【PPT】水溶液化学原理

糖（C12H22O11）与3.00g尿素 [CO(NH2)2]分别溶于100g
水. 计算形成溶液的蒸汽压.
Solution
两种溶质的摩尔质量是M1=342 g/mol和M2=60.0 g/mol
17.1g 1000gH 2 O m1 0.500mol kg 1 则 342g mol 1 100gH 2 O 3.00g 1000gH 2 O m2 0.500mol kg 1 60.0g mol 1 100gH 2 O 两种溶液中水的摩尔分数相同： 55.5 xH 2 0 0.991 55.5 0.5 所以，两种溶液的蒸汽压均为：p=2.33 kPa×0.991=2.31 kPa
所以气体溶解的质量也增加n倍。故亨利定律与其它气体的分压无
关. c.数学表达式: p=K x (K—— Henry’s constant)
亨利定律只适用于溶解度小，不与溶剂相互作用的气体。所以
HCl,NH3等气体都不适用。
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Example
250 C时, 氧气的分压为1个标准压力(101325Pa)时， 氧气在水中的溶解度为1.23 10-3 molL -1.空气中氧氧 的分压分 0.2个标准压力.因此, 当水与空气达到时,水 中氧气的浓度为： p k .x p2 .x1 x2 p1 0.2标压 1.23 10 3 mol.L1 x2 1标压 2.5 10 4 mol.L1。
1%蔗糖溶液在不同温度的渗透压
温度 T/K 273 287 295 309
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渗透压/atm 0.648 0.691 0.721 0.746

T
103 /( atm K 1 )
2.37 2.41 2.44 2.41
1885年，van’t Hoff 把这些数据归纳、比较，发现:
T n
V , n 为一常数，并与理想气体常数 R 值相似.
nonelectroiyte solution
8-3 强电解质溶液理论
Theory of strong electrolyte solution
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8-1 溶液的浓度和溶解度（concentration and solubility of solution）
8-1-1 溶液的浓度(The concentration of solution) 1、溶液浓度的表示方法 广义的浓度定义是溶液重的溶质相对于溶液或溶剂的相对量。 狭义的浓度定义是一定体积的溶液重溶质的“物质的量”。在历史上 由于不同的实践需要形成了名目众多的浓度表示方法，已经学过的浓
其实，从相平衡的角度理 解溶解度更确切，即在一 定温度和压力下，固液达 到平衡时的状态. 这时把 饱和溶液里的物质浓度称 为“溶解度”。按此把溶 液分为：
不饱和溶液 饱和溶液 过饱和溶液
中学里介绍过把某温度 下100克水里某物质溶解 的最大克数叫溶解度.习 惯上按溶解度大小，把 溶液分为：
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易溶 >10 可溶 1-10 微溶 0.1-1 难溶 <0.1
值为Tf.
同理可得，△Tf=Kf· m
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Example
冬天，在汽车散热器的水中注入一定量的乙二醇可防止水 的冻结. 如在 200 g 的水中注入6.50 g 的乙二醇，求这种溶液的
凝固点.
Solution
此时水中 m乙二醇
Tf Kf m
6.50g 1000g H 2O 0.525 mol kg 1 M乙二醇 200g H 2O
298K时N2的溶 解度/mol· -3 dm 0.0155 0.0301
120.0×105
160.1×105
百度文库0.544
0.707
101.3×105
202.6×105
0.061
0.100
200.1×105
8
0.887
3、享利定律------气体溶解定律 a.叙述：在一定温度下,一定体积的液体中所溶解的气体质量与该气体 的分压成正比 b.解释：当气体的压强增加n倍；那么气体进入液体的机会也增加n倍，
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b. 压力 压力的变化对固体溶质和液体溶质的溶解度一般影响不大，但对气体 溶质的溶解度却有很大的影响。 表8-2 气体溶解度与气体压力的关系
压力/Pa 80.1×105 106.5×105
373K时CO2的溶解 度/mol· -3 dm 0.386 0.477
压力/Pa 25.3×105 50.7×105
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（4） 渗透压定律
1877年，Pfeffer 的实验结果， 在0 ℃蔗糖溶液的渗透压
溶液浓度c/g· -3 dm 10.03 20.14 40.60 61.38 渗透压/atm 0.68 1.34 2.75 4.04

c
/ atm dm 3 g 1
0.068 0.067 0.068 0.066
已知纯苯的沸点是 80.2 ℃，取 2.67 g萘（C10H8）溶
于100g苯中，测得该溶液的沸点为 80.731 ℃，试求苯的
沸点升高常数.
Solution
萘的摩尔质量 128g mol 1， Tb 0.531K Tb K b m 0.531K K b 2.67g 1000 1 kg 1 128g mol 100
优级纯(G.R)：Guarantee Reagent (绿色) 分析纯(A.R)：Analytical Reagent(红色)
化学纯(C.P)：Chemical Pure(蓝色)
实验试剂(L.R): Laboratory Reagent (棕或黄色)
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8-1-2 溶解度（solubility）
1、溶解度—— 一定温度和压力下溶质在一定量溶剂重形成饱和溶液 时,被溶解的溶质的量。
度表示方法有：
类型
溶液浓度的几种表示方法 符 号 M m w x(B) 单 位 mol/L mol/kg 无单位 无单位
物质的量浓度(molarity) 质量摩尔浓度(molality) 质量分数 摩尔分数
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2. 各种浓度之间的换算.如:p297表8-1 实验室常用酸碱溶液的浓度。
3. 各种不同纯度试剂的表示：
只要溶液的质量摩尔数相同，其蒸汽压也相同.
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蒸气压下降引起的直接后果之一 8-2-2 溶液的凝固点下降(depression of the freezing point)
必须注意到，溶质加到溶剂（如水）中，只影响到溶剂（如水）
的蒸气压下降，而对固相（如冰）的蒸气压没有影响. 显然，只有当
温度低于纯溶剂的凝固点时（对水而言为 0 ℃ ），这一温度就是溶 液的凝固点，所以溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点，其降低
（lowering of the vapor pressure of the solvent——Raoult’s law） (1) 溶液蒸汽压下降实验
在液体中加入任何一种难挥发的物质时，液体的蒸汽压便 下降，在同一温度下，纯溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压之差，称为溶 液的蒸汽压下降（p）. 同一温度下，由于溶质的加入，使溶液中单位体积溶剂蒸 解释： 发的分子数目降低，逸出液面的溶剂分子数目相应减小, 因此在 较低的蒸汽压下建立平衡，即溶液的蒸汽压比溶剂的蒸汽压低.
Tf Kf m 1.86 0.525 0.98（℃）
即此种溶液的凝固点为 0.98 ℃
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蒸气压下降引起的直接后果之二 8-2-3 溶液的沸点升高(elevation of the boiling point)
当溶液的蒸汽压下降，要使其沸腾，即蒸汽压达到外界压力，就 必须使其温度继续升高 Tb，达到新的沸点，才能沸腾. 这叫稀溶液 的沸点升高. 溶液越浓，其 p 越大，Tb 越大，即Tb p，则
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8-2 非电解质稀溶液的依数性
（colligative properties dilute nonelectroiyte solution）
各种溶液各有其特性，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，或者是与溶液中的“粒子数”有关，而与溶质的 性质无关. Ostwald 称其为“依数性” . 这里非常强调溶液是“难挥 发的”，“非电解质的”和“稀的”这几个定语的.
2、溶解度的影响因素 a. 温度对不同物质在水中的溶解度有不同的影响： 1.温度的升高有利于吸热过程，例如图中KNO3溶于水时是吸热反应； 2.温度升高不利于放热过程,例如Ce2(SO4)3溶于水时是放热反应； 3.NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大,基本上是一条不变的直线； 4.硫酸钠的溶解度曲线较为复杂。在305.4K以下的曲线是含10个结晶 水的Na2SO4· 2O的溶解度曲线，溶解度随温度的升高而增大。在 10H 305.4K以上的曲线则是无水Na2SO4的溶解度曲线，溶解度随温度的升 高而降低。
当 nB nA， A x
nA n m A nA nB nB 55.51 m 55.51
（m为溶液的质量摩尔浓度）
0 0 即 p pB xA pB
0 pB 令 K 则 55.51
p Km
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Example
已知20 ℃时水的饱和蒸汽压为2.33 kPa. 将17.1g蔗
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8-1-3 相似相溶原理
（the principle of similitude between solute and solvent）
“相似相溶”原理，即非极性物质可以溶解在非极性 溶剂中(例如碘溶于四氯化碳中)，性物质和离子型晶 体易溶于极性溶剂(如水)中。主要表现在： a. 溶质分子于溶剂分子的结构越相似，相互溶解越容 易； b. 溶质分子的分子间作用力与溶剂分子间作用力越相 似，越易互溶。
nA m 0 Tb kp kp xA kp kp Kbm nB 1000 / M B
0 0
Kb为沸点升高常数，与溶剂的摩尔质量、沸点、气化热有关，
可由理论推算，也可由实验测定：直接测定几种浓度不同的稀溶液 的Tb ，然后用Tb对m作图，所得直线斜率即为Kb.
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Example
得 K b 2.545 K kg mol 1
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蒸气压下降引起的直接后果之三 8-2-4 溶液的渗透压（osmotic pressure）
（1）渗透-溶剂分子透过半透膜向溶液扩散使溶液变稀的现象。
（2）渗透压-施于溶液液面阻止溶剂 透过半透膜向溶液渗透的压强。
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（3）渗透压的测定
内管是镀有亚铁氰化铜 [Cu2Fe(CN)6] 的无釉磁管，它的半渗 性很好. 管的右端与带活塞的漏斗相连，用以加水，左端连结一毛 细玻璃管，管上有一水平刻度(l). 外管是一般玻璃制的，上方带 口，可以调节压力. 若外管充满糖水溶液，内管由漏斗加水至毛细 管液面到达l处. 因内管蒸气压大于外管，水由内向外渗透，液面l 就有变化，若在外管上方口处加适当压力 p，则可阻止水的渗透而 维持液面l不变，按定义所加压力 p 就是渗透压.
第三篇 水溶液化学原理 第8章 水溶液
Chapter 8 Water Solution
本章教学要求
1． 进一步掌握溶液的浓度的表示方法。
2． 了解稀溶液的通性。
3． 初步了解强电解质理论。
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本章教学内容
8-1 溶液的浓度和溶解度 Concentration and solubility of solution 8-2 非电解质稀溶液的依数性 Colligative properties dilute
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实验：
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（2）拉乌尔定律（Raoult’s law）
根据实验结果，在一定温度下，稀溶液的蒸汽压等于纯溶剂的 蒸汽压乘以溶剂在溶液中的摩尔分数，即
nB p p xB , 其中xB nA nB
0 B
由于 xA xB （xA为溶质的摩尔分数） 1 所以
0 0 0 p p（ xA） 或 p pB p pB xA 1 B
溶液的几种性质与水的比较
物质 纯水 Tb / ℃ 100.00 Tf / ℃ 0.00 20℃ / (g· -3) cm 0.9982
0.5mol· -1糖水 kg
0.5mol· -1尿素水溶液 kg
100.27
100.24
-0.93
-0.94
1.0687
1.0012
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8-2-1 溶液的蒸汽压下降——拉乌尔定律