1-第一章 溶液 - 复制

无机化学授课教师：房晨婕联系方式：cjfang@83911523Try your bestto be the best of yourself Loving, Learning, and Living.本课程成绩考核方法及评定标准闭卷考试。

成绩构成：作业(15%)+ 期中小论文(15%)+考试(70%)。

教材及参考书教材：张天蓝主编无机化学(第五版)，人民卫生出版社(2007)主要参考书：1. 北京师范大学等，无机化学(第四版)，高等教育出版社(2008)2. 华彤文等编著普通化学原理(第三版)，北京大学出版社(2005)3. Shriver and Atkins，Inorganic Chemistry，Oxford University Press绪论研究物质的形成、性质和变化的科学¾核心与特征：合成新物质(Synthesis)¾物质的组成与结构(What have I got?)¾物质的性质与变化(How did that transformation happen?) ¾为什么是这种结构，为何发生这种变化(Why that change or structure, rather than others?)18世纪, 化学开始成为科学200年前，化学的中心问题：“What is it？”(分析物质的组成，至少在元素水平上)1901-，最常问的问题：“How?”和“Why?”(从宏观尺度理解物质的变化，Gibbs化学热力学)“新化学”与100年以前有和区别？(the molecular vision)¾合成，更精通和突出，以某种可控的方式(in control);¾分析，更深入和细致，“How little have I got of what?”;¾反应机理，转化的原子路径，飞秒时间尺度(How?);¾理论，不仅限于解释和理解，预言性可与实验竞争(Why?)¾与物理、材料和生命科学的交叉与融合！The Nobel Prize in Physiology orMedicine 1959把生命理解为化学"for their discovery of the mechanisms in the biological synthesis of ribonucleic acid and deoxyribonucleic acid"The Nobel Prize in Chemistry 2006真核生物体内的细胞如何利用基因内存储的信息生产蛋白质Roger D. KornbergArthur Kornberg炼丹术中很重要的一种方法就是“火法炼丹”。

所谓“火法炼丹”是一种无水的加热方法，大致包括：煅(长时间高温加热)、炼(干燥物质的加热)、灸(局部烘烤)、熔(熔化)、抽(蒸馏)、飞(升，就是升华)、优(加热使物质变性)。

这些方法都是最基本的化学方法，这也是炼丹术这种愚昧的职业能够产生发明的基础。

炼丹家的虔诚和寻找长生不老之药的挫折，使得炼丹家不得不反复实验寻找新的方法。

这样就为火药的发明创造了条件。

在发明火药之前，炼丹术已经得到了一些人造的化学药品，如硫化汞（朱砂）等。

这可能是人类最早用化学合成法制成的产品之一。

炼丹家对于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石药，在使用之前，常需要“伏火”。

伏火的方子都含有碳素，而且伏硫磺要加硝石，伏硝石要加硫磺。

唐代的炼丹者已经掌握了一个很重要的经验，就是硫、硝、碳三种物质可以构成“着火的药”，即火药。

火药发明之后，曾被当做药类。

《本草纲目》中就提到火药能治疮癣、杀虫，辟湿气、瘟疫。

火药不能解决长生不老的问题，又容易着火，炼丹家对它并不感兴趣。

当炼丹的配方由炼丹家转到军事家手里，就成为中国古代四大发明之一的黑色火药。

1332年的铜火铳，是世界上现存最早的有铭文的管状火器实物。

基于观察提出问题，寻找趋势。

Ask questions (keep asking) based on observations. Look for trends.提出一个假设或理论，试图回答问题。

Formulate anhypothesis, a theory which attempts to answer your questions.检验假设。

进行实验，收集数据和观察资料。

Test hypothesis.Perform experiments and collect data and observations.分析结果，得出结论。

Analyze results and draw conclusions. 结果给出答案，但常常产生新的问题。

Outcome leads to answers and frequently, additional new questions.化学是一门以实验为基础的科学Chem -is -try本章要求1．掌握溶液浓度的表示方法，能够进行不同浓度表示方法之间的换算；2．熟悉稀溶液依数性的含义，掌握稀溶液依数性与溶液浓度的关系；3．了解电解质溶液偏离依数性规律的原因，熟悉离子强度、活度因子和活度的计算。

第一章溶液溶液的定义：凡两种或两种以上的物质混合形成均匀稳定的分散体系叫做溶液(solution)。

溶液可以是液态(通常情况)，也可以是气态(气体的均匀混合物)或固态(钢C+Fe 、黄铜Zn+Cu ——合金)。

溶剂和溶质：能溶解其他物质的化合物叫溶剂(solvent)，被溶解的物质叫溶质(solute)。

气体或固体溶于液体时，液体叫溶剂。

两种液体相互溶解时，量多的叫溶剂，量少的叫溶质。

第一节溶解一、溶解和水合作用NaCl(s ) + H 2O Na +(aq ) + Cl −(aq )水合作用(hydration)溶解过程分两步：i) 溶质分子或离子的离散，该过程需吸热以克服原有质点间的吸引力，这个步骤倾向于使溶液体积增大。

ii) 溶剂分子与溶质分子间产生新的结合，即“溶剂化”过程(solvation )，这是放热的、体积缩小的过程。

整个过程是放热还是吸热，体积是缩小还是增大，受这两个因素制约。

二、溶解度和“相似相溶”饱和溶液与溶解度：溶解过程也是一个双向的动态平衡过程。

达到平衡时，与溶质固体共存的溶液叫饱和溶液(saturatedsolution)。

在一定温度与压力下，一定量饱和溶液中溶质的含量叫溶解度(solubility)。

习惯上常用100g 溶剂所能溶解溶质的最大克数表示溶解度。

相似相溶原理(like dissolves like)：关于溶解度的规律性目前尚无完整的理论。

经验规律是相似者相溶，即物质结构越相似，越容易相溶。

对固体溶质来说，温度对溶解度有明显的影响，而压力影响极小，所以在常压下，一般只注明温度而不必注明压力。

saturated第二节溶液的浓度一、浓度的表示方法(一) 质量浓度(mass concentration)单位: kg ⋅m −3(SI, international system of units), g ⋅L −1, mg ⋅L −1(二) 质量分数(mass fraction)B BB A B m mw m m m==+BB m Vρ=(三) 物质的量浓度(amount -of -substance concentration)¾物质的量(amount of substance, n B )：表示物质数量的物理量。

M B 为1mol B 所具有的质量，若以g/mol 为单位时，B 的摩尔质量在数值上就等于它的相对分子质量Mr (relative molecular mass)或相对原子质量Ar (relative atomic mass)。

BB Bm n M =c B =n B / Vmol ⋅m -3mol ⋅L -1mmol ⋅L -1μmol ⋅mL -1单位z c B 表示物质B 的初始浓度，[B]表示B 的平衡浓度。

z 物质的量浓度可简称为浓度。

z 摩尔浓度(molar concentration)¾物质的量浓度(amount-of-substance concentration)(四) 质量摩尔浓度(molality )=B B An b m SI 单位：mol ⋅kg −1若溶液由溶质B 和溶剂A 两组分组成，则溶质B 的摩尔分数为(五) 摩尔分数(mole fraction )BB A =Bn n +n x A =1B x +x 二、浓度之间的换算浓度换算关系质量浓度ρB—质量分数w B—物质的量浓度c B—质量摩尔浓度b B—BρB w Bc Bb B w dB Bc M i 1B B B B db M b M +1B B B B b M b M +1B B Bd b b M ×+B B c M dBd ρBBM ρB BdW M ()B B B d M ρρ−(1)BB B w w M −B B Bc d c M −HSO 2421.849810118.4(mol L )39810B B dw c M −××−===⋅−×H SO 2421.849810136.8(mol L )34910B 1B 2dwc M −××−==⋅−×=[例1-1]市售浓硫酸密度为1.84 kg ·L -1，H 2SO 4的质量分数w B 为98%，计算：(1) H 2SO 4物质的量浓度；(2) H 2SO 4的质量浓度；(3) ½H 2SO 4的质量摩尔浓度。

解: (1) H 2SO 4的摩尔质量M B =9.8×10－4kg ·mol −1, ½H 2SO 4的摩尔质量M B =4.9×10－4 kg ·mol −1BΒB 211.849810 1.80(kg L )dw m =Vρ−−==××=⋅B B B BA 98%1500(mol kg )3(1)(100-98)%9810B w b w M n m −===⋅−−××=(2)(3)第三节稀溶液的依数性依数性不同溶液的特性不同，但有几种性质是一般稀溶液所共有的，这类性质与浓度有关，而与溶质的性质无关，并且测定了一种性质还能推算其它几种性质。

Ostwald (奥斯瓦尔德，物理化学之父)把这类性质命名为“依数性”(colligative properties)。

一、溶液的蒸气压下降(一) 蒸气压(vapor pressure)H 2O(l) H 2O(g)蒸发凝结液体表面的气化现象叫蒸发；在液面上的气态分子群叫蒸气。