非电解质稀溶液.pptx

第二章第二章 非电解质稀溶液非电解质稀溶液一、溶液一、溶液二、非电解质稀溶液的依数性二、非电解质稀溶液的依数性 一、溶液一、溶液1.定义：一种物质分散到另一种物质中形成定义：一种物质分散到另一种物质中形成 的稳定体系叫做溶液。的稳定体系叫做溶液。液态溶液：盐水、糖水、酒精等液态溶液：盐水、糖水、酒精等 气态溶液：空气气态溶液：空气 固态溶液：合金固态溶液：合金 2.溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 a.质量摩尔浓度质量摩尔浓度 单位单位:molkg-1 b.物质的量浓度物质的量浓度 单位单位:mol.dm-3d.质量分数质量分数c.摩尔分数摩尔分数 e.体积分数体积分数f.质量浓度质量浓度【例【例1】10.00 cm3 NaCl饱和溶液质量为饱和溶液质量为 12.003g，将其蒸干后得将其蒸干后得NaCl 3.173g。计算：计算：1.NaCl的溶解度的溶解度s；2.NaCl的质量分数的质量分数NaCl 3.溶液的物质的量浓度溶液的物质的量浓度CNaCl；4.NaCl的质量摩尔浓度的质量摩尔浓度bNaCl；5.NaCl及水的摩尔分数及水的摩尔分数xNaCl和和xH2O；解：解：1.1.据溶解度计算公式：据溶解度计算公式：S=35.93 g 2.NaCl=0.2644 3.CNaCl=5.42 molL-1 4.bNaCl=6.14molkg-1 5.=0.099 1-=0.901 二、非电解质稀溶液的依数性二、非电解质稀溶液的依数性 稀溶液有这样一组性质，这些性质稀溶液有这样一组性质，这些性质的大小只决定于稀溶液中溶质的浓度而的大小只决定于稀溶液中溶质的浓度而与溶质的本性无关，即只依赖于与溶质的本性无关，即只依赖于溶质离溶质离子的数目，称为依数性。子的数目，称为依数性。1.溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降2.溶液的沸点升高溶液的沸点升高 3.溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低 4.溶液的渗透压溶液的渗透压 蒸发蒸发(evaporation)液相液相气相气相气相气相 液相液相凝结凝结(condensation)1.溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降饱和蒸气压饱和蒸气压 在一定温度下，当液相蒸发的速率与在一定温度下，当液相蒸发的速率与气相凝结的速率相等时，液相和气相达到气相凝结的速率相等时，液相和气相达到平衡，此时，蒸汽所具有的压力称为该平衡，此时，蒸汽所具有的压力称为该温度下的饱和蒸汽压，简称温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压蒸汽压。符号：符号：p 单位：帕斯卡（单位：帕斯卡（Pa 或或 kPa)H2O(l)H2O(g)a.蒸汽压与液体的本性有关，一定温度下纯净蒸汽压与液体的本性有关，一定温度下纯净 物质有一定的蒸汽压，不同物质有不同的蒸物质有一定的蒸汽压，不同物质有不同的蒸 汽压。汽压。b.蒸汽压与温度有关。温度升高蒸汽压增大。蒸汽压与温度有关。温度升高蒸汽压增大。表表21 不同温度下水的蒸汽压不同温度下水的蒸汽压T/K p/kPa T/K p/kPa 2732782832933033133230.61060.87191.22792.33854.24237.375412.333633334335336337342319.918335.157447.342670.1001101.3247476.0262c.无论是固体还是液体，相同温度下蒸汽压大的无论是固体还是液体，相同温度下蒸汽压大的 为易挥发性物质，蒸汽压小的为难挥发性物质。为易挥发性物质，蒸汽压小的为难挥发性物质。蒸气压下降蒸气压下降 实验证明：在相同温度下，当把实验证明：在相同温度下，当把 不挥发的非电解质溶入溶剂不挥发的非电解质溶入溶剂形成稀溶液形成稀溶液后，稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压后，稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低，这种现象称为低，这种现象称为溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降。图图22 纯溶剂和溶液蒸发凝聚示意图纯溶剂和溶液蒸发凝聚示意图 纯溶剂纯溶剂 溶液溶液图图2-3 纯溶剂与溶液蒸汽压曲线纯溶剂与溶液蒸汽压曲线拉乌尔定律拉乌尔定律 P=PAxA 在一定温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂在一定温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂的摩尔分数的乘积。的蒸气压与溶剂的摩尔分数的乘积。P=PAxB 拉乌尔定律也可以这样描述：拉乌尔定律也可以这样描述：“在一定温度在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值与下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值与 溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。此式表示：此式表示：“在一定温度下，难挥发在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液蒸气压的下降值，近似地非电解质稀溶液蒸气压的下降值，近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比与溶液的质量摩尔浓度成正比。”pA=KbB例例2:已知异戊烷已知异戊烷C5H12的摩尔质量的摩尔质量M=72.15 gmol-1，在在20.3的蒸气压为的蒸气压为77.31 kPa。现将一难挥发性。现将一难挥发性 非电解质非电解质0.0697g溶于溶于0.891g异戊烷中，测得该溶异戊烷中，测得该溶 液的蒸气压降低了液的蒸气压降低了2.32 kPa。试求。试求:异戊烷为溶剂时异戊烷为溶剂时拉乌尔拉乌尔定律中的常数定律中的常数K；加入加入的溶质的摩尔质量。的溶质的摩尔质量。解解:所以对于异戊烷有所以对于异戊烷有:K=pMA=77.31kPa72.15gmol-1 =5578kPagmol-1=5.578kPakgmol-12.溶液的沸点升高溶液的沸点升高 沸点：液体的蒸气压等于外界压力时的温度沸点：液体的蒸气压等于外界压力时的温度当外压为当外压为101.325Kpa时的沸点称为时的沸点称为正常沸点正常沸点。实验表明实验表明:难挥发非电解质溶液的沸点总是高于纯难挥发非电解质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。这一现象称为溶剂的沸点。这一现象称为溶液的沸点升高溶液的沸点升高 即即:Tb=TbTb*注：注：Tb表示溶液的沸点升高值；表示溶液的沸点升高值；Tb表示溶液的沸点；表示溶液的沸点；Tb*表示纯溶剂的沸点；表示纯溶剂的沸点；根本原因：根本原因：蒸汽压下降蒸汽压下降 p溶液溶液p纯溶剂纯溶剂,溶溶液液的的沸沸点点升升高高示示意意图图Tb*T b溶溶剂剂溶溶液液温度温度 p pokpa 蒸蒸 气气 压压pTbB101.3kpaAB拉乌尔根据实验结果得到如下的关系式：拉乌尔根据实验结果得到如下的关系式：Kb是溶剂的沸点升高常数；是溶剂的沸点升高常数；bB是溶质的质量摩尔浓度。是溶质的质量摩尔浓度。Tb=KbbB 此式表示：此式表示：“难挥发非电解质稀溶液的难挥发非电解质稀溶液的沸点升高值近似地与溶液的质量摩尔浓度成沸点升高值近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。正比，而与溶质的本性无关。”几种溶剂的沸点和沸点升高系数几种溶剂的沸点和沸点升高系数溶溶 剂剂kb/(Kkgmol1)水水373.150.512乙酸乙酸391.053.07苯苯353.252.53四氯化碳四氯化碳349.874.95氯仿氯仿334.353.85乙醚乙醚307.852.02乙醇乙醇315.551.223.溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低 在在101.325Kpa下下，纯纯液液体体和和它它的的固固相相平平衡衡共共存存时时的的温温度度就就是是该该液液体体的的正正常常凝凝固固点点。在此温度，液相蒸气压与固相蒸气压相等。在此温度，液相蒸气压与固相蒸气压相等。根根据据拉拉乌乌尔尔定定律律，难难挥挥发发非非电电解解质质稀稀溶溶液液的的凝凝固固点点降降低低值值近近似似地地与与溶溶质质的的质质量量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。Tf=KfbB注：注：Tf表示溶液的凝固点降低值；表示溶液的凝固点降低值；Kf 表示溶液的凝固点降低常数；表示溶液的凝固点降低常数；【例例3】有有一一糖糖水水溶溶液液，在在101.3Kpa下下，它它的的沸沸点点升升高高了了1.02K，问问它它的的凝凝固固点点是是多多少？少？解：解：已知水溶液的已知水溶液的 即即 Tf=273-3.71=269.29Ka.a.可以测定溶质的相对分子量。可以测定溶质的相对分子量。【例【例4】现有两种溶液，一种是现有两种溶液，一种是1.50g尿素尿素CO(NH2)2溶解在溶解在200g水中，另一种是水中，另一种是42.8g未未知物溶于知物溶于1000g水中，这两种溶液在同一温度水中，这两种溶液在同一温度结冰，求这个未知物的摩尔质量结冰，求这个未知物的摩尔质量M解：解：已知尿素的摩尔质量为已知尿素的摩尔质量为60g/mol，设设未知物的摩尔质量为未知物的摩尔质量为M根据公式：根据公式：由题意知：由题意知：Tf(尿素尿素)=Tf(未知物未知物)b.b.利用凝固点降低的性质，用盐和冰的混合物利用凝固点降低的性质，用盐和冰的混合物 作冷却剂。作冷却剂。例如采用例如采用NaCl和冰，温度可以降到和冰，温度可以降到22oC，用，用CaCl22H2O和冰，温度可以降到和冰，温度可以降到55oC。4.溶液的渗透压溶液的渗透压渗透现象和渗透压力示意图渗透现象和渗透压力示意图 半透膜两边的水位差所表示的静压半透膜两边的水位差所表示的静压称为称为溶液的渗透压溶液的渗透压。渗透压是为了阻止溶剂分子渗透而渗透压是为了阻止溶剂分子渗透而必须在溶液上方所需要施加的最小额外必须在溶液上方所需要施加的最小额外压力。压力。溶液浓度越大，其渗透压越大。溶液浓度越大，其渗透压越大。产生渗透现象产生渗透现象必要条件必要条件:1.半透膜的存在；半透膜的存在；2.膜两侧单位体积内溶剂分子数膜两侧单位体积内溶剂分子数 不相等。不相等。渗透的渗透的方向：方向：纯溶剂纯溶剂溶液溶液稀溶液稀溶液浓溶液浓溶液 1886年范托夫年范托夫(Vant Hoff)指出：指出：“非非电解质稀溶液的渗透压与溶液的浓度和温度电解质稀溶液的渗透压与溶液的浓度和温度的关系同理想气体状态方程式一致的关系同理想气体状态方程式一致”。其中其中是渗透压（是渗透压（kPa）；）；T是热力学温度（是热力学温度（K）；）；V是溶液的体积（是溶液的体积（L）；）；cB是溶质的物质的量浓度（是溶质的物质的量浓度（molL-1）；）；R是气体摩尔常数，是气体摩尔常数，R=8.314KPamolK-1对于极稀溶液对于极稀溶液bBcB 从上式可以看出：难挥发非电解质从上式可以看出：难挥发非电解质稀溶液的渗透压，在一定体积和温度下，稀溶液的渗透压，在一定体积和温度下，与溶液中所含溶质的物质的量成正比，与溶液中所含溶质的物质的量成正比，而与溶质的本性无关。而与溶质的本性无关。(a)在生理盐水中在生理盐水中 (b)在低渗在低渗 NaCl 溶液中溶液中 (c)在高渗在高渗 NaCl 溶液中溶液中红细胞在不同浓度红细胞在不同浓度 NaC l溶液中的形态示意图溶液中的形态示意图【例例5】泪泪水水的的凝凝固固点点为为272.48K，求求泪泪水水的渗透浓度以及在的渗透浓度以及在310K时的渗透压。时的渗透压。解：设泪水为极稀溶液，所以解：设泪水为极稀溶液，所以bB CB已知水的已知水的Tf=1.86泪水的凝固点降低值泪水的凝固点降低值：Tf =273-272.48=0.52KTf=Kf bB 1、1.00克克非非电电解解质质溶溶于于20.0克克水水中中，测测定定冰冰点点是是-0.50，该该非非电电解解质质的的相相对对分分子子量量是是（）（）（Kf1.86）(A)1.86/(0.500.20)(B)1.86/(0.5020.0)(C)0.5020.0/1.86 (D)1.86/(0.500.020)2.相同质量的蔗糖和葡萄糖分别溶解于相同相同质量的蔗糖和葡萄糖分别溶解于相同体积的水中，所得溶液的渗透压（体积的水中，所得溶液的渗透压（）蔗糖）蔗糖(C12H22O11)葡萄糖葡萄糖(C6H12O6)(A)前者大于后者前者大于后者 (B)后者大于前者后者大于前者 (C)两者相同两者相同 (D)不能判断不能判断本章小结本章小结 重点：非电解质稀溶液的依数性规律重点：非电解质稀溶液的依数性规律 蒸汽压下降：蒸汽压下降：p=KbB 沸点升高：沸点升高：TB=KbbB 凝固点降低：凝固点降低：Tf=KfbB 渗透压：渗透压：掌握：溶液及各浓度表示方法掌握：溶液及各浓度表示方法