基础化学第二章(稀溶液通性)

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第二章 稀薄溶液的依数性溶液的两类性质:1. 与溶质的性质、数量均有关。如:溶液的导电性、颜色、pH值等。2. 与溶质的性质无关、与溶质的数量有关(依数性)。如:溶液的蒸气压、凝固点、沸点、渗透压。 1 第一节 溶液的蒸汽压下降一、液体的蒸气压力(vaper pressure) H2O(l)==== H2O(g) v(蒸发) > v(凝结) ?? v(蒸发) < v(凝结) ?? v(蒸发) = v(凝结) ==== 蒸发:晾衣 凝结:黄梅天回潮 2 v(蒸发)=v(凝结) 与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力(压强)称为该温度下的饱和蒸气压(蒸气压),用P表示,单位: Pa 或 kPa与液体蒸气压有关的因素:1.液体的本性2.温度冰、樟脑、碘等固体也有蒸气压 3二、溶液的蒸汽压下降—Raoult定律(Vaper pressure lowering) 当溶液中溶解了难挥发性物质后,溶液 的蒸汽压比纯溶剂的蒸汽压低。 4 纯溶剂 ◆◆◆ 溶液 ◆◆◆ ◆◆◆原因:溶液表面溶剂接触空气的面积减小,溶剂分子v(蒸发)减小, v(凝结) > v(蒸发)平衡向凝结的方向移动,达到新的平衡时,p下降。?p = po - p与浓度有关。 5 1887年法国化学家Raoult FM通过实验 o 得出: p = p xA o o o ∵xA+xB=1 p = p (1-xB) = p - p xB xB = nB/(nA+nB) ? nB/nA = nBMA/mA = MAbB o o ?p = p xB = p MAbB = KbB稀溶液依数性:?p = KbB 或:?p = KcB 6第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低 一、溶液的沸点升高 (一)液体的沸点Tb(boiling point)定义:液体的蒸气压 = 外压时的温度 一般外压在100kpa(标准状态)时,称为正常沸点。 为何在高原地区煮不熟饭? 减压蒸馏 9 (二)液体的沸点升高 (boiling point elevation)溶剂中加入难挥发性非电解质后,溶剂蒸气压下降,沸点上升。溶液越浓,沸点升高得越多 ?Tb∝?p∝bB ∴ ?Tb = KbbB 10 Kb的物理意义:lim (?Tb/bB) = Kb bB?0 -1 bB = 1mol?kg 时,?Tb = Kb (-)注意: 1. 溶质:难挥发性非电解质 电解质: ?Tb = iKbbB -12. 稀溶液:bB < 0.1mol?kg3. Kb 只与溶剂本性有关,与溶质本性无关 11 二、溶液的凝固点降低(一)纯液体的凝固点Tf (freezing point)定义:固、液相平衡共存时的温度即:液相蒸气压=固相蒸气压时的温度 12 二、溶液的凝固点降低(一)纯液体的凝固点Tf (freezing point)溶剂中加入难挥发性非电解质后,溶剂蒸气压下降,凝固点下降。溶液越浓,凝固点降低得越多。?Tf∝?p∝bB ∴ ?Tf = KfbB 13 Kf 的物理意义:lim (?Tf/bB) = Kf bB?0 -1 bB = 1mol?kg 时,?Tf = Kf (-)注意: 1. 溶质:难挥发性非电解质 电解质: ?Tf = iKf bB -12. 稀溶液:bB < 0.1mol?kg 3. Kf 只与溶剂本性有关,与溶质本性无关 14冷却过程分析 15 -1 要求:记住水的 Kf =1.86 K ?kg ? mol应用:汽车水箱防裂 H2O + 乙二醇或甘油,可使水的冰点降低至-30o。冰盐混合物可作为冷冻剂。 固体蒸气 液体蒸气 冰 水 16 -1 要求:记住水的 Kf =1.86 K ?kg ? mol应用:汽车水箱防裂 H2O + 乙二醇或甘油,可使水的冰点降低至-30o。冰盐混合物可作为冷冻剂。 固体蒸气 液体蒸气 盐 冰 融 化 吸 热 水 17 沸点上升法和凝固点降低法可用来测定 溶质的分子量,但常用凝固点法: mB ?T f ? K f bB ? K f mA M B K m M ? f B (kg ? mol ?1 ) B ?原因: mA T f1. Kf>Kb,可减少测量误差。2.Tf<<Tb,生物样品、有机物不易被破坏。3.测Tb因挥发而引起浓度变化,不能重复测定。 例 P16 2-2 18 体液平衡体液的渗透平衡(水平衡)、酸碱平衡、电解质平衡是健康的基础。 19 第三节 溶液的渗透压力 一、渗透现象和渗透压力 ( ) 隔板 osmotic pressure 抽掉隔板 扩散溶液 水 稀溶液 20 第三节 溶液的渗透压力 一、渗透现象和渗透压力 (osmotic pressure) 半透膜溶液 水 21 第三节 溶液的渗透压力 一、渗透现象和渗透压力 (osmotic pressure) 半透膜溶液 水 22 第三节 溶液的渗透压力 一、渗透现象和渗透压力 (osmotic pressure) 半透膜溶液 水 溶液 水 23 第三节 溶液的渗透压力 一、渗透现象和渗透压力 (osmotic pressure) 半透膜 渗透溶液 水 溶液 水 24 第三节 溶液的渗透压力 一、渗透现象和渗透压力 (osmotic pressure) 半透膜 渗透浓溶液 稀溶液 浓溶液 稀溶液 25渗透现象:溶剂分子通过半透膜进入到溶液中的过程。产生渗透现象的两个必要条件: 1.半透膜的存在2.膜两侧单位体积内溶剂分子数不相等(即渗透浓度ic不同)渗透方向:溶剂?溶液 稀溶液?浓溶液 26 半透膜 P溶液 水 27 半透膜 P 为防止渗透产生 而施加于溶液表 面的超额压力 渗透压力 符号:Π溶液 水 单位:Pa或kPa 28 半透膜 P P = Π 渗透平衡 P < Π 正向渗透 P > Π 反向渗透 溶液 水 制净水、污水治理浓溶液 稀溶液 29 二、 Π与cB及T的关系 1886年,荷兰化学家van′t Hoff 提出1872年,去波恩跟凯库勒学习。1874年获博士学位 。1901年,他以溶液渗透压和化学动力学的研究成果,成为第一个诺贝尔化学奖获得者?弄清了有机物旋光异构的原因,开辟了立体化学的新领域。?研究质量作用和反应速度,发展近代溶液理论(渗透压、凝固点、沸点和蒸气压理论),应用相律研究盐的结晶过程。他竭力推崇科学想象力,从实验现象中探索普遍规律性的高超本领。 30 二、 Π与cB及T的关系 ΠV = nRT Π = cBRT -1cB:mol·L R:8.314 kPa · mol -1 ·L ·K-1 T:KΠ:kPa 3
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