无机及分析化学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、/10/101第一章 溶液和胶体w1、了解物质量及其单位摩尔概念,掌握物质量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数、质量分数计算。w2、了解离子活度概念及强电解质溶液理论。w3、了解稀溶液依数性产生原理,掌握利用稀溶液依数性测定溶质摩尔质量,能定性判断各类电解质溶液对稀溶液依数性影响。w4、了解分散系概念及分类,了解溶胶性质,掌握胶团结构,了解溶胶稳定性和聚沉及其影响原因。w5、了解乳状液特点、类型、稳定性。第1页/10/10211 分 散 系一、分散系概念w 一个或几个物质分散成微小粒子分布在另外一个物质中所组成系统称为分散系。w分散系中被分散物质称为分散质(或分散相),容纳分散质物质称为分散剂(或分
2、散介质)。比如,细小小水滴分散在空气中形成云雾、二氧化碳分散在水中形成汽水、各种金属化合物分散在岩石中形成矿石等都是分散系。你能举例说明吗?第2页/10/103二、分散系分类按照分散质粒子直径大小不一样分类第3页/10/104按照物质聚集状态进行分类第4页/10/105 三、分散度和比表面w系统分散度常以分散质粒子总表面积与其总体积之比来表示,称为比表面。w如:S0=S/VwS0愈大,表明系统分散度越高。第5页/10/106【例例】:1 1立方厘米正方体粒子立方厘米正方体粒子,求比表面?求比表面?S=6 S=6(平方厘米)(平方厘米)S S。=6/1=6=6/1=6厘米厘米-1-1平均分为平均
3、分为10001000个小立方体后个小立方体后小立方体边长小立方体边长S=0S=0.10.161000 10.161000 =60 =60(平方厘米)(平方厘米)S S。=60/1=60=60/1=60厘米厘米-1-1第6页/10/1071-2 溶液浓度w一、物质量及其单位“物质量”是国际单位制中基本物理量之一。它表示系统中所含基本单元数量。分子:H2O 离子:H+电子:e-质子:Z 中子:N 原子:C、O 特定组合:1/2NaOH 1/3H3PO4基本单元第7页/10/108w比如:M(H3PO4)、M(1/2 H3PO4)、M(1/3 H3PO4)、M(2 H3PO4)摩尔质量分别为多少?相
4、同质量磷酸物质量之间关系是怎样?已知196克磷酸 n(1/2 H3PO4)物质量为多少?w解:(1)M(H3PO4)=98 M(1/2 H3PO4)=98/2 M(1/3 H3PO4)=98/3 M(2 H3PO4)=298(2)n(H3PO4)=1/2 n(1/2 H3PO4)=1/3 n(1/3 H3PO4)=2 n(2 H3PO4)(3)n(1/2 H3PO4)=196/49=4(mol)第8页/10/109二、物质量浓度三、质量摩尔浓度定义:溶液上溶质B物质量(n)除以溶剂质量(m,单位为kg)。称为溶质B质量摩尔浓度,用符号bB表示,单位为molkg-1第9页/10/1010w比如:
5、第10页/10/1011w四、摩尔分数w摩尔分数(xi):混合系统中,某组分物质量(ni)与混合物(或溶液)总物质量(n)之比。w公式:w五、质量分数w公式:第11页/10/1012(二)五种浓度表示方法及相互关系:名称 定义 公式 单位1 物质量浓度cB 溶质nB/溶液V cB=nB/V=mB/MBV molL-12 质量摩尔浓度bB 溶质nB/溶剂mA bB=nB/mA=mB/MBmA molkg-1 3 摩尔分数xB 溶质nB/溶液ni 总和 xB=nB/nA+nB 1 4 质量分数B 溶质mB/溶液m B =mB/m 1 5 质量浓度B 溶质mB/溶液V B=mB/V kgL-1 注:
6、bB、xB、B与T无关;xA+xB=1关系:1、CB=n B/V=mB/MBm=B/MB;2、c(A)=1/2 c(1/2A)=2 c(2 A);b(A)=1/2 b(1/2A)=2 b(2 A);3、较稀水溶液:因V m、1,CB bB 第12页/10/101313 稀溶液依数性w 通常溶液性质取决于溶质性质,如溶液密度、颜色、气味、导电性等都与溶质性质相关,不过溶液一些性质却与溶质本性无关,只取决于溶质粒子数目,这些只与溶液中溶质粒子数目相关,而与溶质本性无关性质称为溶溶液依数性液依数性。w溶液依数性有:溶液蒸气压下降、溶液沸点升高、溶液凝 固点降低和溶液渗透压。w溶液依数性只有在溶液浓度
7、很稀时才有规律,而且溶液浓度越稀,其依数性规律性越强。第13页/10/1014w一、水相图w1、系统:将研究讨论对象称为系统。w2、相:系统中化学性质和物理性质完全相同部分称为相。即系统内部是完全均匀,组成和性质完全相同。相与相之间有显著界面。(单相系统和多相系统)w如:糖水是一个相。冰水是两相冰为一相,水为一相。相与态之间有什么不一样?第14页/10/1015w3、相变:固、气、液三相之间转化称为相变。w4、相平衡:相变到达平衡时称为相平衡。w5、相图:相平衡与温度、压力之间关系图称为相图。w6、水相图:第15页/10/1016水三相点气相区固相区液相区 沸点临界点第16页/10/1017w
8、二、稀溶液依数性w 1、溶液蒸气压下降w(1)蒸发:在一定温度下,将一杯纯液体置于一密闭容器中,液体表面高能量分子克服了其它分子吸引力从表面逸出,成为蒸气分子,这种液体表面汽化现象称为蒸发。w(2)凝聚:液面上方蒸气分子也能够被液面分子吸引或受到外界压力作用而进入液相,这个过程称为凝聚。w(3)饱和蒸气压:当液体蒸发速率和凝聚速率相等时,液体和它蒸气就处于两相平衡状态,此时蒸气称为饱和蒸气,饱和蒸气所产生压力称为饱和蒸气压,简称蒸气压。第17页/10/1018纯水蒸气压示意图纯水蒸气压示意图第18页/10/1019蒸气压大小表示液体分子向外逸出趋势,它只与液体本性和温度相关,而与液体量无关。通
9、常把蒸气压大蒸气压大物质称为易挥发物质,蒸气压小蒸气压小称为难挥发物质。液体蒸发是吸热过程,所以温度升高,蒸气压增大。第19页/10/1020纯溶剂纯溶剂正常正常溶液溶液少少第20页/10/1021vapor pressure solute第21页/10/1022第22页/10/1023w在一定温度下,纯水蒸气压是一个定值。若在纯水中溶人少许难挥发非电解质(如蔗糖、甘油等)后,则发觉在同一温度下,稀溶液蒸气压总是低于纯水蒸气压(如图12)。w因为溶质是难挥发物质,所以溶液蒸气压实际上是溶液中溶剂蒸气压。溶液蒸气压之所以低于纯溶剂蒸气压,是因为难挥发非电解质溶质溶于溶剂后,溶质分子占据了溶液一部
10、分表面,妨碍了溶剂分子蒸发,使到达平衡时蒸发出来溶剂分子数降低,产生压力降低,所以溶液蒸气压就比相同温度下纯溶剂蒸气压低,显然溶液浓度越大,溶液蒸气压就越低。设某温度下纯溶剂蒸气压为p*,溶液蒸气压为p,p*与与 p差值就称为溶液蒸气压差值就称为溶液蒸气压下降下降,用 p表示。p=p*-p第23页/10/1024w 法国物理学家拉乌尔(Raoult)对溶液蒸气压进行了定量研究,得出以下结论:在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液蒸气压(p)等于纯溶剂蒸气p*与溶液中溶剂摩尔分数(xA)剩积即:w p=p*xAw若是双组分系统则:xA+xB=1w所以p=p*(1-xB)=p*-p*xBw p=p*-
11、p=p*xB说明:在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液蒸气压下降与溶质摩尔分数成正比,而与溶质本性无关。第24页/10/1025在纯溶剂中加入难挥发非电解质物在纯溶剂中加入难挥发非电解质物质以后,达平衡时,质以后,达平衡时,p溶液溶液总是小于总是小于同同 T T 下下p纯溶剂纯溶剂 ,即,即溶液蒸气压下降溶液蒸气压下降。第25页/10/10262、溶液沸点升高w沸点是指液体蒸气压等于外界大气压力时液体对应温度。w如当水蒸 气压等于外界大气压力(101325kPa)时,水开始沸腾,此时对应温度就是水沸点(100,该沸点被称为正常沸点)。可见,液体沸点与外界压力相关,外界压力降低,液体沸点将下降。第
12、26页/10/1027w对于水溶液而言,因为溶液蒸气压总是低于溶剂蒸气压,所以当纯溶剂蒸气压到达外界压力而开始沸腾时,溶液蒸气压尚低于外界压力,若要维持溶液蒸气压也等于外界压力,必须使溶液温度深入升高,所以溶液沸点总是高于纯溶剂沸点(如图 13)。第27页/10/1028纯溶剂溶液第28页/10/1029w若纯溶剂沸点为tb*,溶液沸点为tb,tb-tb*=tb,tb即为溶液沸点升高。依据拉乌尔定律能够推导出:tb=Kbb即难挥发非电解质稀溶液沸点升高值tb与溶质质量摩尔浓度b成正百分比,而与溶质本性无关。Kb是溶剂摩尔沸点升高常数,它只与溶剂性质相关。单位是oCkgmol-1或Kkgmol-
13、1可采取什么方法提升水可采取什么方法提升水沸点?沸点?第29页/10/1030【例例】:将:将12.0g尿素尿素CO(NH2)2和和34.2g蔗糖(蔗糖(C12H22O11)分别溶于分别溶于g水中水中,计算此计算此两种溶液沸点两种溶液沸点(Kb=0.52Kkgmol-1)解解:M尿素尿素=60 gmol-1 b(B)=12.0/(60)1000=0.1molkg-1 Tb尿尿=0.52 0.1=0.052(K)Tb尿尿=373.15+0.052 373.2(K)第30页/10/1031同理,蔗糖同理,蔗糖M=342 gmol-1 b(蔗糖蔗糖)=34.2/(342)1000=0.05molkg
14、-1 Tb蔗蔗=0.52 0.05=0.026(K)Tb蔗蔗=373.15+0.026 373.18(K)第31页/10/1032【例例】:若将:若将12.0g尿素尿素CO(NH2)2和和34.2g蔗糖蔗糖(C12H22O11)都加于都加于g水中水中,计计算此溶液沸点算此溶液沸点 (Kb=0.52Kkgmol-1)Tb=0.52 (0.1+0.05)=Tb尿尿+Tb蔗蔗=0.078K结论:依数性存在加和性结论:依数性存在加和性第32页/10/1033w3、溶液凝固点降低w(1)凝固点是指液体蒸气压等于其固体蒸气压时系统对应温度,此时液体凝固和固体熔化处于平衡状态。w(2)例:0时水蒸气压和冰蒸
15、气压相等,水开始凝固,但此时溶液蒸气压低于溶剂蒸气压,也必定低于冰蒸气压,所以此时溶液不能凝固,要使溶液凝固,就必须深入降低溶液温度,使溶液和冰蒸气压同时下降,因为冰蒸气压下降率比水溶液大,当温度降低到tf时,溶液和冰蒸气压才相等,此时温度就是溶液凝固点。第33页/10/1034纯溶剂溶液溶液凝固点降低第34页/10/1035第35页/10/1036(3)溶液凝固点tf总是低于纯溶剂凝固点 tf*。(4)tf*与tf 差值即为溶液凝固点降低tf。非电解质稀溶液凝固点降低tf与溶质质量摩尔浓度b成正比,而与溶质本性无关。tf=tf*-tf=Kfb 式中Kf叫溶剂摩尔凝固点降低常数,Kf也只与溶剂
16、性质相关。其单位是kgm ol-1或Kkg mol-1(5)应用溶液蒸气压下降、沸点升高和凝固点降低能够测定溶质摩尔质量,为何海水较河水难结冰?第36页/10/1037w例:第37页/10/1038【例例】:为了预防汽车水箱中水在为了预防汽车水箱中水在266 K时凝固,时凝固,以无水乙醇(以无水乙醇(=0.803g/ml)做防冻剂,问每)做防冻剂,问每升水须加若干升水须加若干 mL乙醇?(假设溶液服从拉乌乙醇?(假设溶液服从拉乌尔定律)尔定律)解:已知水凝固点为解:已知水凝固点为273K,Kf=1.86Tf=273-266=7(K)Tf=Kf b(B)b(B)=Tf/Kf=7/1.86=3.7
17、6(mol/kg)即每升水加即每升水加3.76mol乙醇,已知乙醇,已知M乙醇乙醇=46,=0.803。应加入乙醇体积为应加入乙醇体积为 V=3.7646/0.803=215.6(mL)第38页/10/10394、溶液渗透压 产生这种现象原因是什么?第39页/10/1040Semiper meabie第40页/10/1041w(1)产生渗透现象原因是纯溶剂蒸气压大于溶液蒸气压,所以纯水分子经过半透膜进入溶液速率大于溶液中水分子经过半透膜进入纯水速率,使溶液中液面升高,产生静水压,而纯水中液面下降,当静水压恰好使半透膜两边水分子渗透速率相等,渗透到达平衡。w(2)产生渗透现象条件:半透膜;半透膜
18、两侧浓度不等。w(3)渗透压:在一定条件下,为了阻止渗透作用进行而必须向溶液施加最小压力称为溶液渗透压。用符号表示。你能举出日常生活中产生渗透现象吗?第41页/10/1042w 低渗溶液低渗溶液高渗溶液高渗溶液第42页/10/1043 盐水盐水 淡水淡水p p 反渗透法净化水反渗透法净化水第43页/10/1044(4)渗透压定律:V=nRT =n/v RT=cRT若溶液浓度很稀,则c=b =cRT=bRT(5)在一定温度下,非电解质稀溶液渗透压与溶质质量摩尔浓度成正比,而与溶质本性无关。(6)可用于测定溶质摩尔质量会变换公式吗?第44页/10/1045第45页/10/1046w三、强电解质溶液
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