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1、高中化学奥林匹克竞高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座赛辅导讲座第第3 3讲讲 溶液溶液【竞赛竞赛要求】要求】一、分散系的根本概念及分类一、分散系的根本概念及分类 一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质中所构成的体系称分散系。被分一种物质中所构成的体系称分散系。被分散的物质称分散质，把分散质分开的物质散的物质称分散质，把分散质分开的物质称分散剂。称分散剂。 按分散质和分散剂的形状不同把分散按分散质和分散剂的形状不同把分散系分为九种。系分为九种。 按照分散质粒子的大小，常把分散系按照分散质粒子的大小，常把分散系分为三类。分为三类。表表3-1 3-1 分散系铵分散质粒
2、子的大小分类分散系铵分散质粒子的大小分类分散系分散系类型型分散分散质粒子直粒子直径径 / nm分散分散质主要性主要性质实例例分散系分散系分散分散质分散分散剂分子分散系分子分散系溶液溶液1小分子、小分子、离子或原离子或原子子均相均相*，稳定，分散快，定，分散快，颗粒能透粒能透过半透膜半透膜糖水糖水糖糖水水胶体胶体分散分散系系高分高分子溶子溶液液1100大分子大分子均相，均相，稳定分散慢，定分散慢，颗粒不能透粒不能透过半透膜半透膜血液血液蛋白蛋白质水水溶胶溶胶1100分子的小分子的小聚集体聚集体多相，多相，较稳定，分散慢，定，分散慢，颗粒不能透粒不能透过半透膜半透膜Fe(OH)3胶体胶体Fe(OH
3、)3n水水粗分散系粗分散系浊液液100分子的大分子的大聚集体聚集体多相，不多相，不稳定，分散很定，分散很慢，慢，颗粒不能透粒不能透过半透半透膜膜泥水泥水泥土泥土水水*在体系中物理性在体系中物理性质质和化学性和化学性质质完全一完全一样样的一部分称相。的一部分称相。胶体中胶胶体中胶团的构造：的构造： 在在AgNO3AgNO3溶液溶液中参与少量的中参与少量的KIKI溶溶液得到的胶体粒子液得到的胶体粒子带正电荷。带正电荷。 胶体粒子胶体粒子 可滑可滑动面面AgImnAg+(n-x)NO3 x+ xNO3 胶核胶核 胶胶团胶核胶粒胶团 胶团的图示式：胶体的性胶体的性质1 1、胶体的丁达尔景象、胶体的丁达
4、尔景象 2 2、渗析、渗析 3 3、布朗运动、布朗运动 4 4、电泳景象、电泳景象 5 5、胶体的聚沉、胶体的聚沉丁达尔景象丁达尔景象光散射景象光散射景象 当光束当光束经过经过分散系分散系统时统时，一部分自在地，一部分自在地经过经过，一部分被吸收、反射或散射。可一部分被吸收、反射或散射。可见见光的波光的波长约长约在在400700 nm之之间间。 1 当光束当光束经过经过粗分散系粗分散系统统，由于粒子大于入射光，由于粒子大于入射光的波的波长长，主要，主要发发生反射，使系生反射，使系统统呈呈现现混混浊浊。 2 当光束当光束经过经过胶体溶液，由于胶粒直径小于可胶体溶液，由于胶粒直径小于可见见光波光波
5、长长，主要，主要发发生散射，可以看生散射，可以看见见乳白色的光柱。乳白色的光柱。 3 当光束当光束经过经过分子溶液，由于溶液非常均匀，散射分子溶液，由于溶液非常均匀，散射光因相互关涉而完全抵消，看不光因相互关涉而完全抵消，看不见见散射光。散射光。胶体的制胶体的制备1、分散法 2、水解法 3、研磨法二、溶解度和二、溶解度和饱和溶液和溶液1、溶解度、溶解度气体的溶解度是体积比。如氨气的溶解度气体的溶解度是体积比。如氨气的溶解度为为1：700。气体的溶解度受温度和压。气体的溶解度受温度和压强的影响较大。普通温度越高、压强越小强的影响较大。普通温度越高、压强越小气体的溶解度越小。反之越大。气体的溶解度
6、越小。反之越大。在一定温度下的饱和溶液中，在一定量溶在一定温度下的饱和溶液中，在一定量溶剂中溶解溶质的质量，叫做该物质在该温剂中溶解溶质的质量，叫做该物质在该温度下的溶解度。易溶于水的固体的溶解度度下的溶解度。易溶于水的固体的溶解度用用100 g水中溶解溶质的质量水中溶解溶质的质量Sg表示。表示。一定温度下，难溶物质饱和溶液的一定温度下，难溶物质饱和溶液的“物质的物质的量浓度也常用来表示难溶物质的溶解度。量浓度也常用来表示难溶物质的溶解度。例如例如298 K氯化银的溶解度为氯化银的溶解度为110-5 molL-1。二、溶解度和二、溶解度和饱和溶液和溶液2、饱和溶液、饱和溶液 在一定温度下，未溶
7、解的溶质跟已溶解的在一定温度下，未溶解的溶质跟已溶解的溶质到达溶解平衡形状时的溶液称为饱和溶质到达溶解平衡形状时的溶液称为饱和溶液。在饱和溶液中，存在着以下量的关溶液。在饱和溶液中，存在着以下量的关系：系： = 常数，常数， = 常数常数3、溶解度与温度、溶解度与温度 溶解平衡是一个动态平衡。一个曾经饱溶解平衡是一个动态平衡。一个曾经饱和的溶液，假设它的继续溶解过程是吸和的溶液，假设它的继续溶解过程是吸热的，升高温度时溶解度增大；假设它热的，升高温度时溶解度增大；假设它的继续溶解过程是放热的，升高温度时的继续溶解过程是放热的，升高温度时溶解度减小。大多数固体物质的溶解度溶解度减小。大多数固体物
8、质的溶解度随温度的升高而增大。气体物质的溶解随温度的升高而增大。气体物质的溶解度随着温度的升高而减小。度随着温度的升高而减小。二、溶解度和二、溶解度和饱和溶液和溶液4、溶解度与压强、溶解度与压强 固体或液体溶质的溶解度受压力的影响很小。固体或液体溶质的溶解度受压力的影响很小。气体溶质的溶解度受压力影响很大。对于溶解气体溶质的溶解度受压力影响很大。对于溶解度很小，又不与水发生化学反响的气体，度很小，又不与水发生化学反响的气体，“在在温度不变时，气体的溶解度和它的分压在一定温度不变时，气体的溶解度和它的分压在一定范围内成正比，这个定律叫亨利范围内成正比，这个定律叫亨利Henry定律。定律。其数学表
9、达式是：其数学表达式是：Cg = Kgpg 3-1式中式中pg为液面上该气体的分压，为液面上该气体的分压，Cg为某气体在为某气体在液体中的溶解度其单位可用液体中的溶解度其单位可用gL-1、L L 、molL-1表示，表示，Kg称为亨利常数。像称为亨利常数。像HCl、NH3 、NO2 等不符合公式。等不符合公式。 二、溶解度和二、溶解度和饱和溶液和溶液5、溶解平衡、溶解平衡 任何难溶的电解质在水中总是或多任何难溶的电解质在水中总是或多或少地溶解，绝对不溶的物质是不或少地溶解，绝对不溶的物质是不存在的。对于难溶或微溶于水的物存在的。对于难溶或微溶于水的物质，在一定条件下，当溶解与结晶质，在一定条件
10、下，当溶解与结晶的速率相等，便建立了固体和溶液的速率相等，便建立了固体和溶液中离子之间的动态平衡，简称溶解中离子之间的动态平衡，简称溶解平衡。平衡。二、溶解度和二、溶解度和饱和溶液和溶液1、稀溶液的依数性、稀溶液的依数性 依数性：仅依赖于溶质的分子数目而与依数性：仅依赖于溶质的分子数目而与溶质本性无关的一些性质。溶质本性无关的一些性质。 稀溶液的某些性质主要取决于其中所含稀溶液的某些性质主要取决于其中所含溶质粒子的数目，而与溶质本身的性质溶质粒子的数目，而与溶质本身的性质无关，这些性质称为依数性。稀溶液的无关，这些性质称为依数性。稀溶液的依数性包括溶液的蒸气压下降、沸点升依数性包括溶液的蒸气压
11、下降、沸点升高、凝固点降低和和浸透压。高、凝固点降低和和浸透压。三、溶液的性三、溶液的性质三、溶液的性三、溶液的性质1 1溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降1919世纪世纪8080年代拉乌尔年代拉乌尔RaoultRaoult研讨了几十研讨了几十种溶液的蒸气压与温度的关系，发现：在种溶液的蒸气压与温度的关系，发现：在一定温度下，难挥发的非电解质溶液的蒸一定温度下，难挥发的非电解质溶液的蒸气压气压p p等于纯溶剂蒸气压等于纯溶剂蒸气压p p 与溶剂的物质与溶剂的物质的量分数的量分数xA xA 的乘积，即：的乘积，即： p = p xA p = p xA 3-23-2 这就是拉乌尔定律。用分子运动论可
12、以这就是拉乌尔定律。用分子运动论可以对此作出解释。当气体和液体处于相平衡对此作出解释。当气体和液体处于相平衡时，液态分子气化的数目和气态分子凝聚时，液态分子气化的数目和气态分子凝聚的数目应相等。的数目应相等。三、溶液的性三、溶液的性质 假设溶质不挥发，那么溶液的蒸气压全假设溶质不挥发，那么溶液的蒸气压全由溶剂分子挥发所产生，所以由液相逸出由溶剂分子挥发所产生，所以由液相逸出的溶剂分子数目自然与溶剂的物质的量分的溶剂分子数目自然与溶剂的物质的量分数成正比，而气相中溶剂分子的多少决议数成正比，而气相中溶剂分子的多少决议蒸气压大小，因此有：蒸气压大小，因此有： = =三、溶液的性三、溶液的性质由于溶
13、质的物质的量分数由于溶质的物质的量分数xB xB 与与xAxA之和应之和应等于等于1 1，因此，因此p = p xA p = p xA 式可作如式可作如下变换：下变换：p = p p = p 1xB 1xB p p = p xB p p = p xB p = p xB p = p xB 3-33-3三、溶液的性三、溶液的性质这是拉乌尔定律的另一表达式，这是拉乌尔定律的另一表达式， p p为溶液的蒸为溶液的蒸气压下降值。对于稀溶液而言，溶剂的量气压下降值。对于稀溶液而言，溶剂的量nAnA远远大于溶质的量大于溶质的量nBnB，nA + nB nA nA + nB nA ，因此，因此3-33-3式可
14、改写为：式可改写为： p = p p = p 在定温下，一种溶剂的在定温下，一种溶剂的p p 为定值，为定值， 用质量摩用质量摩尔度尔度 b b 表示，上式变为：表示，上式变为：p p = Kb p p = Kb 3-43-4式中式中K = p M/1000K = p M/1000，M M 是溶剂的摩尔质量。是溶剂的摩尔质量。3-43-4式也是拉乌尔定律的一种表达方式。式也是拉乌尔定律的一种表达方式。三、溶液的性三、溶液的性质2 2液体的沸点升高液体的沸点升高 液体的液体的蒸气压随温度升高而添加，蒸气压随温度升高而添加，当蒸气压等于外界压力时，当蒸气压等于外界压力时，液体就沸腾，这个温度就是液
15、液体就沸腾，这个温度就是液体的沸点体的沸点T T 。因溶液。因溶液的蒸气压低于纯溶剂，所以的蒸气压低于纯溶剂，所以在在T T 时，溶液的蒸气压小时，溶液的蒸气压小于外压。当温度继续升高到于外压。当温度继续升高到Tb Tb 时，溶液的蒸气压才等时，溶液的蒸气压才等于外压，此时溶液沸腾。于外压，此时溶液沸腾。T Tb图图2-12-1溶液的沸点升高溶液的沸点升高温度温度溶液溶液纯溶剂纯溶剂蒸蒸气气压压101.3kPa三、溶液的性三、溶液的性质Tb 与与T 之差即为溶液的沸点升高值之差即为溶液的沸点升高值 Tb Tb p Tb = k p kp = Kbb即：即： T Kbb 3-5 式中式中Kb 是
16、溶剂的摩尔沸点升高常数。不同溶剂的是溶剂的摩尔沸点升高常数。不同溶剂的Kb 值不同表值不同表3-2。留意。留意3-5仅适用仅适用于稀溶液；于稀溶液；溶质为非挥发性的。利用沸点升高，可以测定溶溶质为非挥发性的。利用沸点升高，可以测定溶质的分子量。在实验任务中经常利用沸点升高景象质的分子量。在实验任务中经常利用沸点升高景象用较浓的盐溶液来做高温热浴剂。用较浓的盐溶液来做高温热浴剂。三、溶液的性三、溶液的性质3 3溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低 在在101 k Pa101 k Pa下，纯液体和它的固相平衡下，纯液体和它的固相平衡的温度就是该液体的正常凝固点，在此温的温度就是该液体的正常凝固点，在此
17、温度时液相的蒸气压与固相的蒸气压相等。度时液相的蒸气压与固相的蒸气压相等。纯水的凝固点为纯水的凝固点为00，此温度时水和冰的蒸，此温度时水和冰的蒸气压相等。但在气压相等。但在00水溶液的蒸气压低于纯水溶液的蒸气压低于纯水的，所以水溶液在水的，所以水溶液在00不结冰。假设温度不结冰。假设温度继续下降，冰的蒸气压下降率比水溶液大，继续下降，冰的蒸气压下降率比水溶液大，当冷却到当冷却到Tf Tf 时，冰和溶液的蒸气压相等，时，冰和溶液的蒸气压相等，这个平衡温度这个平衡温度TfTf就是溶液的凝固点。就是溶液的凝固点。三、溶液的性三、溶液的性质T Tf = T 就是溶液的凝固点降低值。同样，就是溶液的凝
18、固点降低值。同样，它也是和溶液的质量摩尔浓度成正比，即：它也是和溶液的质量摩尔浓度成正比，即： Tf Kf b 3-6 式中式中Kf 是溶剂的摩尔凝固点降低常数。不是溶剂的摩尔凝固点降低常数。不同溶剂的同溶剂的Kf 值不同表值不同表3-2。上式。上式仅适仅适用于稀溶液；用于稀溶液；溶质可为挥发性的；溶质可为挥发性的；析析出的固体为固态纯溶剂。出的固体为固态纯溶剂。三、溶液的性三、溶液的性质表表3-2 3-2 常用溶剂的常用溶剂的Kf Kf 和和Kb Kb 溶剂溶剂T /KK /(Kkgmol-1)T /KK /(Kkgmol-1) 水水273.01.863730.512苯苯278.55.103
19、53.152.53环己烷环己烷279.520.20354.02.79乙酸乙酸290.03.90391.02.93氯仿氯仿333.193.63萘萘353.06.90491.05.80樟脑樟脑451.040.00481.05.95三、溶液的性三、溶液的性质 利用凝固点降低，可以测定溶质的分子量，利用凝固点降低，可以测定溶质的分子量，并且准确度优于沸点升高法。这是由于同一溶并且准确度优于沸点升高法。这是由于同一溶剂的剂的Kf Kf 比比Kb Kb 大，实验误差相应较小，而且在大，实验误差相应较小，而且在凝固点时，溶液中有晶体析出，景象明显，容凝固点时，溶液中有晶体析出，景象明显，容易察看，因此利用凝
20、固点降低测定分子量的方易察看，因此利用凝固点降低测定分子量的方法运用很广。此外，溶液的凝固点降低在消费、法运用很广。此外，溶液的凝固点降低在消费、科研方面也有广泛运用。例如在严寒的冬天，科研方面也有广泛运用。例如在严寒的冬天，汽车散热水箱中参与甘油或乙二醇等物质，可汽车散热水箱中参与甘油或乙二醇等物质，可以防止水结冰；食盐和冰的混合物作冷冻剂，以防止水结冰；食盐和冰的混合物作冷冻剂，可获得可获得22.422.4的低温。的低温。三、溶液的性三、溶液的性质4 4溶液的浸透压溶液的浸透压 如图如图3-23-2所示，用一种可以让溶剂所示，用一种可以让溶剂分子经过而不让溶质分子经过的半透分子经过而不让溶
21、质分子经过的半透膜如胶棉、硝酸纤维素膜、动植物膜如胶棉、硝酸纤维素膜、动植物膜组织等把纯水和蔗糖溶液隔开，膜组织等把纯水和蔗糖溶液隔开，这时由于膜内外水的浓度不同，因此这时由于膜内外水的浓度不同，因此单位时间内纯水透过半透膜而进入蔗单位时间内纯水透过半透膜而进入蔗糖溶液的水分子数比从蔗糖水溶液透糖溶液的水分子数比从蔗糖水溶液透过半透膜而进入纯水的水分子数多，过半透膜而进入纯水的水分子数多，从表观看来，只是水透过半透膜而进从表观看来，只是水透过半透膜而进入蔗糖溶液。这种让溶剂分子经过半入蔗糖溶液。这种让溶剂分子经过半透膜的一方向的分散过程，称为浸透。透膜的一方向的分散过程，称为浸透。半透膜半透膜
22、糖水糖水图图3-23-2溶液的浸透压溶液的浸透压三、溶液的性三、溶液的性质 由于浸透作用，蔗糖溶液的体积逐渐增由于浸透作用，蔗糖溶液的体积逐渐增大，垂直的细玻璃管中液面上升，因此静大，垂直的细玻璃管中液面上升，因此静水压随之添加，这样单位时间内水分子从水压随之添加，这样单位时间内水分子从溶液进入纯水的个数也就添加。当静水压溶液进入纯水的个数也就添加。当静水压到达一定数值时，单位时间内，水分子从到达一定数值时，单位时间内，水分子从两个方向穿过半透膜的数目彼此相等，这两个方向穿过半透膜的数目彼此相等，这时体系到达浸透平衡，玻璃管内的液面停时体系到达浸透平衡，玻璃管内的液面停顿上升，浸透过程即告终止
23、。这种刚刚足顿上升，浸透过程即告终止。这种刚刚足以阻止发生浸透过程所外加的压力叫做溶以阻止发生浸透过程所外加的压力叫做溶液的浸透压。液的浸透压。三、溶液的性三、溶液的性质 19世纪世纪80年代，范特荷甫对当时的实验年代，范特荷甫对当时的实验数据进展归纳比较后发现，稀溶液的浸数据进展归纳比较后发现，稀溶液的浸透压与浓度、温度的关系，与理想气体透压与浓度、温度的关系，与理想气体形状方程类似，可表示为：形状方程类似，可表示为： = RT 3-8式中式中是溶液的浸透压，是溶液的浸透压，V 是溶液体积，是溶液体积，n是溶质的物质的量，是溶质的物质的量，R 是气体常数，是气体常数，T是是绝对温度。绝对温度
24、。三、溶液的性三、溶液的性质 动植物体都要经过细胞膜产生的浸透动植物体都要经过细胞膜产生的浸透作用，以吸收水分和养料。人体的体液、作用，以吸收水分和养料。人体的体液、血液、组织等都有一定的浸透压。对人体血液、组织等都有一定的浸透压。对人体进展静脉注射时，必需运用与人体体液浸进展静脉注射时，必需运用与人体体液浸透压相等的等渗溶液，如临床常用的透压相等的等渗溶液，如临床常用的0.9 %0.9 %的生理盐水和的生理盐水和5 %5 %的葡萄糖溶液。否那么将的葡萄糖溶液。否那么将引起血球膨胀水向细胞内浸透或萎缩引起血球膨胀水向细胞内浸透或萎缩水向细胞外浸透而产生严重后果。同水向细胞外浸透而产生严重后果。
25、同样道理，假设土壤溶液的浸透压高于植物样道理，假设土壤溶液的浸透压高于植物细胞液的浸透压，将导致植物枯死，所以细胞液的浸透压，将导致植物枯死，所以不能运用过浓的肥料。不能运用过浓的肥料。三、溶液的性三、溶液的性质 化学上利用浸透作用来分别溶液中的杂质，化学上利用浸透作用来分别溶液中的杂质，测定高分子物质的分子量。非电解质稀溶液的测定高分子物质的分子量。非电解质稀溶液的pp，Tb Tb ，Tf Tf 以及以及的实验值与计算值根本相的实验值与计算值根本相符，但电解质溶液的实验值与计算值差别相当大。符，但电解质溶液的实验值与计算值差别相当大。阿累尼乌斯以为，这是由于电解质在溶液中发生阿累尼乌斯以为，
26、这是由于电解质在溶液中发生了电离的结果。有些电解质如醋酸、氨水、氯了电离的结果。有些电解质如醋酸、氨水、氯化汞等电离度很小，称为弱电解质；有些电解化汞等电离度很小，称为弱电解质；有些电解质如盐酸、氢氧化钠、氯化钾等的电离度相质如盐酸、氢氧化钠、氯化钾等的电离度相当大，称为强电解质。现代的强电解质溶液实际当大，称为强电解质。现代的强电解质溶液实际以为，强电解质在水溶液中是完全电离的，但由以为，强电解质在水溶液中是完全电离的，但由于离子间存在着相互作用，离子的行动并不完全于离子间存在着相互作用，离子的行动并不完全自在，所以实践测定的自在，所以实践测定的“表观电离度并不是表观电离度并不是100 10
27、0 % %。三、溶液的性三、溶液的性质2、分配定律、分配定律1分配定律：在一定温度下，一种溶质分分配定律：在一定温度下，一种溶质分配在互不相溶的两种溶剂中的浓度比值是配在互不相溶的两种溶剂中的浓度比值是一个常数，这个规律就称为分配定律，其一个常数，这个规律就称为分配定律，其数学表达式为：数学表达式为：K = c /c 3-9式中式中K为分配系数；为分配系数；c 为溶质为溶质A在溶剂在溶剂中的浓中的浓度；度；c 为溶质为溶质A在溶剂在溶剂 中的浓度。中的浓度。三、溶液的性三、溶液的性质2 2萃取分别萃取分别 萃取分别法是利用一种与水不相溶的有机溶剂萃取分别法是利用一种与水不相溶的有机溶剂与试液一
28、同震荡，使某组分转入有机相，另外的组与试液一同震荡，使某组分转入有机相，另外的组分留在水相，从而到达分别的目的。溶剂萃取的本分留在水相，从而到达分别的目的。溶剂萃取的本质是物质在互不相溶的两种溶剂中的分配差别。萃质是物质在互不相溶的两种溶剂中的分配差别。萃取过程是物质在两相中溶解过程的竞争，服从类似取过程是物质在两相中溶解过程的竞争，服从类似相溶原理。萃取分别的主要仪器是分液漏斗。详细相溶原理。萃取分别的主要仪器是分液漏斗。详细操作如下：将试液水溶液置于操作如下：将试液水溶液置于60 125mL60 125mL的梨的梨形分液漏斗中，参与萃取溶剂后立刻震荡，使溶质形分液漏斗中，参与萃取溶剂后立刻
29、震荡，使溶质充分转移至萃取溶剂中。静置分层，然后用分液法充分转移至萃取溶剂中。静置分层，然后用分液法将两相分开。将两相分开。三、溶液的性三、溶液的性质 在实践任务中，常用萃取百分率在实践任务中，常用萃取百分率E E来表示萃取的完来表示萃取的完全程度。萃取百分率是物质被萃取到有机相中的比全程度。萃取百分率是物质被萃取到有机相中的比率。率。 E = 100% E = 100%萃取时，为提高萃取效率，通常采用萃取时，为提高萃取效率，通常采用“少量多次的少量多次的方法。设有方法。设有Vw(mL)Vw(mL)溶液内含有被萃取物质溶液内含有被萃取物质mo (g)mo (g)，用用Vo (mL)Vo (mL
30、)溶剂萃取溶剂萃取n n次后，水相中剩余被萃取物质次后，水相中剩余被萃取物质mn(g)mn(g)，那么：，那么： mn = mo( )n mn = mo( )n 3-3-1010式中式中K K为分配系数，为分配系数，K = K = ；c c 为溶质为溶质A A在水溶液中在水溶液中的浓度，的浓度，c c 为溶质为溶质A A在萃取溶剂中的浓度。在萃取溶剂中的浓度。三、溶液的性三、溶液的性质3、溶解度原理类似相溶原理、溶解度原理类似相溶原理“类似是指溶质与溶剂在构造或极性上类似，因此分子间类似是指溶质与溶剂在构造或极性上类似，因此分子间作用力的类型和大小也根本一样；作用力的类型和大小也根本一样；“相
31、溶是指彼此互溶。相溶是指彼此互溶。也就是说，极性分子易溶于极性溶剂如水，而弱极也就是说，极性分子易溶于极性溶剂如水，而弱极性或非极性分子易溶于弱极性或非极性溶剂如有机溶性或非极性分子易溶于弱极性或非极性溶剂如有机溶剂氯仿、四氯化碳等。在固体溶质中，大多数离子化剂氯仿、四氯化碳等。在固体溶质中，大多数离子化合物在水中的溶解度较大，非极性分子如固态合物在水中的溶解度较大，非极性分子如固态I2难溶于难溶于水而易溶于弱极性或非极性的有机溶剂如四氯化碳水而易溶于弱极性或非极性的有机溶剂如四氯化碳中。另外，固态物质的熔点对其在液体溶剂中的溶解度中。另外，固态物质的熔点对其在液体溶剂中的溶解度也有一定的影响
32、，普通构造类似的固体化合物在同一溶也有一定的影响，普通构造类似的固体化合物在同一溶剂中低熔点的固体将比高熔点固体易溶解。剂中低熔点的固体将比高熔点固体易溶解。四、溶液四、溶液组分含量的表示方法分含量的表示方法 有很多方法表示溶液的组成，化学上常有很多方法表示溶液的组成，化学上常用物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分用物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数、质量分数等表示。数、质量分数等表示。1 1、物质的量浓度又叫、物质的量浓度又叫“体积摩尔浓度体积摩尔浓度 在国际单位制中，溶液的浓度用物质的在国际单位制中，溶液的浓度用物质的量浓度简称浓度表示。其定义为：溶量浓度简称浓度表示。其定义为：溶液中所含
33、溶质液中所含溶质A A的物质的量除以溶液的体积，的物质的量除以溶液的体积，用符号用符号c c 表示。表示。c = c = 3-113-11四、溶液四、溶液组分含量的表示方法分含量的表示方法假设溶质假设溶质A A的质量为的质量为mA mA ，摩尔质量为，摩尔质量为MA MA ，那么：，那么：cA = = cA = = 3-123-12阐明：阐明：1 1对极稀的溶液对极稀的溶液 当当 A A1000kgm-31000kgm-3时，时， bA bAA A 例如：例如： 1000kgm-3 1000kgm-3，此时的单位：，此时的单位：moldm-3moldm-32 2A A与温度有关。由于溶液的体积
34、与温度有关。由于溶液的体积V V与温度与温度有关。有关。 而而bAbA，xAxA与温度无关。与温度无关。四、溶液四、溶液组分含量的表示方法分含量的表示方法2、质量物质的量浓度又叫、质量物质的量浓度又叫“质量摩尔浓度质量摩尔浓度用用1kg溶剂中所含溶质的物质的量表示的浓度溶剂中所含溶质的物质的量表示的浓度称为质量摩尔浓度，用称为质量摩尔浓度，用bA 表示，单位为表示，单位为molkg-1，即：，即： bA = = 3-13四、溶液四、溶液组分含量的表示方法分含量的表示方法3、物质的量分数又叫、物质的量分数又叫“摩尔分数摩尔分数溶液中某一组分溶液中某一组分A的物质的量的物质的量nA 占全部占全部溶
35、液的物质的量溶液的物质的量n的分数，称为的分数，称为A的摩的摩尔分数，记为尔分数，记为xA 。xA = 2-14假设溶液由假设溶液由A和和B两种组分组成，溶质两种组分组成，溶质A和和B的的物质的量分别为物质的量分别为nA 和和nB ，那么：，那么： xA = xB = 很显然很显然 xA + xB = 1四、溶液四、溶液组分含量的表示方法分含量的表示方法4、质量分数、质量分数溶质溶质A的质量占溶液总质量的分数称为溶质的质量占溶液总质量的分数称为溶质A的质量分数，符号为的质量分数，符号为wA，即，即 wA = 2-15留意：留意： 1用百分数表示时，称作质量百分数。用百分数表示时，称作质量百分数
36、。 2质量分数是一个无量纲的量。质量分数是一个无量纲的量。四、溶液四、溶液组分含量的表示方法分含量的表示方法它们之间的换算关系：它们之间的换算关系：1 1、wA = SwA = S(S+100) (S+100) ； 2 2、 c = (1000wA) c = (1000wA) MA MA ；3 3、 b = 10 S / MA b = 10 S / MA 【典型例【典型例题题】例例3 3、A A、B B两种化合物的溶解两种化合物的溶解度曲线入以下图所示。现要度曲线入以下图所示。现要用结晶法从用结晶法从A A、B B混合物中提混合物中提取取A A不思索不思索A A、B B共存时，对共存时，对各自
37、溶解度的影响各自溶解度的影响1 150 g50 g混合物，将它溶于混合物，将它溶于100 g100 g热水，然后冷却至热水，然后冷却至2020，假设要使，假设要使A A析出而析出而B B不析出，不析出，那么混合液中那么混合液中B B的质量分数最的质量分数最高不能超越多少？高不能超越多少？2 2取取w gw g混合物，将它溶于混合物，将它溶于100 g100 g热水，然后冷却至热水，然后冷却至1010，假设仍要，假设仍要A A析出而析出而B B不析出，不析出，那么混合物中那么混合物中A A的质量分数应的质量分数应满足什么关系式以满足什么关系式以w w、a a、b b表示表示分析：此题不思索分析：
38、此题不思索A A、B B共存时，对各自溶解共存时，对各自溶解度的影度的影响，因此只需求找出同时满足各自条件的量响，因此只需求找出同时满足各自条件的量即可。即可。由于都溶于热水中，可直接用溶解度数值计由于都溶于热水中，可直接用溶解度数值计算。算。解：解：1 1 A A要析出要析出 50A% 50A%1010 B B不析出不析出 50 B%20 50 B%20 B%40%B%40%2 21010溶解度：溶解度：AaAa；BbBbA A要析出要析出 wA% wA%a A%a A% B B不析出不析出 wB%b wB%b A% + B%= 1A% + B%= 1A% A% 当当w wb ba a即即
39、w wa + b a + b 包含包含 A% A% w wb ba a即即 w wa + b a + b 包含包含 A% A% 【典型例【典型例题题】温度温度/010203040506070Na2CrO4(g/100g H2O)31.70 50.17 88.70 88.70 95.96104114.6 123.0【典型例【典型例题题】例例4 4、Na2CrO4Na2CrO4在不同温度下的溶解度见下表。在不同温度下的溶解度见下表。现有现有100 g 60100 g 60时时Na2CrO4Na2CrO4饱和溶液分别降饱和溶液分别降温到温到1 140402 200时，析出晶体多少时，析出晶体多少克？
40、克？020 020 析出晶体为析出晶体为Na2CrO410H2ONa2CrO410H2O，30603060析出晶体为析出晶体为Na2CrO44H2ONa2CrO44H2O 分析：表中所列数据是指在该温度下，分析：表中所列数据是指在该温度下，100g100g水中溶解无水水中溶解无水物的克数。假设析出晶体不含结晶水，其计算方法很简单，物的克数。假设析出晶体不含结晶水，其计算方法很简单，这里不再赘述。假设析出晶体含结晶水，晶体质量将超越无这里不再赘述。假设析出晶体含结晶水，晶体质量将超越无水物的质量。其计算方法通常有两种：水物的质量。其计算方法通常有两种：1 1先假设析出无水先假设析出无水物，并计算
41、其质量；根据化学式计算，求出无水物对应结晶物，并计算其质量；根据化学式计算，求出无水物对应结晶水的质量。再由结晶水量相当于溶剂减少计算又析出无水的质量。再由结晶水量相当于溶剂减少计算又析出无水物质量水物质量 无限循环。求和，取极限，导出晶体总质量，无限循环。求和，取极限，导出晶体总质量，此法繁琐。此法繁琐。2 2从最终结果思索，析出一定质量的晶体。其从最终结果思索，析出一定质量的晶体。其中晶体中无水物为原溶液中溶质的一部分，结晶水为溶剂的中晶体中无水物为原溶液中溶质的一部分，结晶水为溶剂的一部分，剩余溶质和溶剂和该温度下的溶解度对应。一部分，剩余溶质和溶剂和该温度下的溶解度对应。【典型例【典型
42、例题题】解：解：1 1设析出设析出x g Na2CrO44H2Ox g Na2CrO44H2O晶体晶体 = x =21.876 g = x =21.876 g2 2设析出设析出y g Na2CrO410H2Oy g Na2CrO410H2O晶体晶体 = y = 125.9g = y = 125.9g 由于由于125.9125.9100100阐明已全部结晶析出，但不阐明已全部结晶析出，但不全为全为Na2CrO410H2ONa2CrO410H2O【典型例【典型例题题】例例5 5、假设某溶质在水和一有机溶剂中的分配、假设某溶质在水和一有机溶剂中的分配常数为常数为K K 一次萃取后，溶质在有机溶剂和一
43、次萃取后，溶质在有机溶剂和水中的浓度水中的浓度g/Lg/L之比之比 。求证：。求证：1 1用与水溶液等体积的该有机溶剂进展一用与水溶液等体积的该有机溶剂进展一次萃取后，溶质在水溶液中的残留量为原次萃取后，溶质在水溶液中的残留量为原质量的质量的 ；2 2用相当于水溶液体积的用相当于水溶液体积的1/10 1/10 的该有机溶质进展的该有机溶质进展1010次萃取后，溶质次萃取后，溶质在水溶液中的残留量为原质量的在水溶液中的残留量为原质量的( )10( )10【典型例【典型例题题】证：证：1 1假设：有机相的体积为假设：有机相的体积为VoVoL L；水相的体积为水相的体积为Va Va L L；萃取前溶
44、质的质；萃取前溶质的质量为量为m mg g；一次萃取后溶质在有机相中；一次萃取后溶质在有机相中的质量为的质量为momog g浓度为浓度为cocog/Lg/L；一次；一次萃取后溶质在水相中的质量为萃取后溶质在水相中的质量为ma ma g g；浓度为浓度为ca ca g/Lg/L；分配常数为；分配常数为K K【典型例【典型例题题】根据题意根据题意 V0 = Va ma = m V0 = Va ma = m 即一次萃取后溶质在水相中的残留量即一次萃取后溶质在水相中的残留量ma ma 为为原质量原质量m m的的 2 2由上述可知，一次萃取后溶质在水相由上述可知，一次萃取后溶质在水相中的质量为：中的质量
45、为：2 2由上述可知，一次萃取后溶质在水相中由上述可知，一次萃取后溶质在水相中的质量为：的质量为：ma ma 1 1 = m = m 据题意：据题意：Vo = Va Vo = Va 代入上式得：代入上式得：ma ma 1 1 = m = m = m = m 同理，二级萃取时，溶质在水相中的质量为：同理，二级萃取时，溶质在水相中的质量为：ma ma 2 2 = ma = ma 1 1 = m ( )2 = m ( )2三级萃取时，溶质在水相中的质量为：三级萃取时，溶质在水相中的质量为：mama3 3= ma= ma2 2 = ma ( )3 = ma ( )3n n级萃取时，溶质在水相中的质量为
46、：级萃取时，溶质在水相中的质量为：maman n= ma= man-1n-1 = m ( )n = m ( )n当当n = 10n = 10时，那么溶质在水相中的残时，那么溶质在水相中的残留质量为：留质量为：ma ma 1010= m ( )10= m ( )10例例6 6、有每毫升含碘、有每毫升含碘1 mg1 mg的水溶液的水溶液10 mL10 mL，假设用，假设用6 6 mL CCl4mL CCl4一次萃取此水溶液中的碘，问水溶液中剩一次萃取此水溶液中的碘，问水溶液中剩余多少碘？假设将余多少碘？假设将6 mL CCl46 mL CCl4分成三次萃取，每次分成三次萃取，每次用用2 mL CC
47、l42 mL CCl4，最后水溶液中剩余多少碘？哪个方，最后水溶液中剩余多少碘？哪个方法好？知法好？知K K为为8585解：溶液中碘的含量为：解：溶液中碘的含量为：m = 110 =10 mgm = 110 =10 mg用用6 mL CCl46 mL CCl4一次萃取后水相中碘的剩余量为：一次萃取后水相中碘的剩余量为：ma = m = 10 0.19 mgma = m = 10 0.19 mg假设每次萃取用假设每次萃取用2 mL CCl42 mL CCl4相当于水相体积的相当于水相体积的 进展进展三次萃取，那么水相中碘的剩余量应为：三次萃取，那么水相中碘的剩余量应为：ma ma 3 3= m
48、( )3 = 10 ( )3 0.0017 = m ( )3 = 10 ( )3 0.0017 mgmg显然后一种方法比前一种方法的萃取效果要好，后者显然后一种方法比前一种方法的萃取效果要好，后者碘在水相中的剩余量为前者的碘在水相中的剩余量为前者的 。例例7 7、在、在2020和和101 kPa101 kPa下，每升水最多能溶解氧气下，每升水最多能溶解氧气0.0434 g0.0434 g，氢气，氢气0.0016 g0.0016 g，氮气，氮气0.0190 g0.0190 g，试计，试计算：算：1 1在在2020时时202 k Pa202 k Pa下，氧、氢、氮气在下，氧、氢、氮气在水中的溶解度
49、以水中的溶解度以mLL-1mLL-1表示。表示。2 2设有一混合气体，各组分气体的体积分数是氧设有一混合气体，各组分气体的体积分数是氧气气25 %25 %、氢气、氢气40 %40 %、氮气、氮气35 %35 %。总压力为。总压力为505 k 505 k PaPa。试问在。试问在2020时，该混合气体的饱和水溶液中时，该混合气体的饱和水溶液中含氧气、氢气、氮气的质量分数各为多少？含氧气、氢气、氮气的质量分数各为多少？分析：分析：根据亨利定律，求出根据亨利定律，求出202 k Pa下各下各组分气分气体的溶解度。体的溶解度。再根据气再根据气态方程方程pV=nRT公式就可公式就可将将这些理想气体些理想
50、气体质量量换算算为体体积。根据分根据分压定律，定律，分分别求出求出O2、H2、N2分分压，从而求出它，从而求出它们在每升在每升水中的溶解度。水中的溶解度。解：解：1在在202 k Pa下各组分气体的溶解度为：下各组分气体的溶解度为：O2O2：(20.0434)gL-1 = 0.0868 gL-1(20.0434)gL-1 = 0.0868 gL-1H2H2：(20.0016)gL-1 = 0.0032 gL-1(20.0016)gL-1 = 0.0032 gL-1N2N2：(20.0190)gL-1 = 0.0380 gL-1(20.0190)gL-1 = 0.0380 gL-1运用运用pV=
51、 nRTpV= nRT公式，将这些气体质量换算成体积：公式，将这些气体质量换算成体积：V( ) = ( 8.31103 k PaL-1V( ) = ( 8.31103 k PaL-1mol-1K293K) = 32.70 mLmol-1K293K) = 32.70 mLV( ) = ( 8.31103 k PaL-1V( ) = ( 8.31103 k PaL-1mol-1K293K) = 19.29 mLmol-1K293K) = 19.29 mLV( ) = ( 8.31103 k PaL-1V( ) = ( 8.31103 k PaL-1mol-1K293K) = 16.36 mLmol
52、-1K293K) = 16.36 mL2 2根据分压定律：根据分压定律：p(O2 ) =p(O2 ) =50525%50525%kPa = 126 kPakPa = 126 kPap(H2 ) =p(H2 ) =50540%50540%kPa = 202 kPakPa = 202 kPap(N2) =p(N2) =50535%50535%kPa = 177 kPakPa = 177 kPa所以它们在每升水中的溶解度为：所以它们在每升水中的溶解度为：O2O2 0.434 0.434gL-1 = 0.05425 gL-1gL-1 = 0.05425 gL-1H2H2 0.0016 0.0016gL
53、-1 = 0.0032 gL-1gL-1 = 0.0032 gL-1N2N2 0.019 0.019gL-1 = 0.03325 gL-1gL-1 = 0.03325 gL-1所以它们在饱和水溶液中所占的质所以它们在饱和水溶液中所占的质量分数为：量分数为：O2O2： 100% = 59.81 % 100% = 59.81 %H2H2： 100% = 3.53 % 100% = 3.53 %N2N2： 100% = 36.66 % 100% = 36.66 %例例8 8、知某不挥发性物质的水溶液的沸点是、知某不挥发性物质的水溶液的沸点是100.39100.39，在，在18 101 kPa18 1
54、01 kPa下，将下，将3.00 L3.00 L空空气缓慢地经过此溶液时，将带走水多少克？气缓慢地经过此溶液时，将带走水多少克？知水的摩尔沸点升高常数知水的摩尔沸点升高常数Kb = 0.52Kb = 0.52分析：分析：根据稀溶液定律公式求得溶液质量摩根据稀溶液定律公式求得溶液质量摩尔浓度尔浓度b b。根据根据1818时水的饱和蒸气压公式求得溶液的时水的饱和蒸气压公式求得溶液的蒸气压。蒸气压。将水的蒸气压按理想气体处置，根据气态方将水的蒸气压按理想气体处置，根据气态方程式求得。程式求得。解：根据稀溶液定律解：根据稀溶液定律Tb = Kb b b = Tb = Kb b b = Tb =100.
55、39Tb =100.39100.00 = 0.39 b = = 0.75100.00 = 0.39 b = = 0.75查表得查表得1818时水的饱和蒸气压时水的饱和蒸气压p0 = 2.06 kPap0 = 2.06 kPa，那么，那么溶液的蒸气压为：溶液的蒸气压为： p = po p = po po = = 0.98672.06 k Pa =2.03 k Papo = = 0.98672.06 k Pa =2.03 k Pa如将此水蒸气按理想气体处置，忽略水蒸气所添加如将此水蒸气按理想气体处置，忽略水蒸气所添加的体积准确计算时不可忽略，那么根据气态的体积准确计算时不可忽略，那么根据气态方程式得：方程式得： m = = = 0.0453 g m = = = 0.0453 g再见！再见！
