無機(jī)化學(xué)-溶液ppt課件

第一章溶液,.,教學(xué)要求,掌握溶液濃度的表示方法，各種濃度之間的換算。掌握稀溶液依數(shù)性內(nèi)容、概念和本質(zhì)。了解稀溶液依數(shù)性的計(jì)算和在生產(chǎn)生活中的意義。自學(xué)第四節(jié)電解質(zhì)在水中的存在狀態(tài)。,.,第一節(jié)溶解,.,一、溶解和水合作用,1.溶液的基本概念溶液,solution：一種或幾種物質(zhì)以分子、原子或離子狀態(tài)分散于另一種物質(zhì)中所形成的均勻而又穩(wěn)定的分散系。溶劑,solvent：能分散其它物質(zhì)的化合物叫做溶劑。溶質(zhì),solute：被分散的物質(zhì)叫溶質(zhì)。,.,溶液,固態(tài)溶液（合金）液態(tài)溶液（生理鹽水）氣態(tài)溶液（空氣）,水是無機(jī)化學(xué)中最常見的溶劑，通常所說的溶液一般指水溶液，aqueoussolution。,溶液的任何部分都是均勻的，透明的。,.,2.溶液的基本性質(zhì),溶解過程是一種特殊的物理化學(xué)過程.,化學(xué)過程溶劑分子與溶質(zhì)分子間產(chǎn)生水合作用(“溶劑化”作用)放熱過程，體積減小,熱效應(yīng),放熱過程,.,二、溶解度和“相似相溶”,1.溶解度單位體積飽和溶液中所含溶質(zhì)的量（g或mol）。2.相似相溶極性相似的物質(zhì)彼此容易溶解。,.,濃度：溶液中溶劑和溶質(zhì)的相對含量。溶解度：飽和溶液中溶劑和溶質(zhì)的相對含量。,.,第二節(jié)溶液的濃度,溶劑A；溶質(zhì)B,.,1.質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶質(zhì)B的質(zhì)量(mB)與溶液質(zhì)量(m)之比。2.摩爾分?jǐn)?shù)某物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的簡稱。,濃度的表示方法,.,3.質(zhì)量摩爾濃度(mol/kg)溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶劑的質(zhì)量，符號為bB。4.質(zhì)量濃度(常用gL-1)溶質(zhì)B的質(zhì)量除以溶液的體積。B=mB/v5.物質(zhì)的量濃度(常用molL-3，moldm-3)溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以混合物的體積，cB。,.,6.比例濃度：將固體溶質(zhì)1g或液體1cm3配制成xcm3溶液，符號為1:x。,例如：1:1000的高錳酸鉀溶液是指將1g高錳酸鉀加水溶解成1000cm3的溶液。,.,【例1-1】20時(shí)，將350gZnCl2溶于650g水中，溶液的體積為739.5ml，求此溶液的物質(zhì)的量濃度和質(zhì)量摩爾濃度。,解：ZnCl2的摩爾質(zhì)量為136gmol-1。,物質(zhì)的量濃度：,質(zhì)量摩爾濃度：,.,【例1-2】欲配制1.0moldm-3的硫酸溶液0.50dm3，需取用=1.84gcm-3，98%的濃硫酸多少cm3？解：設(shè)需取濃硫酸xcm3。因?yàn)橄♂屒昂笕芤褐腥苜|(zhì)含量不變，則0.50dm31.0moldm-398gmol-1x1.84gcm-398%x=27.17cm3答：需取用濃硫酸27cm3。,.,電解質(zhì)，electrolytes：在水溶液中或熔融狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物。它們可以是酸，堿或鹽，都可以產(chǎn)生離子用于導(dǎo)電。,強(qiáng)電解質(zhì)，strongelectrolytes：在水溶液中能夠完全電離的電解質(zhì)。強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、大部分鹽類。,.,弱電解質(zhì)，weakelectrolytes：在水溶液中只能部分電離的電解質(zhì)。弱酸、弱堿、某些鹽類。非電解質(zhì)，nonelectrolytes:在水溶液中可溶解，但不能產(chǎn)生離子，也不能導(dǎo)電。,.,第三節(jié)稀溶液的依數(shù)性,.,煮沸的雞湯很燙？冰鎮(zhèn)可樂很爽？施肥過多會使作物枯萎？海魚不能生活在淡水中？,.,溶液的性質(zhì),與溶液濃度有關(guān)：蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、滲透壓等,本節(jié)內(nèi)容只和非電解質(zhì)的稀溶液的性質(zhì)有關(guān)。,當(dāng)溶液非常稀時(shí)，1L溶液1Kg，此時(shí)，認(rèn)為cbB。,.,稀溶液的依數(shù)性：溶液的性質(zhì)中只與溶質(zhì)的濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)的那些性質(zhì)稱為稀溶液的依數(shù)性。依數(shù)性包括：蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)下降及滲透壓等。,.,一、溶液的蒸氣壓下降拉烏爾定律,Vaporphaseliquid,.,（一）飽和蒸氣壓蒸發(fā)；凝聚；飽和蒸氣：水的蒸發(fā)與凝聚達(dá)到動態(tài)平衡時(shí)恒定濃度的水蒸氣；飽和蒸氣壓p：該溫度下液體的飽和蒸氣的壓力,PaorkPa，簡稱蒸氣壓；每種固體或液體，溫度一定，飽和蒸氣壓是定值；固體也可以蒸發(fā)，但蒸氣壓很小。,.,飽和蒸氣壓的性質(zhì)a.與液體的本質(zhì)有關(guān);b.與液體的量以及液面上空的體積無關(guān);c.相同溫度下，若液體分子間的引力強(qiáng)，液體分子難以逸出液面，p低；反之p就高;d.同一液體，T高，p大；T低，p小。,.,（二）溶液的蒸氣壓下降,稀溶液蒸氣壓下降的實(shí)驗(yàn),.,(a)純水(p0)(b)蔗糖溶液(p),.,結(jié)論：溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑停芤簼舛仍酱?，蒸氣壓下降越多?實(shí)驗(yàn)測定25C時(shí)，水的飽和蒸氣壓:p(H2O)=3167.7Pa；0.5molkg-1糖水的蒸氣壓則為:p(H2O)=3135.7Pa；1.0molkg-1糖水的蒸氣壓為:p(H2O)=3107.7Pa。,Examples,.,溶液蒸氣壓下降與濃度之間的定量關(guān)系,拉烏爾定律，Raoultlaw(F.M.Raoult,1887，F(xiàn)rance)p=p0 xAp0某溫度時(shí)純?nèi)軇┑恼魵鈮簆同溫度下稀溶液上面溶劑的蒸氣壓，即溶液的蒸氣壓xA溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。,.,設(shè)xB為溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)p=p0 xA=p0(1-xB)p0p=p0 xBpp0p=p0 xB,在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降，近似地與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。,293K時(shí)水的飽和蒸氣壓為2.38kPa,將6.840g蔗糖溶于100.0g水中，求蔗糖溶液的質(zhì)量摩爾濃度和蒸氣壓。,解：蔗糖的摩爾質(zhì)量為342.0gmol-1，質(zhì)量摩爾濃度為,水的摩爾分?jǐn)?shù)為,蒸氣壓為：p=p0xA=2.338kPa0.9964=2.330kPa,Examples,.,二、溶液的沸點(diǎn)升高,（一）液體的沸點(diǎn)，boiling-point,Tb液體的蒸氣壓隨溫度升高而升高，當(dāng)蒸氣壓與外界大氣壓相等時(shí)，液體開始沸騰（表面和內(nèi)部同時(shí)氣化的現(xiàn)象）。液體的沸點(diǎn)指其蒸氣壓與外界大氣壓相同時(shí)的溫度。液體的正常沸點(diǎn)是指外壓為101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)。,.,（二）溶液的沸點(diǎn)升高(Tb),溶液沸點(diǎn)升高的根本原因是溶液的蒸氣壓下降,a.純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)：恒定b.溶液的沸點(diǎn)：不恒定恒定；一般指剛沸騰時(shí)的溫度。,.,含難揮發(fā)溶質(zhì)的溶液的沸點(diǎn)比純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)高TbTb(溶液沸點(diǎn))Tb0(溶劑沸點(diǎn)),難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高Tb和溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。,Kb摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)，Kkgmol-1，只與溶劑的本性有關(guān),沸點(diǎn)升高可用來計(jì)算難揮發(fā)電解質(zhì)的摩爾質(zhì)量。,葡萄糖1.09g溶于20.0g水中所得溶液的沸點(diǎn)升高了0.156K，求葡萄糖的摩爾質(zhì)量。,解,Examples,將數(shù)據(jù)帶入，得,.,在醫(yī)藥中的應(yīng)用：減壓蒸餾：降低蒸發(fā)溫度，避免破壞；熱壓滅菌：適用于熱穩(wěn)定性好的藥品，提高水蒸氣溫度，縮短滅菌時(shí)間。,.,三、溶液的凝固點(diǎn)下降,1.液體的凝固點(diǎn)，freezing-point，Tf在凝固點(diǎn)，固體和液體平衡共存，兩相的蒸氣壓相等。溶液的凝固點(diǎn)是溶液中水的蒸氣壓與冰的蒸氣壓相等時(shí)的溫度。,若物質(zhì)的固液兩相蒸氣壓不等，則蒸氣壓大的相將向蒸氣壓小的相轉(zhuǎn)變。,.,2.凝固點(diǎn)降低，Tf,1,2,273,溫度(K),蒸氣壓(KPa),冰的蒸氣壓曲線水的蒸氣壓曲線,溶液濃度越高，其凝固點(diǎn)越低,曲線1，3交匯處p冰p溶液，冰水共存,.,凝固點(diǎn)下降的應(yīng)用實(shí)例冬天防止汽車水箱炸裂加甘油或乙二醇積雪路面防滑灑鹽鹽和冰的混合物可做冷卻劑,Kf摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù),Kkgmol-1，只與溶劑本性有關(guān),凝固點(diǎn)降低的程度只取決于溶液中溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的多少，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。,.,利用凝固點(diǎn)下降原理測定未知物質(zhì)的摩爾質(zhì)量較廣泛：,相同溶劑的凝固點(diǎn)下降常數(shù)比沸點(diǎn)升高常數(shù)大，實(shí)驗(yàn)誤差較??；凝固點(diǎn)時(shí)，溶液中有晶體析出，易觀察；Tf的測定可精確到0.0001；不會引起溶質(zhì)揮發(fā)導(dǎo)致濃度改變；可用于易揮發(fā)和難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶液，生物樣品。,MB,.,Examples,將0.638g尿素溶解于250g水中，測得此溶液的凝固點(diǎn)降低值為0.079K，試求尿素的相對分子質(zhì)量。,解：水的Kf=1.86Kkgmol-1，因?yàn)?.,四、溶液的滲透壓，osmoticpressure,（一）滲透現(xiàn)象與滲透壓擴(kuò)散現(xiàn)象：純?nèi)軇┖腿芤夯虿煌瑵舛鹊娜芤夯ハ嘟佑|，一段時(shí)間后，由于分子的運(yùn)動會成為均勻濃度的溶液。,純水在純水中加入少許蔗糖,.,滲透現(xiàn)象：通過半透膜發(fā)生的表面上單方向擴(kuò)散的現(xiàn)象。水分子會穿過半透膜從水多的一方滲透到水少的一方。,葡萄糖分子,水分子,半透膜,糖水,.,半透膜原理,半透膜：只允許水等溶劑分子自由通過而溶質(zhì)分子不能通過的多孔性膜狀物質(zhì)。,半透膜：細(xì)胞膜，膀胱膜，毛細(xì)血管壁等生物膜、蘿卜皮、腸衣、蛋衣、玻璃紙、羊皮紙、人造火棉膠膜等，不同的種類有不同的孔徑，即通過的分子種類不同。,.,H2O水分子,蔗糖分子,v左v右,v右,v左,.,由滲透產(chǎn)生一定的靜壓力，促使水分子向兩邊滲透的速率趨于相等，最終溶液與純?nèi)軇┑囊好娌钸_(dá)到一定高度，不再改變。,溶劑透過半透膜進(jìn)入溶液的趨向取決于溶液濃度的大小，溶液濃度大，滲透趨向大。,.,由此產(chǎn)生的凈壓力稱為滲透壓，以符號表示。,h,.,溶液的滲透壓，：為了阻止純?nèi)軇┫蛉芤悍较驖B透，必須在溶液一方額外施加一個(gè)適當(dāng)?shù)膲毫Α?溶劑,溶液,B,反滲透現(xiàn)象：若額外施加的壓力大于，則溶液中的溶劑將向純?nèi)軇┓较驖B透。用于從海水中快速提取淡水和廢水治理中除去有毒有害物質(zhì)。,.,產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的必要條件：半透膜；膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不相等。滲透特點(diǎn)：稀溶液濃溶液溶劑分子遷移，縮小濃度差滲透產(chǎn)生原因：溶液的蒸氣壓下降，即純?nèi)軇┱魵鈮焊?，存在凈轉(zhuǎn)移趨勢。,.,（二）VanttHoff定律非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溫度、濃度的關(guān)系，與理想氣體定律完全符合。范特霍甫（VanttHoff，荷蘭，1886）1901，第一個(gè)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),溶液的滲透壓,kPa；V溶液的體積,L；n溶質(zhì)的物質(zhì)的量，mol；R摩爾氣體常數(shù)，8.314Jmol-1K-1T溫度，K；C溶液的物質(zhì)的量的濃度，molL-1,VnRT,cRT,.,Conclusion:在一定體積和溫度下，非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓和溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。,很稀的溶液：cbB，,對稀溶液而言，質(zhì)量摩爾濃度和物質(zhì)的量的濃度相等，因此上式可轉(zhuǎn)化為：,【例】人血漿在272.44K結(jié)冰，求體溫310K時(shí)血漿的滲透壓。,解：水的凝固點(diǎn)為273K，故血漿的凝固點(diǎn)下降Tf為：,根據(jù)公式,Tf=273272.44=0.56（K）,得,【例】276.15K時(shí)，某血紅蛋白水溶液的滲透壓為344.3Pa，其濃度為10.0gL-1，求血紅蛋白的相對分子量。,解：,.,三、滲透壓力在醫(yī)學(xué)上的意義,2.配制等滲、高滲和低滲溶液醫(yī)學(xué)上以血漿的滲透壓力為標(biāo)準(zhǔn)：滲透濃度320mmolL-1-高滲溶液,1.測定蛋白質(zhì)等高分子化合物的相對分子質(zhì)量。,.,.,活學(xué)活用海洋鹽差發(fā)電,2.海水的平均鹽度為，每條江河入海處的海水滲透壓可以相當(dāng)于米高的水位落差。,3.位于亞洲西部的死海，滲透壓可以達(dá)到上百個(gè)大氣壓，流入死海的約旦河，每注入死海立方米河水，理論上的發(fā)電功率就可以達(dá)到萬千瓦。,4.以色列洛布，他設(shè)計(jì)出壓力延滯滲透能轉(zhuǎn)換裝置，效果滿意。,5.美國俄勒岡大學(xué)研制出一種新型的滲透壓式鹽差能發(fā)電系統(tǒng)。,6.全世界海洋內(nèi)儲藏的鹽差能總輸出功率可以達(dá)到億千瓦。,1.原理：利用不同濃度的海水在半透膜下產(chǎn)生滲透壓,.,解釋與回答現(xiàn)象：浮在海面上的冰山，其中含鹽量很少。讓鹽水結(jié)冰，產(chǎn)生的冰塊是咸的還是淡的？,思考題,運(yùn)動時(shí),口渴為什么要喝水海水魚為什么不能生活在淡水里醫(yī)院給病人輸液為什么要輸?shù)葷B溶液,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：有一種蛋白質(zhì)，估計(jì)它的摩爾質(zhì)量在12000gmol-1左右，試問用哪一種依數(shù)性來測定摩爾質(zhì)量最好？并設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)。,.,電解質(zhì)稀溶液依數(shù)性的特殊性,表現(xiàn)在：電解質(zhì)溶液的依數(shù)性出現(xiàn)偏差。,引入校正系數(shù)i：,1887年，阿侖尼烏斯，電離理論：電解質(zhì)在水溶液中有一部分自發(fā)地解離為帶相反電荷的粒子（稱為離子），這種解離的過程叫電離過程。,極稀溶液中，i趨向于整數(shù)，如KCl的i趨向于2。,.,本章小結(jié),(1)質(zhì)量摩爾濃度(mol/kg),(2)物質(zhì)的量濃度(moldm-3),1.溶液濃度的表示方法,溶劑,溶液,.,1蒸氣壓下降,2沸點(diǎn)上升,3凝固點(diǎn)下降,4滲透壓,.,求溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量,.,1.稀溶液的依數(shù)性有（）、（）（）、（）2.稀溶液四個(gè)依數(shù)性中本質(zhì)的是（）3.滲透產(chǎn)生的條件：（）、（）4.非電解質(zhì)蔗糖，弱電解質(zhì)醋酸，強(qiáng)電解質(zhì)NaCl，哪一個(gè)表現(xiàn)出的依數(shù)性是最大的？,練習(xí),.,一、填空題1.稀溶液的依數(shù)性有（）。2.稀溶液四個(gè)依數(shù)性中最本質(zhì)的是（）。3.滲透產(chǎn)生的條件是（）。二、單項(xiàng)選擇題1、下列水溶液中，蒸汽壓最高是（）A.0.10mol/L的蔗糖溶液B.0.10mol/L的KCl溶液C.0.10mol/L的HAc溶液D.0.1