新大学化学第二章

第二章 溶液与离子平衡
§2.1 溶液
4.相同浓度的电解质溶液和非电解质溶液的渗透压则不相同
例如：0.3mol/LNaCl溶液的渗透压约为0.3mol/L葡萄糖溶液 渗透压的两倍。
这是由于在NaCl溶液中，每个NaCl粒子可以离解成1 个Na+和1个Cl-，而葡萄糖溶液是非电解质溶液，所以渗 透压小了一倍
d.固体也有饱和蒸汽压，但一般较小，冰、萘、 碘、樟脑等易挥发物质有较大蒸汽压。
第二章 溶液与离子平衡
★ 实际应用
a. CaCl2，P2O5，浓H2SO4等用作干燥剂 b. 变色硅胶强烈吸收水分
§2.1 溶液
解释
由于这些物质表面吸收了水蒸气形成溶液，其蒸气压 比空气中水蒸气压要低，因此，陆续吸收水蒸气，直至溶 液变稀，蒸气压回升并与空气中的水蒸气相等，从而建立 起液-气平衡为止。
关。单位：K·kg·mol-1
可以利用沸点升高和凝固点降低求算小分 子溶质的相对分子量
ΔTf = Kf·bB =
KfmB/MB mA
MB=
KfmB mAΔTf
例题：2.6g尿素CO(NH2)2溶于50g水中，计算此溶液 的凝固点和沸点。
解：尿素的摩尔质量为 60 g·mol-1。
2.6g尿素的物质的量 2.6g/60g·mol-1=0.0433 mol
.. OOCH2C O..OCH2C
.. NCH2－CH2－N..
.. CH2－COO
表示： Δp = p*-p
原
p*
因
纯溶剂
p
溶液
溶液的浓度越大，溶液的蒸气压下降得越多。
拉乌尔得出如下经验公式：
Δp = p* ·xB
拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发、非电解 质稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔分数成正比而 与溶质本性无关。
如果溶质是电解质或溶液浓度较大，溶液的蒸 气压也要下降，而且很显著，但是不符合拉乌尔定 律的定量关系。
Homework 2
•
临床上用的等渗溶液有(a)生理盐水;
(b)12.5g·L-1NaHCO3;(c)18.7 g·L-1 乳酸钠 (NaC3H5O3),若按下列比例混合，试问这几 个溶液是等渗、高渗、低渗？
A: 2 a 1 c; B: 1 b 2 a
33
33
2 C : 在1a, b,c三种溶液中任取
溶液蒸汽压下降
沸点上升和凝固点下降
渗透压
一、溶液的蒸气压下降
(1)蒸气压
➢ 定义：纯液体放在留有空间的密闭容器中，在一 定温度下，当液体与蒸汽之间建立起液-气动态平衡 时液面上方的蒸汽所产生的压力称为液体在该温度 下的饱和蒸气压，简称蒸气压。
➢ 表示：p* ➢ 单位：Pa或kPa
例如：
H2O（l）→ H2O（g）
虽然对于电解质或浓溶液上述定律的正比例关 系被破坏，但是蒸气压下降、沸点上升、凝固点降 低、渗透压的数值仍随溶剂中的粒子数（分子和离 子）增多而增大。
第二章 溶液与离子平衡
§2.1 溶液
★ 注意
a.所有的纯液体在一定温度下，饱和蒸气压值一定
b.任何溶剂或溶液的蒸气压都因温度不同而不同
c. 溶液浓度越大，溶液的蒸气压下降越显著，但 已不符合拉乌尔定律的定量关系，因溶质与溶剂 间的分子间作用力以及溶质粒子的溶剂化作用已 不能忽略的缘故。
Tfp分别约为：(0-0.186)℃和(5.5-0.512)℃ 。
则：
(3)>(2);
因此，三份溶液凝固点由高到低的顺序是: (3)>(1)=(2)
一、配位化合物的概念
1．配离子 由一个简单正离子(以配位键) 和几个中性分 子或负离子结合形成的复杂离子叫配离子。
配阳离子：[Cu(NH3)4]2+ 相当于盐中的正离子 配阴离子：[Fe(CN)6]3- 相当于盐中的负离子
由此可见，渗透压公式中，对电解质溶液来说，浓度 是1L溶液中能产生渗透效应的溶质分子与离子总物质的 量，称为渗透物质的量浓度
第二章 溶液与离子平衡
§2.1 溶液
(4)反渗透
溶剂分子在压力作用下由浓溶液向稀溶液迁移的过程称 为反渗透。
依此可实现:
P
溶液的浓缩
海水的淡化。
反渗透
例题：下列溶液凝固点的高低顺序： ⑴ 0.1mol.kg-1糖的水溶液; ⑵ 0.1mol.kg-1KCl的水溶液； ⑶ 0.1mol.kg-1Na2SO4的水溶液；
★ 注意
1.如果被半透膜隔开的是两种不同浓度的溶液，这时液
柱产生的静液压，既不是浓溶液的渗透压，也不是
稀溶液的渗透压，而是两种溶液渗透压之差
2.浓度越浓，渗透压越大
3. 对于相同浓度的非电解质溶液，在一定温度下， 因单位体积所含溶质的粒子数（离子数或分子数） 相等，所以渗透压相同
如：0.3mol/L葡萄糖溶液和0.3mol/L蔗糖溶液 的渗透压相同
§2.1 溶液
溶质 溶解在分散剂中的物质
溶剂 分散剂
（4）表示方法
A为溶剂，B为溶质
a. 物质的量分数 (摩尔分数) xB c. 质量分数 wB
xB
nB nA
nB
nB n总
B
b. 物质的量浓度 CB (mol/L)
wB
mB m总
d. 质量摩尔浓度
cB
nB V
bB (mol/Kg)
bB
nB wA
范特霍夫指出，非电解质稀溶液渗透压：
ΠV = nBRT
ΠV= MmBBRT
Π：渗透压Pa，V ：纯溶剂的体积m3， R：8.314Pa·m3·K-1·mol-1 在一定体积和温度下，非电解质稀溶液的渗透压只 与溶液中所含的溶质的物质的量有关而与溶质本性 无关。
例题：血红素1.0g，溶于水配成100 ml溶液。此溶 液在20℃时的渗透压为366Pa。计算血红素的相对 分子量。
解： 1〉2〉3
1.下面稀溶液的浓度相同，其蒸气压最高的是
A．NaCl溶液 √C．C6H12O6溶液
B．H3PO4溶液 D．NH3·H2O溶液
2.下列物质水溶液中，凝固点最低的是 ( )
源自文库
A． 0.2mol·kg-1 C12H22O11 √C． 0.2mol·kg-1 NaCl
B． 0.2mol·kg-1 HAc D． 0.1mol·kg-1 HAc
水、冰、水溶液的蒸气压曲线
凝固点降低
沸点升高
(3)溶液的沸点上升和凝固点降低
难挥发非电解质稀溶液的沸点升高和凝固点降低 与溶质的质量摩尔浓度成正比而与溶质本性无关。
ΔTb = Kb·bB
ΔTf = Kf·bB
Kb、Kf 分别称为沸点（boiling-point）升高常数、 凝固点（freezing-point）降低常数，仅与溶剂有
在汽车、拖拉机的水箱（散热器）中加入乙二醇、甘油 等可使凝固点下降而防止结冰
在水泥砂浆中加入食盐、亚硝酸钠或氯化钙，可使凝固
点下降而防止结冰，冬天照样可施工而不凝结
补充： 氯化钠（食盐主要成分）溶于水后冰点在-10℃， 氯化钙在-20℃左右，醋酸类可达-30℃左右
第二章 溶液与离子平衡
§2.1 溶液
溶液的凝固点：273.15K-1.62K=271.53K
三、溶液的渗透压
半透膜：仅允许溶剂分子而不允许溶质分子通 过的薄膜。
Π
溶剂 溶液
↔
溶剂 溶液
↔
溶剂 溶液
由于半透膜的存在而使膜两侧不同浓度溶液出现 液面差的现象称为渗透。
为了使渗透现象不发生，所施加的额外的压力称 为渗透压。用Π表示，单位：Pa
Question 1
在一个封闭的容器内放置一杯白开水和一杯 糖水，问：经过足够长时间后，两份溶液的 液面将出现 ( ) A 白开水液面相对降低，糖水相对升高 B 糖水液面相对降低，白开水相对升高 C 液面没有任何变化
第二章 溶液与离子平衡
★ 实际应用
§2.1 溶液
钢铁热处理工艺中所用的氧化液含有NaOH、NaNO2加 热至140-150℃也不沸腾
2．配位分子 由一个简单中性原子(或正离子)和几个中性
分子（或负离子）结合形成的复杂电中性分子。 例如：Fe(CO)5 。PtCl4
3．配位化合物 配位分子或含有配离子的化合物统称为配位
化合物，简称配合物。
4．中心原子 又称形成体，多为带正电荷的金属离子
例如： [Cu(NH3)4]SO4 中的Cu2+ [Fe(CO)5]中的Fe
3 两种3以任意体积比混合
第二章 溶液与离子平衡
§2.1 溶液
Question4
下列溶液凝固点的高低顺序：
⑴ 0.1mol.kg-1糖的水溶液;
⑵ 0.1mol.kg-1甲醇的水溶液；
⑶ 0.1mol.kg-1甲醇的苯溶液；
解：溶液的凝固点决定于：
溶剂（Kfp）和粒子（分子或离子）浓度。
将甲醇、糖视为非电解质，
第2章 溶液与离子平衡
Chapter 2 Solutions and
Ionic Equilibrium
第二章 溶液与离子平衡
2.1 溶液 Solution 重点：依数定律 Law of Collingative Properties 又叫“稀溶液定律”Law of Dilute Solution
2.2 配合物 Coordination Complex 2.3配位平衡和移动 Coordination Equilibrium and Shift
在一个密闭的容器内放置两个分别盛纯溶剂和溶液 的烧杯，若干时间后溶剂挥全部自动转入溶液中，这
是为什么？
二、溶液的沸点升高凝固点降低
(1)液体的沸点：
当某一液体的蒸气压等于外界压力时，液体就 会沸腾，此时的温度称为沸点。
(2)液体的凝固点：
当某物质的液态与固态平衡共存且固-液两相 蒸气压相等时的温度称为液体的凝固点。
依数定律lawcollingativeproperties又叫稀溶液定律lawdilutesolution22配合物coordinationcomplex23配位平衡和移动coordinationequilibriumshift第二章溶液与离子平衡21solution212generalpropertiessolutions211solutioncomponents12化学反应的方向第一章化学反应基本规律2111概念concept一种或几种物质分散到另一种物质里形成均一稳定的混合物叫做溶液21溶液第二章溶液与离子平衡分散系溶液单相胶体多相溶胶100nm悬浊液固体分散质乳浊液液体分散质3溶液组成溶质溶解在分散剂中的物质溶剂分散剂21溶液第二章溶液与离子平衡物质的量分数摩尔分数的质量为溶剂a为溶剂b为溶质2121本性nature特性指不同溶质的溶液具有不同的性质比如
5．配体 与中心原子(以配位键)结合的离子或分子。
例如： [Cu(NH3)4]SO4 中的NH3 K3[Fe(CN)6] 中CN-
配体按照所含配位原子的多少分为： 单齿配体：∶X- ,∶OH-,H2O∶, ∶ CN-, ∶ SCN, ∶ CO 双齿配体：∶NH2-(CH)2-H2N∶ (en) 多齿配体： 乙二胺四乙酸(EDTA)
则⑴=⑵（Tfp约0℃） ；
ccoonntt第iinn二uu章ee 溶液与离子平衡
§2.1 溶液
Kfp(水)=1.86℃.kg.mol-1，Tfp(水)=0.0℃ Kfp(苯)=5.12℃.kg.mol-1，Tfp(苯)=5.5℃
0.1mol.kg-1时——
ΔTfp分别约为： 0.186℃ ，
0.512℃
K ϴ = p*(H2O)/pϴ
p*(H2O)称为T下，水的（饱和）蒸气压 饱和蒸气压和温度有关，对同一液体来说温度高 饱和蒸气压就大。固体也有蒸气压，除冰、萘、碘等 易挥发固体外其他的都比较小。
(2)溶液的蒸气压下降
实验表明，在一定温度下纯液体中溶有难挥发的 物质时，溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压， 这种现象称为蒸气压下降。
解：
ΠV mBRT
MB
MB
mBRT ΠV
1.0g 8.314Pa m3 K-1 mol 1 (273 20)K 366Pa (100 106 )m3
6.66 104 g mol 1
依数定律
难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降、沸点上 升、凝固点降低、渗透压与一定量溶剂中的物质的 量（即与溶质的粒子数）成正比，与溶质的本性无 关。
b
0.0433mol 50103 kg
0.87mol
kg1
ΔTb= KbbB = 0.52 K·kg·mol-1×0.87 mol·kg-1= 0.45 K
ΔTf= KfbB = 1.86 K·kg·mol-1×0.87 mol·kg-1= 1.62 K
溶液的沸点：373.15K+0.45K=373.60K
(wA为溶剂A的质量)
第二章 溶液与离子平衡
2.1.2 溶液的本性和通性
§2.1 溶液
（1）本性 (Nature) 特性
指不同溶质的溶液具有不同的性质， 比如：颜色 酸碱性 导电性 氧化还原性等
由溶质性质决定的溶液的性质
（2）通性 (General Properties) 共性
指不同溶质的溶液表现出的共同性质，有：
第二章 溶液与离子平衡
§2.1 溶液
2.1.1 溶液组成的表示方法
（1）概念(Concept)
一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一稳定 的混合物叫做溶液
溶液
悬浊液（固体分散质）
分散系 (单相) 浊液
(质/剂)
胶体 (多相)
100nm
溶胶
乳浊液（液体分散质）
第二章 溶液与离子平衡
（3）溶液组成
第一章 化学反应基本规律
§1.2 化学反应的方向
2.1 溶液 Solution
2.1.1 溶液组成的表示方法
The Representation of the Solution Components
2.1.2 溶液的本性和通性
The Nature and General Properties of Solutions