第八章水溶液

第八章水溶液 8.1 溶液的浓度和溶解度 8.2 非电解质稀溶液通性 8.3 电解质溶液本章要求与作业

8.1 溶液的浓度和溶解度 溶液：凡两种以上的物质混和形成的均匀稳定的分散体系，叫做溶液。有气体溶液、固体溶液、液体溶液溶解过程：① 溶质分子或离子的离散过程 ② 溶剂化过程溶液的形成伴随随能量、体积、颜色的变化。溶液：电解质溶液、非电解质溶液 8.1.1 溶液的浓度溶液的浓度是否溶液系统的性质(状态函数)？溶液的浓度表示溶液中溶质与溶液或溶剂的相对量。

溶液浓度是溶液系统的性质(状态函数),而且是？性质溶液浓度是溶液系统的性质(状态函数),而且是？性质１、物质的量浓度(体积摩尔浓度) 单位体积(1L)溶液中所含溶质的“物质的量”，符号c，单位mol/L或mol·L-1或mol·dm-3 注意： c 和[ ]均表示物质的量浓度，但[ ]通常表示平衡时的“物质的量浓度”。也有的地方不作此区别！ 2、质量摩尔浓度　　单位质量(1kg)溶剂中所溶解的溶质的“物质的量”，符号m，单位mol/kg 或mol·kg -1 。

注意：①体积摩尔浓度和质量摩尔浓度定义上的区别！ ②体积摩尔浓度c随温度而变，而质量摩尔浓度m对与温度无关。③稀水溶液， c ≈m 3、质量分数　　溶质的质量相对于溶液的质量的分数，符号ω，取百分数时也称“质量百分浓度”。 4、物质的量分数(摩尔分数) 溶质的物质的量n(B)相对于溶液总的“物质的量”n (总)的分数，符号x， x = n(B) / n (总) 。

8.1.2 溶解度 溶解度指“一定温度和压力下溶质在一定量溶剂中形成饱和溶液时被溶解的溶质的量” 如20℃NaCl的溶解度为35.7g/100gH2O(中学化学中)或6.10 mol·kg -1 过饱和溶液中浓度超过溶解度，溶液处于热力学不稳定状态(热力学介稳态)。　　固体的溶解度对温度敏感，但与压力几乎无关。然而气体的溶解度对温度和压力都很敏感。　　亨利定律描述了定温下气体的溶解度与气体压力的定量关系：定温下气体的溶解度与气体压力成正比。

K(K’ 、K”)为亨利常数，其大小与气体和溶剂的性质有关，数值随溶解度的单位不同而不同。　　只有不与溶剂发生任何化学反应的气体才真正符合亨利定律。当电离、溶剂化作用、缔合作用可忽略不计时，能近似应用亨利定律。 NH3、HCl、NO2、SO2、醋酸蒸气溶解于水,不能应用亨利定律。

8.1.3 相似相溶原理 溶质分子与溶剂分子结构上越相似，越易相溶. 与水结构相似程度减小在水中的溶解度减小 CH3–OH CH3 CH2 –OH CH3 CH2 CH2 –OH CH3 CH2 CH2 CH2 –OH 　如 H-OH 溶质分子与溶剂分子的分子间力大小越接近，越易互溶. 能与水分子形成氢键的溶质，在水中的溶解度较大。

8.2 非电解质稀溶液通性 本节讨论的是：难挥发非电解质稀溶液的通性即难挥发非电解质稀溶液的依数性：只与溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。这些性质包括：蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压等。 8.2.1 蒸气压下降实验说明：溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压。

实验测定25C时，水的饱和蒸气压:p (H2O) = 3167.7 Pa；0.5 mol · kg-1糖水的蒸气压则为:p (H2O) = 3135.7 Pa；1.0 mol · kg-1糖水的蒸气压为: p (H2O) = 3107.7 Pa。结论：溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。拉乌尔(1887年，法国物理学家)定律：一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数。 p为溶液的蒸气压； PB*为纯溶剂的蒸气压； XB溶剂的摩尔分数。

设溶质的摩尔分数为XA： Δp: 纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差。对于稀溶液，溶剂物质的量nB远远大于溶质物质的量nA , 即nB nA 这是拉乌尔定律应用于难挥发非电解质稀溶液时的近似公式：一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降近似与溶液的质量摩尔浓度成正比。

难挥发性的非电解质稀溶液，蒸气压下降数值只取决于溶剂的本性(K)及溶质的质量摩尔浓度m，与溶质的本性无关！难挥发性的非电解质稀溶液，蒸气压下降数值只取决于溶剂的本性(K)及溶质的质量摩尔浓度m，与溶质的本性无关！ • 　任何一个组分在全部浓度范围内都遵守拉乌尔定律的溶液称为理想溶液。　 • 　对理想溶液，拉乌尔定律和亨利定律合二为一：　 • 　对稀溶液，溶剂符合拉乌尔定律，溶质符合亨利定律。溶质难挥发，溶液蒸汽压就是溶剂的蒸汽压。 • 若溶质也挥发，则蒸汽压不一定下降，即使下降也无依数性！

8.2.2 凝固点下降 在标准状况下，纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。溶液中溶剂产生的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点会下降。对难挥发性的非电解质稀溶液， Kf：溶剂凝固点降低系数；m：溶质的质量摩尔浓度。溶剂水的凝固点降低系数Kf (H2O)=1.855K·kg·mol-1； • 凝固点下降在定量上常用于测定物质的相对分子质量，在定性上广泛用来解释一些自然现象：海水的冰点低于0C，冬天撒盐可融化道路上的积雪，冬天加甘油等到汽车水箱中以防水箱冻裂······

例:谷氨酸分子式为[COOHCH·NH2·(CH2)2COOH],取0.749g谷氨酸溶于50.0g水中，测得凝固点为-0.188 ºC,试求水溶剂的凝固点下降常数kf. 解: 答:水溶剂的凝固点下降常数kf.为1.84 K·kg·mol-1

8.2.3 沸点上升 液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。难挥发性的非电解质溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压；溶液的沸点相对于纯溶剂升高。即： Tb*纯溶剂的沸点＜Tb溶液的沸点，ΔTb=Tb-Tb* ΔTb= Kbm • Kb：溶剂沸点上升常数, 决定于溶剂的本性. 与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关.水的Kb =0.512 K·kg·mol-1 • Kb的物理意义也：溶液的浓度m = 1 mol · kg-1时的溶液沸点升高值。 • 沸点升高也用于测定分子量,但不如凝固点下降好。

8.2.4 渗透压 半透膜：可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大小，溶液浓度大，渗透趋向大。溶液的渗透压：由于半透膜两边的溶液单位体积内水分子数目不同而引起稀溶液溶剂分子渗透到浓溶液中的倾向。为了阻止发生渗透所需施加的压力，叫溶液的渗透压。渗透压平衡可解释许多溶液现象特别是与生命过程密切相关的现象： ①用盐腌菜(肉)有渗水；② 植物的生长；③给患者输液的浓度；④用盐或糖腌制食物可防腐。

8.2.5 稀溶液的依数性小结 难挥发非电解质稀溶液蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压都只与溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。这些性质统称为溶液的依数性。难挥发非电解质浓溶液、电解质溶液同样蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降，同样具有渗透压。但不具有依数性溶液。如沸点和渗透压：0.1mol/LK2SO4 >0.1mol/LKCl > 0.1mol/LHAc> 0.1mol/L (CH2OH)2 蒸汽压和凝固点：0.1mol/LK2SO4 < 0.1mol/LKCl <0.1mol/LHAc< 0.1mol/L (CH2OH)2

8.3 电解质溶液 强电解质 - 理论上100％电离实验表明: ① 对于正负离子都是一价的电解质，如KNO3，NaCl，其ΔTf(实)较为接近，而且近似为计算值ΔTf的2倍； ② 正负离子为二价的电解质溶液的实验值ΔTf（实）与计算值ΔTf(计)比值较一价的小； ③ 电解质溶液越浓，实验值与计算值比值越小。 1923年，Debye 及Hückel提出离子氛（ionic atmosphere）概念。观点：强电解质在溶液中是完全电离的，但是由于离子间的相互作用，每一个离子都受到相反电荷离子的束缚，这种离子间的相互作用使溶液中的离子并不完全自由，其表现是：

溶液导电能力下降，电离度下降，依数性异常。溶液导电能力下降，电离度下降，依数性异常。 1、离子强度 ci：溶液中第i种离子的浓度， Zi：第i种离子的电荷离子强度I表示了离子在溶液中产生的电场强度的大小。离子强度越大，正负离子间作用力越大。 2、活度与活度系数活度：是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表现出来的表观离子有效浓度，即扣除了离子间相互作用的浓度。以a （activity）表示。 f：活度系数,稀溶液中,f < 1；极稀溶液中,f接近1

表8-8数据表明： ①离子强度越大，离子间相互作用越显著，活度系数越小； ②离子强度越小，活度系数约为1。稀溶液接近理想溶液，活度近似等于浓度。 ③离子电荷越大，相互作用越强，活度系数越小。 P308 8-7 解：M(HCHO)=30 g/mol, ΔT=10K, 1L水约1kg水 Kf =1.855K·kg·mol-1，由ΔT= Kfm 得 m=ΔT/Kf= 10/ 1.855=5.39 mol·kg-1 W= 5.39 mol·kg-1× 1kg × 30 g/mol=161.7g

基本要求 1．进一步熟悉浓度的各种表示方法； 2．掌握难挥发非电解质稀溶液的依数性，会进行相关计算。作业

第八章 水溶液