溶液與離子平衡

1、1,第二章 溶液與離子平衡 （solutions and ionic equilibrium）,本章重點： 溶液的通性和稀溶液的依數(shù)性 弱電解質(zhì)溶液中的解離平衡 第難溶電解質(zhì)的溶解平衡 配合物和配位平衡,2,第一節(jié) 溶 液 一、基本概念,一種（或幾種）物質(zhì)的微小粒子分散在另一種物質(zhì)中 分散系 被分散的物質(zhì)叫做 分散質(zhì) 起分散作用的物質(zhì)叫做 分散劑 濁液： 霧氣 粗分散系 泡沫 d100nm 粉塵 膠體(多相分散系) 溶膠: 1d100nm 分子（離子）分散系溶液 (單相分散系) d1nm 粗分散系有時也被劃分為膠體體系 大分子分散系一般為溶液，但部分呈現(xiàn)膠體性質(zhì)（粒子大小接近） 低分子物質(zhì)所形

2、成的溶液叫做低分子溶液，簡稱溶液。,懸濁液 乳濁液,分散系,(s/g),(l/g),(g/l),(s/l),(l/l),3,4,5,6,二、溶液組成的表示方法,4、溶質(zhì)b的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 某組分b的量與各組分物質(zhì)的量之和的比值，即 xb = xb又稱為b的摩爾分?jǐn)?shù) 5、溶質(zhì)b的體積分?jǐn)?shù)（氣體） b =,m(g)naoh(m)溶于h2o形成密度為r的v體積的溶液，則： 1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)，2、量濃度，3、質(zhì)量摩爾濃度，量分?jǐn)?shù),7,非揮發(fā)、非電解質(zhì)、稀溶液的這些性質(zhì)的大小與溶質(zhì)的本性無關(guān)，僅與溶質(zhì)的粒子（分子或離子）數(shù)有關(guān)，因而稱其為（具有這種特征的稀）溶液的依數(shù)性。,第二節(jié)、稀溶液的依數(shù)性,溶有不同溶質(zhì)

3、的溶液通常具有不同的性質(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，如蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降以及滲透壓。這些溶液所共有的性質(zhì)稱為溶液的通性。,8,液-氣平衡時蒸氣的壓力稱為液體的（飽和）蒸氣壓，其值受溫度影響(how),外壓影響很小。,1、溶液的蒸氣壓下降,飽和蒸氣壓： h2o(l) h2o(g) k= p（ h2o ）/p ,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 dg = -sdt+vdp 則 -s(l)dt+v(l)dp = -s(g)d

4、t+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 ln(p2/p1) = hm/r(1/t1-1/t2),溫度與蒸汽壓的關(guān)系克拉貝隆方程 clapeyron equation，單組分體系，忽略液或固相體積， 氣體符合理想氣體,11,2、溶液的沸點上升和凝固點下降,給定條件下，液 氣存在平衡（相平衡） 對于液相表現(xiàn)為揮發(fā)（蒸發(fā)），對于氣相表現(xiàn)為凝結(jié) 當(dāng)蒸氣壓力等于外界壓力時，液體發(fā)生沸騰現(xiàn)象，此 時的溫度稱為沸點（顯然沸點隨外壓而變）。 給

5、定條件下，（純）物質(zhì)的固 液之間也存在平衡，對于固相表現(xiàn)為熔化，對于液相表現(xiàn)為凝固，此時的溫度稱為熔點（固）或凝固點（液）。固液平衡時固相和液相的蒸汽壓相等。,p、t,12,2、溶液的沸點上升和凝固點下降,101325 pa,蒸汽壓pa,tfp tofp,tbp tobp,水,冰,水溶液,溫度,所降低的溫度 就是凝固點下降,所提高的溫度 就是沸點上升,13,tbp=kbpbb tfp=kfpbb tbp,tfp：沸點上升和凝固點降低，量綱： kbp，kfp：溶劑的沸點上升和凝固點降低常數(shù)，量綱： kg/mol bb：物質(zhì)b的質(zhì)量摩爾濃度，量綱： mol/kg,14,15,16,3、溶液的滲透壓

6、半透膜：只允許溶劑通過，不允許溶質(zhì)通過,17,滲透壓：被半透膜隔開的溶液，溶劑會 通過膜而進(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。,18,當(dāng)溶液由半透膜與純?nèi)軇└糸_后就產(chǎn)生滲透現(xiàn)象。若在溶液一側(cè)外加一個大于滲透壓的壓力時，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。 反滲透技術(shù)主要尋找一種高強(qiáng)度的耐高壓半透膜，近年來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。,19,20,1. 難揮發(fā)非電解質(zhì)濃溶液的依數(shù)性 濃溶液雖然也具有一定的蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓等性質(zhì)，然而由于在溶液中溶

7、質(zhì)分子較多，分子間的相互影響增大。因此，在濃溶液中不存在稀溶液定律所表明的定量關(guān)系。 2. 電解質(zhì)溶液的依數(shù)性 電解質(zhì)溶液也具有蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和一定的滲透壓等性質(zhì)。電解質(zhì)在溶液中電離，其中粒子數(shù)顯著增加，故上述性質(zhì)要比相同濃度的非電解質(zhì)溶液變化大得多；不存在稀溶液定律所表明的定量關(guān)系。 3. 膠體溶液 粒子數(shù)目顯著減小，同樣也不遵從稀溶液定律。,21,22, 0.1mol . kg-1 糖的水溶液; 0.1mol . kg-1 甲醇的水溶液； 0.1mol . kg-1 甲醇的苯溶液；,例題：下列溶液凝固點的高低順序：,相同濃度的下列溶液沸點順序是? al2(so4)3 fe

8、cl3 cacl2 mgso4,23,甲醇視為弱電解質(zhì)，則； kfp(水)=1.86.kg.mol-1, tfp(水)=0.0 kfp(苯)=5.12.kg.mol-1, tfp(苯)=5.5 糖的水溶液：t=kb=0.186 tfp=0-0.186=-0.186 甲醇的苯溶液 t=kb=0.512 tfp=5.5-0.512=4.988 (3)(1)和(2); 因此,凝固點由高到低的順序是:(3)(1)(2),解：溶液的凝固點決定于：溶劑（kfp）和粒 子（分子或離子）濃度。,(1) 0.1mol . kg-1 糖的水溶液 (2) 0.1mol . kg-1 甲醇的水溶液； (3) 0.1mol . kg-1 甲醇的苯溶液；,24,例 298k時某溶質(zhì)23g溶于300g乙醇中，其蒸汽壓 為37.5kpa。已知乙醇在298k時的蒸汽壓為39.2 kpa，求溶質(zhì)的相對分子量。 蒸氣壓降低分子量（任何非電解質(zhì)）,p=p*xb,m78.61,25,例 298g水中溶有25g某有機(jī)物，該溶液在3.0結(jié)冰。 求該有機(jī)物的摩爾質(zhì)量。凝固點降低,tf=k