溶液與離子平衡學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1溶液溶液(rngy)與離子平衡與離子平衡第一頁(yè)，共27頁(yè)。2懸濁液懸濁液乳濁液乳濁液分散分散(fnsn)系系(s/g)(l/g)(g/l)(s/l)(l/l)第1頁(yè)/共26頁(yè)第二頁(yè)，共27頁(yè)。3二、溶液組成的表示方法二、溶液組成的表示方法1、溶質(zhì)、溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 溶質(zhì)溶質(zhì)B的質(zhì)量占的質(zhì)量占質(zhì)量的分?jǐn)?shù)，即質(zhì)量的分?jǐn)?shù)，即 B=mB溶質(zhì)溶質(zhì)B的質(zhì)量的質(zhì)量（固體、氣體、量少液體固體、氣體、量少液體）m 溶液的質(zhì)量（溶質(zhì)溶液的質(zhì)量（溶質(zhì)+溶劑）溶劑）mBm第2頁(yè)/共26頁(yè)第三頁(yè)，共27頁(yè)。4二、溶液組成的表示方法二、溶液組成的表示方法2、溶質(zhì)、溶質(zhì)B的濃度的濃度 B的物質(zhì)的量除以混合

2、物的體積，即的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即 cB=cB的的SI單位為單位為molm-3,常用其導(dǎo)出單位常用其導(dǎo)出單位moldm-3。 cB又稱為體積摩爾濃度，或者物質(zhì)的量濃度又稱為體積摩爾濃度，或者物質(zhì)的量濃度nBV第3頁(yè)/共26頁(yè)第四頁(yè)，共27頁(yè)。5二、溶液組成的表示方法二、溶液組成的表示方法3、溶質(zhì)、溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度的質(zhì)量摩爾濃度在溶液中溶質(zhì)在溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以的物質(zhì)的量除以溶劑溶劑的質(zhì)量，即的質(zhì)量，即 bB = bB的單位為的單位為molkg-1 mA溶劑溶劑的質(zhì)量的質(zhì)量nmA第4頁(yè)/共26頁(yè)第五頁(yè)，共27頁(yè)。6二、溶液二、溶液(rngy)組成的表示方法組成的表示方法4、溶質(zhì)

3、、溶質(zhì)B的物質(zhì)的物質(zhì)(wzh)的量分?jǐn)?shù)的量分?jǐn)?shù)某組分某組分B的量與各組分物質(zhì)的量與各組分物質(zhì)(wzh)的量之和的比的量之和的比值，即值，即 xB = xB又稱為又稱為B的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù) 5、溶質(zhì)、溶質(zhì)B的體積分?jǐn)?shù)（氣體）的體積分?jǐn)?shù)（氣體） B = nBnVBVm(g)NaOH(M)溶于溶于H2O形成形成(xngchng)密度為密度為r的的V體積的溶液，則：體積的溶液，則：1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)，、質(zhì)量分?jǐn)?shù)，2、量濃度，、量濃度，3、質(zhì)量摩爾濃度，量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量摩爾濃度，量分?jǐn)?shù)第5頁(yè)/共26頁(yè)第六頁(yè)，共27頁(yè)。7溶有不同溶質(zhì)的溶液通常溶有不同溶質(zhì)的溶液通常(tngchng)具有不同的性質(zhì)，如顏色、酸具有

4、不同的性質(zhì)，如顏色、酸堿性、導(dǎo)電性等。但有些性質(zhì)，卻是所有溶液所共有的，如蒸氣壓下堿性、導(dǎo)電性等。但有些性質(zhì)，卻是所有溶液所共有的，如蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降以及滲透壓。這些溶液所共有的性質(zhì)稱為降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降以及滲透壓。這些溶液所共有的性質(zhì)稱為溶液的通性。溶液的通性。第6頁(yè)/共26頁(yè)第七頁(yè)，共27頁(yè)。8液液- -氣平衡時(shí)蒸氣的壓力稱為液體氣平衡時(shí)蒸氣的壓力稱為液體(yt)(yt)的（飽和）蒸氣壓，其值受溫度影響的（飽和）蒸氣壓，其值受溫度影響(how),(how),外壓影響很小。外壓影響很小。 1、溶液的蒸氣(zhn q)壓下降飽和飽和(boh)蒸氣壓：蒸氣壓： H2O(l)

5、 H2O(g) K= p（ H2O ）/p 蒸發(fā)蒸發(fā)凝結(jié)凝結(jié)第7頁(yè)/共26頁(yè)第八頁(yè)，共27頁(yè)。9 H2O(l) = H2O(g)T. P G(l) G(g)T+dT,P+dP G(l)+dG(l) G(g)+dG(g) dG(l) = dG(g)已知已知 dG = -SdT+Vdp則則 -S(l)dT+V(l)dp = -S(g)dT+V(g)dp S(g)-S(l)dT = V(g)-V(l)dp dp/dT = S(g)-S(l)/V(g)-V(l) = p H(g)-H(l)/TnRT dp/p = (Hm/RT2)dT定積分定積分(jfn) ln(p2/p1) = Hm/R(1/T1-

6、1/T2) 溫度與蒸汽壓的關(guān)系克拉貝隆方程溫度與蒸汽壓的關(guān)系克拉貝隆方程Clapeyron Equation，單組分體系，忽略，單組分體系，忽略(hl)液或固相體積，液或固相體積，氣體符合理想氣體氣體符合理想氣體第8頁(yè)/共26頁(yè)第九頁(yè)，共27頁(yè)。同一溫度下，純?nèi)軇┱魵鈮号c難揮發(fā)溶質(zhì)的溶液蒸氣壓之差。同一溫度下，純?nèi)軇┱魵鈮号c難揮發(fā)溶質(zhì)的溶液蒸氣壓之差。覆蓋；溶質(zhì)分子與溶劑分子間作用力覆蓋；溶質(zhì)分子與溶劑分子間作用力干燥原理：結(jié)合蒸氣能力；干燥原理：結(jié)合蒸氣能力； 蒸氣壓低，平衡移動(dòng)。蒸氣壓低，平衡移動(dòng)。)()()()(BxpBnAnBnpp在一定溫度下，在一定溫度下，的蒸氣壓的蒸氣壓下降下降與

7、溶質(zhì)在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)本性無(wú)關(guān)。這個(gè)規(guī)律稱為與溶質(zhì)在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)本性無(wú)關(guān)。這個(gè)規(guī)律稱為。10第9頁(yè)/共26頁(yè)第十頁(yè)，共27頁(yè)。112、溶液的沸點(diǎn)上升、溶液的沸點(diǎn)上升(shngshng)和凝固點(diǎn)下降和凝固點(diǎn)下降給定條件下，液給定條件下，液 氣存在平衡（相平衡）氣存在平衡（相平衡）對(duì)于液相表現(xiàn)為揮發(fā)（蒸發(fā)），對(duì)于氣相表現(xiàn)為凝結(jié)對(duì)于液相表現(xiàn)為揮發(fā)（蒸發(fā)），對(duì)于氣相表現(xiàn)為凝結(jié)當(dāng)蒸氣壓力等于外界壓力時(shí)，液體發(fā)生沸騰現(xiàn)象，此當(dāng)蒸氣壓力等于外界壓力時(shí)，液體發(fā)生沸騰現(xiàn)象，此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)（顯然沸點(diǎn)隨外壓而變）。時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)（顯然沸點(diǎn)隨外壓而變）。給定條件下，（純）物質(zhì)

8、的固給定條件下，（純）物質(zhì)的固 液之間也存在平衡，對(duì)于固相表現(xiàn)為熔化，對(duì)于液相表現(xiàn)為凝固，此時(shí)液之間也存在平衡，對(duì)于固相表現(xiàn)為熔化，對(duì)于液相表現(xiàn)為凝固，此時(shí)(c sh)(c sh)的溫度稱為熔點(diǎn)（固）或凝固點(diǎn)（液）。固液平衡時(shí)固相和液相的蒸汽壓相等。的溫度稱為熔點(diǎn)（固）或凝固點(diǎn)（液）。固液平衡時(shí)固相和液相的蒸汽壓相等。P、T第10頁(yè)/共26頁(yè)第十一頁(yè)，共27頁(yè)。12蒸汽壓蒸汽壓Patfp tofp tbp tobp 水水 冰冰 水溶液水溶液溫度溫度(wnd) 所降低的溫度所降低的溫度就是就是(jish)凝固點(diǎn)下降凝固點(diǎn)下降所所提高的提高的溫度溫度就是沸點(diǎn)上升就是沸點(diǎn)上升第11頁(yè)/共26頁(yè)第十二

9、頁(yè)，共27頁(yè)。13原因分析原因分析: :溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇?，而凝固點(diǎn)則低于純?nèi)軇Ｈ芤旱姆悬c(diǎn)總是高于純?nèi)軇?，而凝固點(diǎn)則低于純?nèi)軇?。這是由于溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑牡停挥性诟叩臏剡@是由于溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑牡?，只有在更高的溫度下才能使蒸汽壓達(dá)到與外壓相等而沸騰度下才能使蒸汽壓達(dá)到與外壓相等而沸騰沸點(diǎn)上升沸點(diǎn)上升。由于溶液蒸汽壓下降，低于固體的蒸汽壓，只有在更低由于溶液蒸汽壓下降，低于固體的蒸汽壓，只有在更低溫度下才能使溶液與冰的蒸汽壓相等溫度下才能使溶液與冰的蒸汽壓相等凝固點(diǎn)下降凝固點(diǎn)下降。拉烏爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為拉烏爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 tbp=KbpbB tfp=KfpbBKbp、

10、Kfp分別為溶劑的沸點(diǎn)上升常數(shù)和凝固點(diǎn)下降常數(shù)。分別為溶劑的沸點(diǎn)上升常數(shù)和凝固點(diǎn)下降常數(shù)。第12頁(yè)/共26頁(yè)第十三頁(yè)，共27頁(yè)。tbp=KbpbB tfp=KfpbBtbp,tfp：沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)降低：沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)降低，量綱：，量綱：Kbp，Kfp：溶劑的沸點(diǎn)上升和凝：溶劑的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)降低常數(shù)，量綱：固點(diǎn)降低常數(shù)，量綱： kg/molbB：物質(zhì)：物質(zhì)B的質(zhì)量摩爾的質(zhì)量摩爾(m r)濃度濃度，量綱：，量綱： mol/kg14第13頁(yè)/共26頁(yè)第十四頁(yè)，共27頁(yè)。沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低的應(yīng)用和實(shí)例沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低的應(yīng)用和實(shí)例在金屬熔煉時(shí)，組成沸點(diǎn)較高的合金溶液，以減少在高溫下易揮發(fā)在

11、金屬熔煉時(shí)，組成沸點(diǎn)較高的合金溶液，以減少在高溫下易揮發(fā)金屬的蒸發(fā)損失；將一些難熔的金屬制成低熔點(diǎn)的合金，如純鐵的熔金屬的蒸發(fā)損失；將一些難熔的金屬制成低熔點(diǎn)的合金，如純鐵的熔點(diǎn)為點(diǎn)為1535，而加入碳組成的，而加入碳組成的Fe-C合金，平均熔點(diǎn)約為合金，平均熔點(diǎn)約為1350。在汽車和坦克的散熱器（水箱）中加入適量的非電解質(zhì)（如甘油、在汽車和坦克的散熱器（水箱）中加入適量的非電解質(zhì)（如甘油、乙二醇等），可降低冷卻水的凍結(jié)溫度，以保證汽車和坦克等在嚴(yán)乙二醇等），可降低冷卻水的凍結(jié)溫度，以保證汽車和坦克等在嚴(yán)寒氣候下仍能正常運(yùn)行。寒氣候下仍能正常運(yùn)行。鹽和冰、雪的混合物中，使凝固點(diǎn)降低，冰雪會(huì)更容

12、易融化。生活鹽和冰、雪的混合物中，使凝固點(diǎn)降低，冰雪會(huì)更容易融化。生活中，利用這一性質(zhì)，撒鹽及時(shí)除去積雪。中，利用這一性質(zhì)，撒鹽及時(shí)除去積雪。氯化鈉和冰的混合物，凝固點(diǎn)可降低到氯化鈉和冰的混合物，凝固點(diǎn)可降低到-22；氯化鈣和冰混合后，；氯化鈣和冰混合后，可得可得-55的低溫液體，均可作冷卻劑用。的低溫液體，均可作冷卻劑用。 15第14頁(yè)/共26頁(yè)第十五頁(yè)，共27頁(yè)。163 3、溶液的滲透壓、溶液的滲透壓第15頁(yè)/共26頁(yè)第十六頁(yè)，共27頁(yè)。17被半透膜隔開(kāi)的溶液，溶劑會(huì)被半透膜隔開(kāi)的溶液，溶劑會(huì)通過(guò)膜而進(jìn)入較濃的溶液一側(cè)。濃溶液通過(guò)膜而進(jìn)入較濃的溶液一側(cè)。濃溶液變稀，液面上升，直至滲透平衡。

13、變稀，液面上升，直至滲透平衡。第16頁(yè)/共26頁(yè)第十七頁(yè)，共27頁(yè)。18 V = nBRT = nBRT /VV純?nèi)軇┑捏w積純?nèi)軇┑捏w積非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓可用范特霍夫方程式計(jì)算可用范特霍夫方程式計(jì)算第17頁(yè)/共26頁(yè)第十八頁(yè)，共27頁(yè)。 當(dāng)溶液由半透膜與純?nèi)軇└糸_(kāi)后就產(chǎn)生滲透現(xiàn)象。若在溶液一側(cè)外加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，水不僅不從溶劑向溶液中滲透，反而從溶液向純?nèi)軇┲袛U(kuò)散，這種現(xiàn)象稱當(dāng)溶液由半透膜與純?nèi)軇└糸_(kāi)后就產(chǎn)生滲透現(xiàn)象。若在溶液一側(cè)外加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，水不僅不從溶劑向溶液中滲透，反而從溶液向純?nèi)軇┲袛U(kuò)散，這種現(xiàn)象稱反滲透反滲透。 反滲透技術(shù)主要尋找一種高

14、強(qiáng)度的耐高壓半透膜，近年來(lái)研制了由尼龍或醋酸纖維制成的合成薄膜用于反滲透裝置。使用這種裝置的脫鹽工廠每天可生產(chǎn)數(shù)千噸的淡水。反滲透技術(shù)主要尋找一種高強(qiáng)度的耐高壓半透膜，近年來(lái)研制了由尼龍或醋酸纖維制成的合成薄膜用于反滲透裝置。使用這種裝置的脫鹽工廠每天可生產(chǎn)數(shù)千噸的淡水。 19第18頁(yè)/共26頁(yè)第十九頁(yè)，共27頁(yè)。20 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓下降難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降以及滲透壓、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降以及滲透壓與一定量溶劑中溶質(zhì)的物質(zhì)的量（即與一定量溶劑中溶質(zhì)的物質(zhì)的量（即溶質(zhì)的粒子數(shù)）成正比，與溶質(zhì)的本溶質(zhì)的粒子數(shù)）成正比，與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，這就是性無(wú)關(guān)，

15、這就是，又稱又稱。依數(shù)定律：依數(shù)定律：第19頁(yè)/共26頁(yè)第二十頁(yè)，共27頁(yè)。21第20頁(yè)/共26頁(yè)第二十一頁(yè)，共27頁(yè)。22 0.1mol . kg-1 糖的水溶液糖的水溶液; 0.1mol . kg-1 甲醇甲醇(ji chn)的水溶液；的水溶液； 0.1mol . kg-1 甲醇甲醇(ji chn)的苯溶液；的苯溶液；例題：下列例題：下列(xili)溶液凝固點(diǎn)的高低順溶液凝固點(diǎn)的高低順序：序：相同相同(xin tn)濃度的下列溶液沸點(diǎn)順序是濃度的下列溶液沸點(diǎn)順序是?Al2(SO4)3 FeCl3 CaCl2 MgSO4第21頁(yè)/共26頁(yè)第二十二頁(yè)，共27頁(yè)。23甲醇視為弱電解質(zhì)，則甲醇視為

16、弱電解質(zhì)，則 ；Kfp(Kfp(水水)=1.86.kg.mol-1, tfp()=1.86.kg.mol-1, tfp(水水)=0.0)=0.0Kfp(Kfp(苯苯)=5.12.kg.mol-1, tfp()=5.12.kg.mol-1, tfp(苯苯)=5.5 )=5.5 糖的水溶液糖的水溶液(rngy)(rngy)：t=kb=0.186 tfp=0-0.186=-0.186 t=kb=0.186 tfp=0-0.186=-0.186 甲醇的苯溶液甲醇的苯溶液(rngy) (rngy) t=kb=0.512 tfp=5.5-0.512=4.988 t=kb=0.512 tfp=5.5-0.5

17、12=4.988 (3)(1)(3)(1)和和(2); (2); 因此因此, ,凝固點(diǎn)由高到低的順序是凝固點(diǎn)由高到低的順序是:(3)(1)(2):(3)(1)(2)第22頁(yè)/共26頁(yè)第二十三頁(yè)，共27頁(yè)。24例例2-1 2.6 g尿素尿素(H2NCONH2)溶于溶于50g水中水中,計(jì)算此溶液的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)計(jì)算此溶液的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn).解解: : 尿素的質(zhì)量摩爾濃度尿素的質(zhì)量摩爾濃度 b= 2.6/60501000=0.86 molkg-1 tbp=KbpbB =0.52 0.86 =0.45 tfp=KfpbB=1.86 0.86 =1.60 溶液的沸點(diǎn)溶液的沸點(diǎn): 100+0.45 = 100.

18、45 溶液的凝固點(diǎn)溶液的凝固點(diǎn): 0 -1.60 = -1.60 第23頁(yè)/共26頁(yè)第二十四頁(yè)，共27頁(yè)。例例 298K時(shí)某溶質(zhì)時(shí)某溶質(zhì)23g溶于溶于300g乙醇乙醇(y chn)中，其蒸汽壓中，其蒸汽壓為為37.5kPa。已知乙醇。已知乙醇(y chn)在在298K時(shí)的蒸汽壓為時(shí)的蒸汽壓為39.2kPa，求溶質(zhì)的相對(duì)分子量。，求溶質(zhì)的相對(duì)分子量。蒸氣壓降低分子量（任何非電解質(zhì)）蒸氣壓降低分子量（任何非電解質(zhì)）p=p*xb39.2-37.5 = 39.2 (23/M) +(300/46.7)23/MM78.6125第24頁(yè)/共26頁(yè)第二十五頁(yè)，共27頁(yè)。例例 298g水中溶有水中溶有25g某有機(jī)物，該溶液某有機(jī)物，該溶液(rngy)在在3.0結(jié)冰。結(jié)冰。求該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量。凝固點(diǎn)降低求該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量。凝固點(diǎn)降低Tf=KfbB Kf=1.86 bB=100025/M/2980-(-3)=Kfb=1.86bM=52 g/mol例例2-3滲透壓（測(cè)量大分子物質(zhì)分子量）滲透壓（測(cè)量大分子物質(zhì)分子量）血紅素血紅素1.0g溶于溶于100ml水配成溶液水配成溶液(rngy)。該溶液。該溶液(rngy)20 時(shí)的時(shí)的滲透壓為滲透壓為0.366 kPa，計(jì)算血紅素的相對(duì)分子量。