂在溶液中的摩尔分数。 p :溶液的蒸气压:溶液的蒸气压 p*:纯溶剂的蒸气压:纯溶剂的蒸气压nA :溶剂的物质的量:溶剂的物质的量 nB :溶质的物质的量:溶质的物质的量 nA p= p* nA + nBp液液 nB nA + nB nA3636返回主目录返回

19、主目录返回次目录返回次目录 nB p p * nA nAmA/MA nB nB p p * p * MA nA mA nB p p * MA Kb(B ) mA式中,式中,MA : kg/mol mA: kg3737返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 K蒸蒸 =p* MA p = K蒸蒸 b(B) 拉拉乌乌尔尔定定律律的的另一种表述。另一种表述。 K蒸蒸与溶剂、与溶剂、T有关的常数有关的常数同一温度,溶剂不同,其同一温度,溶剂不同,其K蒸蒸不同;不同;同一溶剂,温度不同,其同一溶剂,温度不同,其K蒸蒸也不同也不同溶剂溶剂溶剂溶剂温度温度温度温度/K/K p*/kpap*/kpaMMa a

20、kg/molkg/molK(kPakg/molK(kPakg/mol) )HH2 2OO2982983.173.170.0180.0180.0570.057HH2 2OO2932932.332.330.0180.0180.0420.042C C6 6HH6 629929913.313.30.0780.0781.041.043838返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【例】若某溶液的溶剂水为【例】若某溶液的溶剂水为30mol30mol,溶质蔗糖,溶质蔗糖是是0.054mol0.054mol,则其质量摩尔浓度,则其质量摩尔浓度b(B)b(B)是多少?是多少?30 0.0541000/18.01

21、 b(B)30 18.01 0.0541000 b(B)3939返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录代入代入: p = K蒸蒸b(B) 0.11 = 0.0571131000/(MB87) MB = 77.56 (g/mol)【例例】 在在25时时,w=13%的的某某难难挥挥发发的的非非电电解解质质水水溶溶液液的的蒸蒸气气压压p=3.06kpa,已已知知同同温温度度下下水水的的蒸蒸气压气压p*= 3.17kpa ,计算溶质的摩尔质量。,计算溶质的摩尔质量。解解: K蒸蒸 = 3.170.018 = 0.0571 p = 3.17- 3.06 = 0.11(kPa)4040返回主目录返回主目

22、录返回次目录返回次目录1.3.2 溶液的沸点上升溶液的沸点上升 沸沸点点:溶溶液液的的蒸蒸气气压压(p溶溶液液)与与外外压压(p外外压压)相相等等时时的的温温度度称称为为该该溶溶液液的的沸沸点点。 纯纯水水:p外外 = 101.3kPa,t纯水纯水 = 100. 实验证明实验证明:难挥发物质溶液的沸点总是高于纯难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。溶剂的沸点。原因:溶液的蒸气压下降。见下图原因:溶液的蒸气压下降。见下图4141返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录根本原因:根本原因:蒸汽压下降蒸汽压下降 p p溶液溶液pp纯溶剂纯溶剂, ,溶溶液液的的沸沸点点上上升升示示意意图图Tb*T

23、 b溶溶剂剂溶溶液液温度温度 p po okpa 蒸蒸 气气 压压pTbB101.3kpa101.3kpaAB4242返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 Tb- Tb* = Tb = Kbb(B)Kb 为为沸沸点点上上升升常常数数,与与溶溶剂剂的的本本性性有有关关,而与溶质的本性无关。而与溶质的本性无关。 见见p7 表表1-2根根据据拉拉乌乌尔尔定定律律,p与与b(B)成成正正比比,而而Tb 与与 p成成正正比比, Tb亦亦应应与与 b(B)成正比,成正比,p越大,越大,Tb也越大。也越大。4343返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录几种溶剂的几种溶剂的K Kb b和和K Kf f值

24、(值(KkgmolKkgmol-1 -1)29.829.8250.2250.25.035.03349.7349.7四氯化碳四氯化碳四氯化碳四氯化碳CClCCl4 43.903.90289.6289.63.073.07390.9390.9乙酸乙酸乙酸乙酸CHCH3 3COOHCOOH5.125.12278.5278.52.532.53353.15353.15苯苯苯苯1.861.86273.15273.150.5120.512373.15373.15水水水水H H2 2OOK Kf fT Tf fK Kb b沸点沸点沸点沸点/K/K溶剂溶剂溶剂溶剂4444返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【

25、例】:将【例】:将12.0g尿素尿素CO(NH2)2和和34.2g蔗糖蔗糖(C12H22O11)分别溶于分别溶于2000g水中水中,计算此两种计算此两种 溶液的沸点溶液的沸点(Kb=0.52Kkgmol-1)解解:M尿素尿素 = 60 gmol-1 b(B) = 12.0/(602000) 1000 = 0.1molkg-1 Tb尿尿 = 0.52 0.1 = 0.052 (K) Tb尿尿 = 373.15 + 0.052 373.2 (K) 4545返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 同理,蔗糖的同理,蔗糖的M = 342 gmol-1 b(蔗糖蔗糖) = 34.2/(3422000)

26、 1000 = 0.05molkg-1 Tb蔗蔗 = 0.52 0.05 = 0.026(K) Tb蔗蔗 = 373.15 + 0.026 373.18 (K)【例】:若将【例】:若将12.0g尿素尿素CO(NH2)2和和34.2g蔗糖蔗糖 (C12H22O11)都加于都加于2000g水中水中,计算此溶液的沸计算此溶液的沸 点点 (Kb=0.52Kkgmol-1) Tb=0.52 (0.1+0.05)=Tb尿尿+Tb蔗蔗=0.078K结论:依数性存在加和性结论:依数性存在加和性4646返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 凝凝固固点点:在在一一定定的的外外压压下下,溶溶液液与与纯纯溶溶剂剂

27、固固体体具具有有相相同同的的蒸蒸气气压压时时的的温温度度,称称为为该该溶溶液的凝固点。(固液两相平衡时的温度)液的凝固点。(固液两相平衡时的温度) Tf = Kf b(B) = Tf* - Tf1.3.3 溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降溶液的凝固点溶液的凝固点T Tf f总是低于纯溶剂的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点T Tf f* 。同理,根据拉乌尔定律,可得同理,根据拉乌尔定律,可得原因:溶液的蒸气压下降。见下表和图原因:溶液的蒸气压下降。见下表和图4747返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录不同温度下冰的饱和蒸气压不同温度下冰的饱和蒸气压温度温度/p*/kPa温度温度/p*/kPa00

28、.6105-100.2600-20.5173-120.2176-40.4373-140.1814-80.3101-150.16544848返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录B溶液溶液纯水纯水AABCTTf fp p p (kPa) (kPa) p p 0.61050.6105 T Tf f T Tf f* *(273K) 373K T(273K) 373K T溶剂的凝固点下降示意图溶剂的凝固点下降示意图4949返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录5050返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录5151返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录凝固点时:凝固点时: p pl l = p

29、= ps s 否则蒸汽压较大的一相就会消失,不能保持否则蒸汽压较大的一相就会消失,不能保持固液两相平衡共存的状态。固液两相平衡共存的状态。冰冰水水p冰冰 V V糖水糖水扩散方向:纯水扩散方向:纯水 糖水糖水半透膜半透膜液面上升液面上升液面下降液面下降纯水纯水糖水糖水5555返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录渗渗透透:溶溶剂剂分分子子通通过过半半透透膜膜自自动动单单向向扩扩散散的的过程称为渗透。过程称为渗透。当当v纯水纯水 = = v糖水糖水渗透停止。渗透停止。糖糖水水溶溶液液增增高高的的这这部部分分水水的的静静压压力力就就是是糖糖水水溶液的溶液的渗透压渗透压。渗渗透透压压:在在一一定定的

30、的温温度度下下,恰恰能能阻阻止止渗渗透透发发生生所所需需施施加加的的外外压压力力,称称为为该该溶溶液液的的渗渗透透压压。用符号用符号表示。表示。纯水纯水糖水糖水 h纯水纯水糖水糖水5656返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录等渗溶液等渗溶液渗渗透透现现象象在在动动植植物物的的生生命命过过程程中中有有着着重重要要的的作作用用,例:例: 1、医学上输液必需输等渗溶液。医学上输液必需输等渗溶液。 2、动物体内水份的输送。动物体内水份的输送。 3、植物从土壤中吸收水份和营养。植物从土壤中吸收水份和营养。4 4、求算溶质的分子量。、求算溶质的分子量。渗透作用产生的条件:渗透作用产生的条件:半透膜存在

31、;半透膜存在;膜两侧溶液的浓度不相等。膜两侧溶液的浓度不相等。5757返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录实验证明:实验证明:1 1、同一温度下,溶液的渗透压与浓度成正比。、同一温度下,溶液的渗透压与浓度成正比。2 2、相同浓度时,渗透压与热力学温度成正比。、相同浓度时,渗透压与热力学温度成正比。计算公式:计算公式: V = n(B)RT = c(B)RT b(B)RT (溶液很稀时,(溶液很稀时, c(B) b(B) ) c(B) 物质的量浓度物质的量浓度 R:气体常数:气体常数 8.314 kPa L mol-1.K-1 T:热力学温度(绝对温度):热力学温度(绝对温度)5858返回主

32、目录返回主目录返回次目录返回次目录高渗溶液高渗溶液低渗溶液低渗溶液5959返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【例】人体血的渗透压为【例】人体血的渗透压为709.275kPa, 人体温度人体温度为为37。试计算给人体输液时所用葡萄糖溶液。试计算给人体输液时所用葡萄糖溶液的的AW是多少?是多少?(设葡萄糖溶液密度是设葡萄糖溶液密度是1.01g.ml-1;葡萄糖的分子摩尔质量;葡萄糖的分子摩尔质量M为为180g.mol-1)。解:解: = c(葡葡) RT c = /RT c(葡葡) = 709.275/8.314(273.15+37) = 0.28 mol.L-1 AW= c(葡葡) M/1

33、000 =(0.28180/10001.01)100% = 5.0%6060返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 盐水盐水 淡水淡水p p 反渗透法净化水反渗透法净化水6161返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【例】、【例】、海水在海水在298K时的渗透压为时的渗透压为1479kPa,采用反渗透法制取纯水,试确定用采用反渗透法制取纯水,试确定用1000cm3的海的海水通过只能使水透过的半透膜,提取水通过只能使水透过的半透膜,提取100cm3的的纯水,所需要的最小外加压力是多少纯水,所需要的最小外加压力是多少? 解:解: 随着反渗透的进行,海水中盐的浓度增大,随着反渗透的进行,海水中盐

34、的浓度增大,当得到当得到100cm3纯水时,最终海水的渗透压纯水时,最终海水的渗透压2和和初始海水的渗透压初始海水的渗透压1的比值为的比值为 6262返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录c1 = n mol1000cm3c2 n mol (1000 - -100)cm3 因为渗透前后溶质的物质的量未减少,因为渗透前后溶质的物质的量未减少,6363返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录对于难挥发、非电解质稀溶液对于难挥发、非电解质稀溶液 cb(B) 如果溶质是如果溶质是电解质电解质,由于溶质分子电离产生,由于溶质分子电离产生更多的粒子,增大了对溶液通性的影响,而且更多的粒子,增大了对溶液通

35、性的影响,而且不同电解质其电离的粒子数不同电解质其电离的粒子数(即离子数即离子数)不同,不同,对溶液的通性的影响也不同。其中强电解质较对溶液的通性的影响也不同。其中强电解质较弱电解质影响大;分子中离子较多的电解质较弱电解质影响大;分子中离子较多的电解质较含离子较少的电解质影响大。含离子较少的电解质影响大。 应应用用可可用用来来计计算算溶溶液液的的沸沸点点、凝凝固固点点或溶质的分子量。或溶质的分子量。6464返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录水溶液的冰点降低的实验值表水溶液的冰点降低的实验值表Kf=1.86非电解质非电解质非电解质非电解质浓度浓度浓度浓度 b(B)b(B)T Tf f 电解

36、质电解质电解质电解质浓度浓度浓度浓度 b(B)b(B)T Tf f甘油甘油甘油甘油乙醇乙醇乙醇乙醇 葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖 0.1000.1000.1000.1000.1000.1000.1000.1000.2000.2000.2000.2000.3000.3000.1870.1870.1830.1830.1860.1860.1880.1880.3760.3760.3720.3720.5580.558(1:1)HCl(1:1)HClKNOKNO3 3 KClKCl (1:2)Na(1:2)Na2 2SOSO4 4

37、 CaClCaCl2 2 (2:1)NiCl(2:1)NiCl2 2 0.1000.1000.1000.1000.1000.100 0.1000.1000.1000.1000.1000.1000.3520.3520.3310.3310.3450.345 0.4340.4340.4940.4940.5380.538 强电解质溶液也有依数性,但不遵守拉乌尔强电解质溶液也有依数性,但不遵守拉乌尔定律故不可用稀溶液依数性的公式进行计算定律故不可用稀溶液依数性的公式进行计算6565返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录不同物质溶液依数性的比较不同物质溶液依数性的比较 0.1mol.L-1 NaCl 溶

38、液溶液 0.1mol.L-1 蔗糖蔗糖 溶液溶液 0.1mol.L-1 甘油甘油 溶液溶液 0.1mol.L-1 Na2SO4 溶液溶液 0.1mol.L-1 HAc 溶液溶液请将这五种溶液按沸点由高到低顺序排列:请将这五种溶液按沸点由高到低顺序排列:答案:答案: = 6666返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录Na2SO4 2Na+ SO42- c 2c + c完全电离完全电离 NaCl Na+ + Cl- c c + c 完全电离完全电离HAc H+ + Ac- c x + x c 部分电离部分电离6767返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录本节小结:本节小结: 1 1、浓浓度度:

39、物物质质的的量量浓浓度度、质质量量摩摩尔尔浓浓度度、摩摩尔分数。尔分数。2 2、难挥发、非电解质、稀溶液通性的计算公式:、难挥发、非电解质、稀溶液通性的计算公式:p = K蒸蒸 b(B)Tb = Kb b(B)Tf = Kf b(B) = cRT b(B) RT使用条件:使用条件:1、难挥发物质、难挥发物质2、非电解质、非电解质3、稀溶液、稀溶液6868返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录11.00克克非非电电解解质质溶溶于于20.0克克水水中中,测测定定冰冰点点是是-0.50,该该非非电电解解质质的的相相对对分分子子量量是是( )()(Kf1.86) (A) 1.86 /( 0.500.

40、 20) (B) 1.86/(0.5020.0) (C) 0.5020.0/1.86 (D) 1.86/( 0.500.020)D D自测题自测题6969返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录2. 相同质量的蔗糖和葡萄糖分别溶解于相同相同质量的蔗糖和葡萄糖分别溶解于相同体积的水中,所得溶液的渗透压(体积的水中,所得溶液的渗透压( )蔗糖)蔗糖(C12H22O11)葡萄糖葡萄糖(C6H12O6) (A)前者大于后者前者大于后者 (B)后者大于前者后者大于前者 (C)两者相同两者相同 (D)不能判断不能判断B B7070返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.4 胶体溶液胶体溶液7171返回

41、主目录返回主目录返回次目录返回次目录基本概念基本概念 1.相相体系中具有相同化学性质和物理性体系中具有相同化学性质和物理性质的均匀部分。以分子和离子状态分散质的均匀部分。以分子和离子状态分散 2相的特点相的特点 (1)任何部分的物理性质和化学性质相同。任何部分的物理性质和化学性质相同。 (2)一个相并不一定是一种物质,如食盐溶液一个相并不一定是一种物质,如食盐溶液(NaCl和和H2O)。 7272返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 (3)单相体系单相体系 如饱和食盐水、糖水等。如饱和食盐水、糖水等。特点特点 溶质与溶剂已成一体,组分间没有界面溶质与溶剂已成一体,组分间没有界面 (4)多相

42、体系多相体系 如不溶于水的盐溶液;水与油如不溶于水的盐溶液;水与油组成的体系及组成的体系及 憎液溶胶等。憎液溶胶等。特点特点 各组分的物理性质和化学性质不同,并具各组分的物理性质和化学性质不同,并具有明显的界面。有明显的界面。 (5)分散相(分散质)分散相(分散质)(6)分散剂(分散介质)连续相)分散剂(分散介质)连续相(7) 分散系分散质分散系分散质+分散剂分散剂7373返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 S S(总表面积)(总表面积) S S。= = V V (总体积)(总体积)1.4.1 1.4.1 分散度与比表面分散度与比表面 分分散散度度:即即物物质质的的分分散散程程度度,分分

43、散散质质粒粒子子越小,分散程度越大。越小,分散程度越大。 比表面:比表面:单位体积的表面积,用符号单位体积的表面积,用符号S S。表示。表示。7474返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【例】:【例】:1 1立方厘米的正方体立方厘米的正方体粒子。粒子。S = 6 S = 6 (平方厘米)(平方厘米)S S。= 6/1 = 6= 6/1 = 6厘米厘米-1-1平均分为平均分为10001000个小立方体后个小立方体后S = 0S = 0.10.161000 10.161000 = 60 = 60(平方厘米)(平方厘米)S S。= 60/1 = 60= 60/1 = 60厘米厘米-1-17575

44、返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.4.2 1.4.2 表面能表面能 液体或固体表面粒子比内部粒子能量高,液体或固体表面粒子比内部粒子能量高,多出的这部分能量称为体系的表面能。多出的这部分能量称为体系的表面能。7676返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 1g水水滴滴分分散散成成直直径径2nm的的小小水水滴滴,总总面面积积为为原原来来的的625万万倍倍,增增加加的的能能量量可可将将这这1g水水的的温温度度升升高高50。同同一一体体系系,其其分分散散度度越越大大,其其表表面面能能越越大大。胶胶体体是是一一种种高高度度分分散散的的多多相相体体系系,具具有有很很大大的的比比表表面面,因因

45、此此表表面面能能很很大大。能能量量越越高高,体体系系越越不不稳稳定定,胶体是热力学的不稳定体系。胶体是热力学的不稳定体系。7777返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.4.3 1.4.3 固体在溶液中的吸附固体在溶液中的吸附物质分子自动聚集到界面的过程,称为物质分子自动聚集到界面的过程,称为吸附吸附。被吸附的粒子由于自身的热运动,有些可能被吸附的粒子由于自身的热运动,有些可能脱离固体表面重新回到周围的介质中去,此脱离固体表面重新回到周围的介质中去,此过程叫做过程叫做解吸解吸。吸附和解吸的关系:吸附和解吸的关系: 动态平衡动态平衡被固体表面所吸住的分子或离子称为被固体表面所吸住的分子或离子

46、称为吸附质吸附质,具有吸附能力的固体物质称为具有吸附能力的固体物质称为吸附剂吸附剂, ,吸附剂的吸附剂的比表面积越大,则吸附作用越显著。比表面积越大,则吸附作用越显著。 吸附质吸附质+吸附剂吸附剂 吸附质吸附质吸附剂吸附剂+吸附吸附热热7878返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录A A、分子吸附:、分子吸附:是指固体吸附剂对溶液中的非是指固体吸附剂对溶液中的非电解质或弱电解质分子的吸附。电解质或弱电解质分子的吸附。这类吸附与溶质、溶剂及固体吸附剂三者的这类吸附与溶质、溶剂及固体吸附剂三者的性质都有关。遵循的原则是所谓的性质都有关。遵循的原则是所谓的“相似相相似相吸原理吸原理”。即极性的吸附

47、剂容易吸附极性的即极性的吸附剂容易吸附极性的溶质或溶剂;非极性的吸附剂容易吸附非极溶质或溶剂;非极性的吸附剂容易吸附非极性的溶质或溶剂性的溶质或溶剂。7979返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录品红的苯溶液品红的苯溶液 + 活性炭活性炭红墨水红墨水+活性炭活性炭8080返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录B B、离子吸附:、离子吸附: 固体吸附剂对强电解质溶液的吸附主要是固体吸附剂对强电解质溶液的吸附主要是离子吸附。离子吸附。离子选择性吸附离子选择性吸附 As2S3 选择吸附选择吸附HS- 而带负电荷。而带负电荷。 H2S发生电离:发生电离: H2S H+ + HS-制备制备As2S3

48、溶胶:溶胶: 2H3AsO3 + 3H2S As2S3 + 6H2O8181返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录、离子交换吸附:、离子交换吸附:当固体从溶液中吸附某种当固体从溶液中吸附某种离子后,同时它本身又向溶液排放出离子后,同时它本身又向溶液排放出等电量等电量的的同种电荷离子,这种过程称为同种电荷离子,这种过程称为离子交换吸附。离子交换吸附。 能进行离子交换的物质为能进行离子交换的物质为离子交换剂。离子交换剂。如;如;NaRNaR(磺化媒),阴、阳离子交换树脂。(磺化媒),阴、阳离子交换树脂。2NaR + Ca2+ 2Na+ + CaR22R-SO3H+Ca2+ (R-SO3)2+2H

49、+2R-N(CH3 )3OH+SO42- R-N(CH3 )32 SO4+2OH-2H+ + 2OH- H2O8282返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录8383返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 各种不同的离子其交换吸附能力是不同的:各种不同的离子其交换吸附能力是不同的: 当当 c 一一定定时时,离离子子在在交交换换剂剂上上的的交交换换吸吸附附程程度度与离子的价数和它的水合离子半径有关。与离子的价数和它的水合离子半径有关。 一般来说,离子价数越高,交换能力越强;一般来说,离子价数越高,交换能力越强;同同价价离离子子中中,水水合合离离子子半半径径越越小小,离离子子交交换换能能力越强。

50、力越强。交换能力:交换能力:Al3+ Ca2+ Cs+ Rb+ K+ Na+ Li+ Cl- Br- NO3- I-8484返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录离离子子半半径径+LiLi+ + Na Na+ + K K+ + Rb Rb+ + Rb Rb+ + K K+ + Na Na+ + Li Li+ +LiLi+ +RbRb+ +HOH+HOHHOHHOHHOH8585返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录8686返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录离子交换吸附是一个离子交换吸附是一个可逆可逆过程。离子在交换过程。离子在交换剂上交换的吸附量,还与进行交换的离子浓剂上交换的吸附量

51、,还与进行交换的离子浓度有关。度有关。应用:土壤保肥,植物根系吸收养分、分离应用:土壤保肥,植物根系吸收养分、分离提纯物质、用离子交换树脂来净化水等。提纯物质、用离子交换树脂来净化水等。(HAHA表示酸性物质)表示酸性物质)8787返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.4.4 1.4.4 分散系的分类:分散系的分类:、按聚集状态分、按聚集状态分气气(空气)气气(空气) 气液(汽水)气液(汽水) 气固(浮石)气固(浮石)液气(云、雾)液气(云、雾) 液液(牛奶)液液(牛奶) 液固(肉冻)液固(肉冻)固气(烟、尘)固气(烟、尘) 固液(溶液)固液(溶液) 固固(合金)固固(合金) 8888返

52、回主目录返回主目录返回次目录返回次目录、按分散质粒子的大小分、按分散质粒子的大小分 1 nm 100 nm 100 nm 粗分散系(悬浊液、乳状液)粗分散系(悬浊液、乳状液)8989返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 胶体是一种高度分散的多相体系胶体是一种高度分散的多相体系. 分散质为固相分散质为固相 (1100nm) 分散剂为液相分散剂为液相 憎液溶胶:如金溶胶、氢氧化铁溶胶憎液溶胶:如金溶胶、氢氧化铁溶胶 亲液溶胶:高分子化合物溶液亲液溶胶:高分子化合物溶液 (单相体系)(单相体系)(无相界面)(无相界面) 9090返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.4.5 溶胶的性质溶胶的

53、性质 1、光学性质(、光学性质(丁达尔效应:动画丁达尔效应:动画) 光学原理:强光照到分散质粒子上,若粒子直光学原理:强光照到分散质粒子上,若粒子直径大于入射光径大于入射光 波长,则发波长,则发 生反射或折射。若粒子生反射或折射。若粒子直径与入直径与入 射光波长相比拟,则发生散射。射光波长相比拟,则发生散射。 散射光散射光称为乳光。称为乳光。Fe(OH)3胶体丁达尔效应示意图丁达尔效应示意图光源光源凸透镜凸透镜光锥光锥9191返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录2、动力学性质(、动力学性质(布朗运动:动画布朗运动:动画) 溶胶中分散质粒子直径:溶胶中分散质粒子直径: 1 100 nm可见光

54、波长:可见光波长: 400 700 nm 在真溶液中,溶质颗粒太小(在真溶液中,溶质颗粒太小(10二价离子二价离子一价离子一价离子聚沉值与反离子所带电荷的关系聚沉值与反离子所带电荷的关系110110返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.5 乳浊液和高分乳浊液和高分子溶液子溶液111111返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 定义:定义: 一种液体分散在另一种不相溶的液一种液体分散在另一种不相溶的液体中形成的体系称为乳状液。体中形成的体系称为乳状液。 其中一种液体通其中一种液体通常是水,另一种则称为油(常是水,另一种则称为油(一切不溶于水的有一切不溶于水的有机液体统称为油。机液体统称为

55、油。)。)。液液粗分散体系。液液粗分散体系。一、类型一、类型:水包油(水包油(O/W):):水是分散剂,油水是分散剂,油是分散质。如:牛奶是分散质。如:牛奶 油包水(油包水(W/O):):油是分散剂,水是分散质。油是分散剂,水是分散质。如:原油如:原油 乳化剂决定乳浊液的类型。乳化剂决定乳浊液的类型。1.5.1 乳状液乳状液112112返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.5.2 乳化剂(表面活性剂)乳化剂(表面活性剂)表面活性物质:溶于水后能显著降低水的表面表面活性物质:溶于水后能显著降低水的表面能(表面张力)的物质称为表面活性剂。乳化能(表面张力)的物质称为表面活性剂。乳化剂是一种表

56、面活性物质。剂是一种表面活性物质。从分子结构来看,其特点是具有从分子结构来看,其特点是具有双亲基团双亲基团的物的物质质:亲水基:亲水基:如如-OH,-COOH,-NH-OH,-COOH,-NH2 2,-SO,-SO3 3H H等,是等,是极性部分,溶于水;极性部分,溶于水;憎水基憎水基( (亲油性亲油性) )如烷基、如烷基、苯基等,是非极性部分,溶于油。苯基等,是非极性部分,溶于油。113113返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录亲油基亲油基亲水基亲水基114114返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录亲油基亲油基 亲水基亲水基如:如:CH3(CH2)16COONa乳化剂在水面上定向排列

57、乳化剂在水面上定向排列肥肥皂皂是是最最常常见见的的表表面面活活性性物物质质,它它是是硬硬脂脂酸酸的的钠盐。钠盐。 C C1717H H3535-COONaCOONa。 亲亲油油基基 亲亲水水基基 注注:表表面面活活性性物物质质在在两两相相间的排列间的排列115115返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录亲水乳化剂亲水乳化剂有钾肥皂、钠肥皂、十二烷基磺酸有钾肥皂、钠肥皂、十二烷基磺酸钠、蛋白质、动物胶等;钠、蛋白质、动物胶等;亲油乳化剂亲油乳化剂有钙、镁、锌二价金属肥皂,高级有钙、镁、锌二价金属肥皂,高级醇类、石墨、碳黑等。醇类、石墨、碳黑等。 一般而言,乳化剂亲水性强形成的一般而言,乳化剂亲

58、水性强形成的O /W稳定;乳化剂亲油性强则形成的稳定;乳化剂亲油性强则形成的W /O稳定。稳定。116116返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 水油 : 亲油型乳化剂亲油型乳化剂 : 亲水型乳化剂亲水型乳化剂 油包水(油包水(W/O)型乳状液)型乳状液 水包油(水包油(O/W)型乳状液)型乳状液 水和油所形成的乳状液的类型,主要取决于所水和油所形成的乳状液的类型,主要取决于所选用的乳化剂的品种选用的乳化剂的品种117117返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.5.3 高分子化合物溶液的特性高分子化合物溶液的特性2、是单个分子分散的单相体系,是真溶液,、是单个分子分散的单相体系,是真

59、溶液,溶解过程是自动的,也是可逆的,是热力学溶解过程是自动的,也是可逆的,是热力学的稳定体系。的稳定体系。3、无丁达尔效应。因为高分子化合物分子中、无丁达尔效应。因为高分子化合物分子中含有大量的亲水基团含有大量的亲水基团(-OH, -COOH、-NH2 ),溶剂化作用强,溶质与溶剂间无界面。,溶剂化作用强,溶质与溶剂间无界面。1、高分子化合物的分子量可达几百万,长、高分子化合物的分子量可达几百万,长度可达几百纳米,但截面积只度可达几百纳米,但截面积只 相当于一个普相当于一个普通分子大小。通分子大小。 118118返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录1.5.4 盐析作用盐析作用1.5.5 高

60、分子化合物对溶胶的保护作用:高分子化合物对溶胶的保护作用: 保护作用:保护作用: 例:例: Fe(OH)3溶胶,加入白明胶(高分子溶胶,加入白明胶(高分子化合物溶液)后再加电解质不易聚沉。化合物溶液)后再加电解质不易聚沉。原因:大量的亲水基团与水有强烈的溶剂化原因:大量的亲水基团与水有强烈的溶剂化作用,在水中形成很厚的水化膜。作用,在水中形成很厚的水化膜。对高分子对高分子化合物要加入大量的电解质,才能破坏其水化合物要加入大量的电解质,才能破坏其水化膜而使之凝结出来。化膜而使之凝结出来。定义:定义:盐析是可逆的,当加入大量水以后,盐析是可逆的,当加入大量水以后,沉淀将溶解。沉淀将溶解。11911

61、9返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录 保护作用示意图保护作用示意图 1.5.6 敏化作用敏化作用 在溶胶中加入极少量的某种高分子化合在溶胶中加入极少量的某种高分子化合物,可使溶胶产生絮状沉淀,此现象称为敏化物,可使溶胶产生絮状沉淀,此现象称为敏化作用。作用。敏化作用示意图敏化作用示意图120120返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【1】由】由10mL0.05moldm3的的KCl溶液与溶液与100mL0.002moldm-3的的AgNO3溶液混合制得溶液混合制得的的AgCl溶胶,若分别用下列电解质使其聚沉,溶胶,若分别用下列电解质使其聚沉,则聚沉值的大小次序为则聚沉值的大小次序为(

62、 ) aAlCl3ZnSO4KClbKClZnSO4AlCl3cZnSO4KClAlCl3dKClAlCl3ZnSO4自测题自测题121121返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【2】制备】制备AgI溶胶时,三支烧杯盛有溶胶时,三支烧杯盛有25mL,0.016moldm3的的AgNO3 溶液,分别加入溶液,分别加入0.005moLdm3的的NaI溶液溶液60mL,80mL和和100mL 1)三种不同加入量的烧杯中各有什么现象三种不同加入量的烧杯中各有什么现象? 2)写出生成溶胶的胶团结构。写出生成溶胶的胶团结构。 3)溶胶中加入直流电压,胶体粒子如何运动溶胶中加入直流电压,胶体粒子如何运动

63、?122122返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录答答:1)由由题题给给数数据据计计算算得得出出,第第一一只只烧烧杯杯中中AgNO3过过量量,第第二二只只烧烧杯杯中中AgNO3与与NaI物物质质的的量量相相等等,第第三三只只烧烧杯杯中中NaI过过量量。因因此此第第一一只只烧烧杯杯和和第第三三只只烧烧杯杯生生成成AgI溶溶胶胶,第第二二只只烧烧杯生成杯生成AgI沉淀。沉淀。 2)第一只烧杯中溶胶胶团结构为第一只烧杯中溶胶胶团结构为(AgI )m n I- - (n - x ) Na+ x- - x Na+ (AgI )m n Ag+ (n - x ) NO3- - x x NO3- - 3)

64、第三只烧杯中溶胶胶团结构为)第三只烧杯中溶胶胶团结构为123123返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【3】电泳实验中观察到胶粒向阳极移动,此】电泳实验中观察到胶粒向阳极移动,此现象表明:现象表明: a胶粒带正电胶粒带正电 b胶核表面带负电胶核表面带负电 c胶团扩散层带正的净电荷胶团扩散层带正的净电荷 d 电势相对于溶液本体为正值。电势相对于溶液本体为正值。 124124返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【4】 Sb2S3溶液的稳定剂是溶液的稳定剂是H2S,试写出其,试写出其胶团结构,以胶团结构,以NaCl,BaCl2,CuSO4作聚沉剂作聚沉剂时,聚沉能力最大的是什么时,聚沉能力最

65、大的是什么?解解:H2S在在溶溶液液中中离离解解为为H和和HS,所所以以Sb2S3溶液胶团结构为溶液胶团结构为(Sb2S3)mnHS(nx)H+xxH由于胶粒带负电,聚沉能力最大的是由于胶粒带负电,聚沉能力最大的是BaCl2。125125返回主目录返回主目录返回次目录返回次目录【5 5】下列关于乳状液描述不确切的是】下列关于乳状液描述不确切的是( )( )(A A)乳状液是液)乳状液是液- -液的粗分散体系液的粗分散体系(B B)乳状液分为)乳状液分为W/OW/O和和O/WO/W两大类型两大类型(C C)乳化剂使乳状液能稳定存在)乳化剂使乳状液能稳定存在(D D)乳化剂都是表面活性剂)乳化剂都是表面活性剂D D126126

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