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第二章 溶液和胶体一、分散系概念一、分散系概念 当一个或几个物质分散在另一个物质中所形成体系，叫做分当一个或几个物质分散在另一个物质中所形成体系，叫做分散系。散系。被分散物质叫分散质，能容纳分散质物质为分散剂。被分散物质叫分散质，能容纳分散质物质为分散剂。分散质、分散剂组成混合体系叫分散系。分散质、分散剂组成混合体系叫分散系。2.1 分散系分散系二、分散系分类：依据分散质颗粒大小二、分散系分类：依据分散质颗粒大小分子或离子分散系分子或离子分散系 1 nm 100 nm 100 nm（悬浊液、乳状液）（悬浊液、乳状液）第1页2.2 溶液浓度溶液浓度三、溶液概念三、溶液概念 一个或各种物质以分子、离子状态均匀分布于另一个物质中得到混合物，量少为溶质，量多为溶剂。1、质量分数、质量分数 B=mB/m2、体积分数、体积分数 B =VB/V3、物质量浓度（摩尔浓度）、物质量浓度（摩尔浓度）cB=nBV 4、物质量分数、物质量分数 x=nB/n总总5、质量浓度、质量浓度 B=mB/V6、质量摩尔浓度、质量摩尔浓度bB=nBmA=mB/(MB mA)四、溶液组成表示方法：四、溶液组成表示方法：（A溶质溶质B溶剂溶剂无角标为溶液）无角标为溶液）第2页浓度之间相交换算：浓度之间相交换算：第3页2.3 稀溶液依数性稀溶液依数性只与溶质粒子数目相关而与溶质本性无关性质只与溶质粒子数目相关而与溶质本性无关性质。依数性是指：依数性是指：溶液蒸气压下降溶液蒸气压下降 溶液沸点上升溶液沸点上升溶液凝固点下降溶液凝固点下降 溶液含有渗透压溶液含有渗透压粒子：粒子：溶液中实际存在分子、离子等。溶液中实际存在分子、离子等。第4页（一）基本概念（一）基本概念1.饱和蒸气压 在密闭容器中，纯溶剂蒸发速度与凝聚速度相等时，液面上蒸气压不再发生改变，此时蒸气压称为该温度下饱和蒸气压，简称蒸气压。2.凝固点 溶剂凝固点是指液态溶剂和固态溶剂平衡存在时温度；溶液和固态溶剂平衡共存时温度称为溶液凝固点。溶液凝固点要比纯溶剂凝固点低，溶液浓度越大，凝固点越低。3.渗透压 溶剂分子透过半透膜进入溶液自发过程称为渗透现象。渗透作用到达动态平衡时液面高度差所产生压力称为该溶液渗透压。第5页1.溶液蒸气溶液蒸气压压下降下降p=p*p=p*xB 在纯溶剂中加入难挥发物质以后，达平衡时，在纯溶剂中加入难挥发物质以后，达平衡时，p溶液溶液总总是小于同温度下是小于同温度下p纯溶剂纯溶剂 ，即溶液蒸气压下降。，即溶液蒸气压下降。p=p*xA -拉乌尔定律拉乌尔定律 拉乌尔定律也可这么描述：难挥发非电解质稀溶液饱和蒸汽压降低值和溶质摩尔分数成正比。第6页2 沸点升高沸点升高 试验证实试验证实：难挥发物质溶液沸点总是高于纯溶剂沸：难挥发物质溶液沸点总是高于纯溶剂沸点。点。Tb-Tb*=Tb=Kbb(B)Kb 为为沸沸点点上上升升常常数数，与与溶溶剂剂本本性性相相关关，而而与与溶溶质质本性无关。本性无关。Kb值值可可经经过过试试验验而而测测得得，即即经经过过测测定定不不一一样样质质量量浓浓度度稀稀溶溶液液Tb值值，然然后后以以Tb/b(B)为为纵纵坐坐标标，b(B)为为横横坐坐标标作作图图得得到到一一条条直直线线，在在纵纵坐坐标标上上截截距距即即为为Kb。第7页3 凝固点下降凝固点下降溶液凝固点溶液凝固点T Tf f总是低于纯溶剂凝固点总是低于纯溶剂凝固点T Tf f*。Tf=Kf b(B)=Tf*-TfKf为凝固点下降常数，仅取决于纯溶剂特征，而与溶质特征无关。为凝固点下降常数，仅取决于纯溶剂特征，而与溶质特征无关。第8页1半透膜：允许溶剂分子经过，不允许溶质分子经过半透膜：允许溶剂分子经过，不允许溶质分子经过.2渗透：溶剂分子经过半透膜由纯溶剂扩散到溶液中渗透：溶剂分子经过半透膜由纯溶剂扩散到溶液中(由稀溶液渗透浓溶液由稀溶液渗透浓溶液)现象称渗透现象称渗透.3渗透压：两侧液面高度所产生压力渗透压：两侧液面高度所产生压力.四、渗透压四、渗透压范特霍夫定律：V=n(B)RT =c(B)RT b(B)RT （溶液很稀时，（溶液很稀时，c(B)b(B)）c(B)物质量浓度物质量浓度 R：气体常数：气体常数 8.314 kPa L mol-1.K-1 T：热力学温度（绝对温度）：热力学温度（绝对温度）第9页2.4、电解质溶液依数性 说明电解质依数性均是计算值说明电解质依数性均是计算值i倍。倍。i i是电解质离是电解质离是电解质离是电解质离解出来离子数目。解出来离子数目。解出来离子数目。解出来离子数目。同浓度下不一样溶液依数性升高或降低值：同浓度下不一样溶液依数性升高或降低值：强电解质溶液强电解质溶液弱电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液非电解质溶液第10页2.5 胶体溶液胶体溶液 胶体是一个高度分散多相体系胶体是一个高度分散多相体系.分散质为固相分散质为固相(1100nm)分散剂为液相分散剂为液相第11页2.5.1 溶胶基本性质溶胶基本性质 1、光学性质（、光学性质（丁达尔效应丁达尔效应）2、动力学性质、动力学性质 （1）布朗运动）布朗运动（2）扩散）扩散 溶胶分散相粒子因为布朗运动，将自动从高浓度处缓缓地移溶胶分散相粒子因为布朗运动，将自动从高浓度处缓缓地移动到低浓度处，这种现象称为扩散。动到低浓度处，这种现象称为扩散。布朗运动产生原因：布朗运动产生原因：分散质粒子本身处于不停热运动中；分散质粒子本身处于不停热运动中；分散剂分子对分散质粒子不停撞击。分散剂分子对分散质粒子不停撞击。（3）沉降）沉降 溶胶在放置过程中，在重力作用下分散相粒子下沉现象溶胶在放置过程中，在重力作用下分散相粒子下沉现象称为沉降。称为沉降。第12页3、溶胶电学性质、溶胶电学性质电泳：电泳：在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。电渗：电渗：胶粒设法固定不动胶粒设法固定不动，分散剂在电场中作定向移动现象称为电分散剂在电场中作定向移动现象称为电渗。渗。第13页4 4、胶体粒子带电主要原因：、胶体粒子带电主要原因：（1）电离作用）电离作用（2）吸附作用）吸附作用 固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关离子，或固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难溶解物质离子。者能够在固体表面上形成难电离或难溶解物质离子。“相同相吸原理相同相吸原理”H2SiO3 SiO32-+2H+比如：在硅胶溶胶中，因为分散相粒子表面上硅胶分子比如：在硅胶溶胶中，因为分散相粒子表面上硅胶分子在水分子作用下能够发生以下解离在水分子作用下能够发生以下解离 H+扩散至介质中，而扩散至介质中，而SiO32-留在胶核表面，使胶留在胶核表面，使胶粒表面带负电荷，生成负溶胶。粒表面带负电荷，生成负溶胶。第14页5 胶团结构胶团结构 以以AgI为例：为例：AgNO3+KI=AgI+KNO3 当当AgNO3 过量时，过量时，分散质带正电荷，胶团结构分散质带正电荷，胶团结构以下：以下：（AgI)m n Ag+(n-x)NO3-x+x NO3-胶核胶核 电位离子电位离子 反离子反离子 反离子反离子 吸附层吸附层 扩散层扩散层 胶粒胶粒 胶团胶团 第15页2.5.2 溶胶稳定性和聚沉溶胶稳定性和聚沉一、溶胶稳定性一、溶胶稳定性(1)(1)动力学稳定性：动力学稳定性：布朗运动使胶粒不沉降。布朗运动使胶粒不沉降。(2)溶剂化作用：使胶粒和反离子周围形成溶剂溶剂化作用：使胶粒和反离子周围形成溶剂化膜。化膜。(3)聚集稳定性：溶胶能稳定存在最主要原聚集稳定性：溶胶能稳定存在最主要原因是胶粒之间存在静电排斥力，而阻止胶粒因是胶粒之间存在静电排斥力，而阻止胶粒聚沉。聚沉。第16页二、溶胶聚沉二、溶胶聚沉1电解质聚沉作用电解质聚沉作用：离子价态越高越易中和带电相：离子价态越高越易中和带电相反溶胶粒子，聚沉能力强弱与离子种类无关。反溶胶粒子，聚沉能力强弱与离子种类无关。2相互聚沉现象相互聚沉现象：两种电性相反溶胶混合，发生聚：两种电性相反溶胶混合，发生聚沉作用叫相互聚沉。两种溶胶成百分比时聚沉效果沉作用叫相互聚沉。两种溶胶成百分比时聚沉效果最好。最好。3加热加热：加热有利于被吸附离子解吸。：加热有利于被吸附离子解吸。加热使胶粒运动速率加紧，增加胶粒碰撞机会加热使胶粒运动速率加紧，增加胶粒碰撞机会 第17页第三章第三章 原子结构与元素周期律原子结构与元素周期律第18页3.1 原子结构原子结构质量数（质量数（A）=质子数（质子数（Z）+中子数（中子数（N）核电荷数核电荷数=质子数质子数=核外电子数核外电子数原子原子原子核原子核核外电子（核外电子（Z）质子（质子（Z）中子（中子（A-Z）第19页 3.3.是空间坐标是空间坐标(x x,y y,z z)或球坐标或球坐标(r r,)函数。可函数。可表示成表示成(x x,y y,z z)或或(r,r,)。1.1.是是描描述述电电子子运运动动状状态态波波函函数数(wave(wave function),function),也也是是这这个个方方程程解解。薛薛定定谔谔方方程程在在数数学学上上许许多多解解是是不不合合理理。只有满足特定条件解才含有物理意义。只有满足特定条件解才含有物理意义。2.2.薛薛定定谔谔方方程程特特定定解解可可用用限限定定常常数数(n n,l l,m m)来来表表示示,称称为为量量子子数数(quantum(quantum number)number)。当当量量子子数数按按一一定定规规则则取取值并组合时值并组合时,所得到波函数才是合理。所得到波函数才是合理。相关相关Schrdinger方程一些主要结论。方程一些主要结论。(x,y,z)(r,q,q,)=Rnl(r)Ylm(q(q,)3.2核外电子运动量子力学表示方法核外电子运动量子力学表示方法第20页v量子力学中把量子数按一定规则取值波函数称为原子量子力学中把量子数按一定规则取值波函数称为原子轨道轨道,可用一组量子数表示可用一组量子数表示(n n,l l,m m)。v原子轨道用以描述单个电子可能运动状态，即电子在原子轨道用以描述单个电子可能运动状态，即电子在核外空间运动范围和区域，并不是电子运动轨迹。核外空间运动范围和区域，并不是电子运动轨迹。v迄今不明确波函数迄今不明确波函数物理意义物理意义,但但|2 2物理意义是物理意义是电子在空间某点概率密度。电子在空间某点概率密度。v原子轨道原子轨道(n n,l l,m m)是符合量子化条件波函数。是符合量子化条件波函数。波函数波函数 wave function wave function波函数是描述电子等微观粒子运动状态函数。波函数是描述电子等微观粒子运动状态函数。第21页电子云电子云 用小黑点疏密来描述电子在核外出现概率密度用小黑点疏密来描述电子在核外出现概率密度分布所得空间图像称为电子云分布所得空间图像称为电子云（|2）。第22页原子轨道和电子云角度分布图原子轨道和电子云角度分布图 原子轨道角度分布图原子轨道角度分布图电子云角度分布图电子云角度分布图 角度函数仅与量子数角度函数仅与量子数l、m相关，而与主量子数相关，而与主量子数n无关，所无关，所以以n不一样不一样l相同轨道，其角度分布都相同相同轨道，其角度分布都相同,比如比如2pz，3pz，4pz角度分布图都是一样角度分布图都是一样。第23页3.3.n n相相同同,l l不不一一样样时时，n ns s比比n np p多多一一个个离离核核较较近近峰峰，n np p又比又比n nd d多一个离核较近峰。多一个离核较近峰。1.1.径径向向分分布布图图中中有有（n nl l）个个峰峰，比比如如，3s3s有有3 3个个，2p2p有有1 1个，个，3p3p有有2 2个，个，3d3d有有1 1个峰。个峰。2.2.角角量量子子数数l l相相同同，主主量量子子数数n n不不一一样样时时，n n越越大大，主峰离核越远；主峰离核越远；n n越小，主峰离核越近。越小，主峰离核越近。4.4.第第一一个个峰峰与与核核距距离离是是：n nssn nppn nddsn nppn nddn nf f。电子云径向分布图特点电子云径向分布图特点第24页 一个电子受内层或同层其它电子斥力，相当于核电一个电子受内层或同层其它电子斥力，相当于核电荷对电子引力减弱现象称为屏蔽效应，符号荷对电子引力减弱现象称为屏蔽效应，符号。屏蔽效应屏蔽效应screening effectscreening effect3.3 3.3 核外电子排布规律核外电子排布规律钻穿效应钻穿效应penetration effect penetration effect 外层电子钻到内层空间而靠近原子核地方去，本身外层电子钻到内层空间而靠近原子核地方去，本身回避了内层电子对它屏蔽作用通常称为钻穿效应。回避了内层电子对它屏蔽作用通常称为钻穿效应。屏蔽效应、钻穿效应使电子能级产生交织屏蔽效应、钻穿效应使电子能级产生交织。第25页2、四个量子数四个量子数主量子数主量子数n：决定电子能量高低主要原因：决定电子能量高低主要原因角量子数角量子数l：原子轨道或电子云形状：原子轨道或电子云形状 l 取值取值:0，1，2，3n1 对应符号对应符号:s,p,d,f.(亚层亚层)磁量子数磁量子数m：原子轨道或电子云在空间伸展方向。原子轨道或电子云在空间伸展方向。m可取可取 0，1,2l；n 取值取值:对应符号对应符号:K L M N O自旋量子数自旋量子数 ms：表示同一轨道中电子二种自旋状态表示同一轨道中电子二种自旋状态 分别用分别用ms=+1/2和和-1/2表示，也可用表示，也可用“”和和“”表示。表示。第26页6 65 54 43 32 21 16s6s5s5s4s4s3s3s2s2s1s1s6p6p5p5p4p4p3p3p2p2p5d5d4d4d3d3d4f4f能能量量与与周周期期鲍林原子轨道近似能级图鲍林原子轨道近似能级图 第27页核外电子分布三规则：核外电子分布三规则：最低能量原理最低能量原理 电子在核外排列应尽先分布在低能级轨道上电子在核外排列应尽先分布在低能级轨道上,使使整个原子系统能量最整个原子系统能量最 低。低。Pauli不相容原理不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式相反电每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式相反电子。子。3.2.2 核外电子排布核外电子排布第28页（2 2）简并轨道处于全充满）简并轨道处于全充满(如如p p6 6,d,d1010,f,f1414)、半、半充满充满(如如p p3 3,d,d5 5,f,f7 7)或全空或全空(如如p p0 0,d,d0 0,f,f0 0)状态时，状态时，体系处于能量较低稳定状态。体系处于能量较低稳定状态。（1 1）在填充简并轨道时，电子尽可能单独占）在填充简并轨道时，电子尽可能单独占有空轨道，且自旋方向相同。有空轨道，且自旋方向相同。洪特洪特(F Hund)(F Hund)规则规则第29页3.4 3.4 元素周期律和元素周期表元素周期律和元素周期表 一一.原子半径原子半径r rc c与原子结构关系与原子结构关系1.1.同一族中，从上到下，电子层数增加，同一族中，从上到下，电子层数增加，r rc c增大。增大。2.2.同一周期，从左到右，核电荷数增加，查对同一周期，从左到右，核电荷数增加，查对外层电子吸引力增加，外层电子吸引力增加，r rc c下降下降(主族元素改变显主族元素改变显著，过渡及内过渡元素改变不显著。著，过渡及内过渡元素改变不显著。O O族元素族元素原子半径较大。原子半径较大。)第30页二二.电离能与原子结构关系电离能与原子结构关系1.1.同一主族，从上到下，同一主族，从上到下，r rc c增大，查对外层电增大，查对外层电子引力下降，子引力下降，I I1 1值下降。值下降。2.2.同一周期，从左到右，核电荷数增加，同一周期，从左到右，核电荷数增加，r rc c降降低，低，I I1 1增大。增大。(但有例外但有例外:Be:Be至至B B；N N至至O O出现出现转折。转折。)3.3.全空、全充满或半充满电子结构全空、全充满或半充满电子结构I I值值较大。较大。4.4.除除HgHg以外，稀有气体以外，稀有气体I I值值最高，碱金属元素最高，碱金属元素I I值值最低。最低。第31页习习题题1以下哪种浓度表示方法与温度相关以下哪种浓度表示方法与温度相关（）A、质量分数、质量分数B、质量摩尔浓度、质量摩尔浓度C、物质量浓度、物质量浓度D、摩尔分数、摩尔分数2用等重量以下化合物作防冻剂，防冻效果最好是用等重量以下化合物作防冻剂，防冻效果最好是（）A.乙醇乙醇B.甘油甘油C.四氢呋喃（四氢呋喃（C4H8O）D.乙二醇乙二醇 CA第32页3土壤中土壤中NaCl含量高时植物难以生存，这与以含量高时植物难以生存，这与以下稀溶液性质相关下稀溶液性质相关A.蒸气压下降蒸气压下降B.沸点升高沸点升高C.凝固点下降凝固点下降D.渗透压渗透压D4在相同温度下，以下溶液渗透压由大到小次序在相同温度下，以下溶液渗透压由大到小次序是是，凝固点从高到低次序是，凝固点从高到低次序是。A、c(C6H12O6)=0.01molL-1；B、c(1/2)Na2CO3=0.01molL-1；C、c（HAc）=0.01molL-1；D、c(NaCl)=0.01molL-1。DBCAACBD第33页5在严寒季节里，为了预防仪器中水结冰，可在水在严寒季节里，为了预防仪器中水结冰，可在水中加入甘油（中加入甘油（C3H8O3），要使凝固点降低），要使凝固点降低3.0K，在，在500g水中应加入甘油水中应加入甘油（水（水Kf1.86Kkgmol-1)A.74.2gB.37.1gC.18.5gD.148.4gA6.质量摩尔浓度定义是指在以下条件下含有溶质摩尔质量摩尔浓度定义是指在以下条件下含有溶质摩尔数数()A1L溶液溶液B1000g溶液溶液C1000g溶剂溶剂D100g水水C第34页7.实际气体可看成理想气体条件是：A 低温低压B 高温高压C 低温高压D 高温低压D8.在一定温度下，某容器中充有质量相同以下气体，其中分压最小气体是：A N2B CO2C O2D HeB第35页9.注射液中生理食盐水浓度太稀则：注射液中生理食盐水浓度太稀则：A药品不能充分发挥作用药品不能充分发挥作用B血红细胞内水向外渗透血红细胞内水向外渗透C水向血红细胞内渗透水向血红细胞内渗透D没有影响。没有影响。C10.拉乌尔定律适用条件是：拉乌尔定律适用条件是：(多项选择多项选择)A溶质是难挥发溶质是难挥发B溶质是易挥发溶质是易挥发C溶质是电解质溶质是电解质D溶质是非电解质溶质是非电解质E溶液较浓溶液较浓F溶液较稀溶液较稀ADF第36页11.若原子最外层仅有一个电子，它量子数为若原子最外层仅有一个电子，它量子数为n=4，l=0，m=0，ms=+1/2，符合上述条件元素个数，符合上述条件元素个数.()(A)1(B)2(C)3(D)4C12.在多电子原子中，各电子含有以下量子数，其中能在多电子原子中，各电子含有以下量子数，其中能量最高电子是量最高电子是()(A)2，1，-1，+1/2(B)2，0，0，-1/2(B)(C)3，1，1，-(D)3，2，-1，+1/2D第37页13.某金属某金属M2+离子第三电子层上有离子第三电子层上有15个电子，该金属个电子，该金属是是.().(A)Fe(B)Mn(C)Co(D)NiC14.Li、Be、B原子失去一个电子，所需要能量相差原子失去一个电子，所需要能量相差不是很大，但最难失去第二个电子原子预计是不是很大，但最难失去第二个电子原子预计是（）(A)Li(B)Be(C)B(D)都相同都相同A第38页15.在在3d电子云径向分布图中有电子云径向分布图中有个概率峰。个概率峰。116.第第24号元素原子电子排布是号元素原子电子排布是_，它位于第，它位于第_周期周期_族，其化学符号是族，其化学符号是_。1s22s22p63s23p63d54s1或或Ar3d54s14VIBCr第39页17.孕酮是一个雌性激素，经分析得知其中含孕酮是一个雌性激素，经分析得知其中含9.5%H，10.2%O和和80.3%C。今有。今有1.50g孕酮试样溶于孕酮试样溶于10.0g苯，所得溶液凝固点为苯，所得溶液凝固点为276.06K，求孕酮分子式。，求孕酮分子式。解：求出孕酮摩尔质量一个孕酮分子中所含一个孕酮分子中所含H、O、N原子数分别为原子数分别为MBgmol-1则孕酮分子式为C21H30O2。N(H)N(O)N(C)第40页18.四氢呋喃四氢呋喃(C4H8O)曾被提议用作防冻剂，应往曾被提议用作防冻剂，应往水中加多少克四氢呋喃才能使它凝固点下降值与加水中加多少克四氢呋喃才能使它凝固点下降值与加1克克乙二醇乙二醇(C2H6O2)作用相当？作用相当？解：解：两物质均为非电介质，要使两溶液凝固点下降两物质均为非电介质，要使两溶液凝固点下降值相当，其质量摩尔浓度应相等值相当，其质量摩尔浓度应相等即即 所以所以 第41页 19.人体眼液渗透压在人体眼液渗透压在37时约为时约为770kPa。市售某种眼药水。市售某种眼药水由以下四种物质配制而成：由以下四种物质配制而成：5.00gZnSO4，17.00gH3BO3(硼酸硼酸)，0.20g盐酸黄连素和盐酸黄连素和0.008g盐酸普鲁卡因溶于水并稀释到盐酸普鲁卡因溶于水并稀释到1000ml。若设。若设ZnSO4完全电离，硼酸是一元弱酸几乎不电离，完全电离，硼酸是一元弱酸几乎不电离，黄连素和普鲁卡因含量少忽略不计时，计算该眼药水渗透压是黄连素和普鲁卡因含量少忽略不计时，计算该眼药水渗透压是多少（不考虑活度系数）？多少（不考虑活度系数）？解：解：溶液中溶液中ZnSO4和和H3BO3浓度分别为浓度分别为（molL-1）（molL-1）=868kPa第42页解：解：第43页解：解：第44页