液态混合物和溶液-物理化学

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§4.1 液态混合物及溶液组成的表示方法
在液态的非电解质溶液中，对于混合物中任 一组分B的浓度表示法主要有如下七种：
•质量浓度 •质量分数 •物质的量浓度 •摩尔分数 •体积分数 •质量摩尔浓度 •摩尔比
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B的质量浓度：
B
mB V m ix
单位：kg·m-3
2
B的质量分数：
xB
nB nA
mB mA
/ MB / MB
代入式（4-2） PA*- PA=ΔPA= PA*xB
得 MB=PA*MAmB/(PA*-PA)mA (4-7)
式中MA和mA分别为溶剂的摩尔质量和质量，mB为溶 质的质量。
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例4-2 将1.52g非挥发性溶质溶于100g 苯中， 20℃时测 得溶液的蒸气压为9835Pa, 20℃时纯苯的蒸气压 PA*=9954Pa,求溶质的MB.
(4-2) 溶剂的蒸汽压下降与溶质的摩尔分数成比例。
2.若溶质不止一种，则
pA p*A xB B 精品课件
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(4-3)
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二、亨利定律－溶质的气液平衡规律
❖ 在一定温度和平衡状态下，气体在液体里的溶解度与 该气体的平衡分压pB成正比。用公式表示为：
pB kx,BxB pB kb,BbB pB k,BB
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（2）0℃,101325Pa的空气中, 1000g水中最多可 溶解多少克O2(g)。
解 (2) ：PB'=PyB'=101325Pa×0.21=21278Pa xB'=PB'/Kx,B=21278Pa/(2.58×109Pa)=8.24×10-6
xB'=nB'/nA=(mB'/MB)/(mA/MA)
kx,B（ kb,B、 kw,B）—亨利系数，kx,B kb,B kw,B
一定温度压力下与溶剂、溶质及组成表示的选择有关。
亨利定律的使用，要求B组分在气、液两相有相同
的存在形态(无解离、无聚合)。
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三、拉乌尔定律与亨利定律的应用 测定非挥发性溶质的摩尔质量M
若溶质为非挥发性的，则溶液足够稀时有：
第四章 液态混合物和溶液
溶液（solution）(混合物）
广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或离子 状态均匀混合所形成的体系称为溶液(混合物） 。
溶液和混合物的区别：
溶液有溶剂和溶质之分而混合物没有；对溶液中 的溶剂和溶质采用不同的研究方法，而对混合物 则采用同一的研究方法。
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溶剂（solvent）和溶质（solute）
解： （1）
x B n B /n A 4 8 .8 1 1 0 0 0 3 0 d g m / 3 1 /8 2 g 2 ..m 4 d o m l 3 1 .m o l 1 3 .9 2 1 0 5
Kx,B=PB/xB=101325Pa/(3.92×10-5)=2.58×109Pa
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解：MA=78.0g.mol-1, mB=1.52g，mA=100g, pA=9825Pa 代入（4-7）式得：
MB= PA*MAmB/(PA*-PA)mA =99.2×10-3Kg.mol-1
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利用亨利定律求难溶气体的溶解度
例4-3. 0℃，P(O2)=101325Pa,1000g水中至多可溶解 氧气48.8cm3,求（1）0℃外压力为101325Pa时O2(g)溶 于H2O的亨利系数；
❖
(4-1)
PA=
PA*
xA
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注意： 1、拉乌尔定律适用于稀溶液中溶剂；对于溶质 浓度趋于零的无限稀溶液拉乌尔定律严格适用.
2、计算XA所依据的液相溶剂分子必须与平衡气 相中的溶剂分子有相同分子结构
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其它形式的拉乌尔定律：
1.对于由A和B组成的双组分系统，xA=1-xB, PA=PA*（1-xB） PA*- PA=ΔPA= PA*xB
p总 = p苯 +
pHCl
溶质服从Henry定律：pHCl=kxxHCl
溶剂服从Raoult定律： p苯=p*苯 (1-xHCl)
解得：xHCl= 0.0385
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§4.3 偏摩尔量 问题的提出
18.09 cm3 18.09 cm3
＝
36.18 cm3
1mol H2O (l) + 1mol H2O (l)
bB(或mB)
nB mA
单位：mol·kg-3
37 B的摩尔比：
rB
nB nA
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§4.2 拉乌尔定律和享利定律
一：拉乌尔定律－溶剂的气液平衡规律
在一定的温度下 PA< PA*
A（g） PA*
A（L）
PA A+B
❖ 在一定温度下,稀溶液中溶剂的蒸汽压PA等于纯溶剂 的蒸汽压PA*与其溶液中纯溶剂的摩尔分数xA的乘积用 数学式可表示为：
B
mB mB
B的百倍质量分数： [% B]100B10m m 0BB
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B的物质的量浓度：
cB
nB V m ix
单位：mol·m-3
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B的摩尔分数：x B
nB nB
xB多用于液相组成， yB多用于气相组成
35 B的体积分数：
BxBVm *,B/ xAVm *,A
A
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B的质量摩尔浓度：
所以 mB'=mAxB'MB/MA =1000g×8.24×10-6 ×32.0g.mol-
1/(18.0g.mol-1) =0.015g
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计算挥发性溶质在平衡气相的组成：例4 －5
四、拉乌尔定律与亨利定律的比较 适用对象不同；
比例系数不同；
组成选择不同。
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例、20℃下HCl(B)溶于苯(A)达平衡。当气相中HCl分 压为101.325kPa时，溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。 已知20℃ 苯的饱和蒸汽压为10.011kPa。求20℃ 时 HCl与苯蒸气的总压为101.325kPa时，苯中溶解HCl的 摩尔分数。 解：
如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液 态物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。
如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂， 含量少的称为溶质。
以物态分
气态溶液（如空气）、 固态溶液（如金属固熔体） 液态溶液。
以溶质的导电性分 电解质溶液 非电解质溶液。
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混合物（mixture）
多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分，各 组分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律， （一视同仁）这种体系称为混合物，也可分为气态 混合物（如空气）、液态混合物（如石油）和固态 混合物（如合金）。