工科大学化学第五章ppt课件.ppt

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1、第五章溶液及溶液中的离子平衡一、概述1、定义:两种或两种以上的物质在分子水平上均匀混合所形成的单相体系即为溶液(solution).广义的溶液包括:气态溶液(如空气等);液态溶液,简称溶液(如白酒等);固态溶液(如某些金银饰品).第一节溶液剂溶液中的离子平衡2、分类溶液的组分一般分为两大类:溶剂(solvent):通常为含量最多者;溶质(solute):通常为含量较少者.溶液按其分子在溶液中的电离情况可分为:非电解质溶液和电解质溶液.二、溶液浓度表示法1.物质的量分数xi，又称摩尔分数.溶液中的某一组分i,其摩尔分数浓度的定义为:xi=ni/n

2、总式中:ni是体系所含i组分的摩尔数,n是体系的总摩尔数.浓度摩尔分数是某组分的摩尔数与总摩尔数的比值,故它是无量纲的纯数.在化学热力学中,摩尔分数是最常用最方便的浓度单位.2.质量摩尔浓度质量摩尔浓度的定义为:mi=ni/WA式中,WA是溶剂A的质量,其单位可取kg等.mi的物理含义是:单位质量(1kg)溶剂中所溶解的溶质的数量.质量摩尔浓度的单位常取:mol.kg-1.mi与xi之间的关系可用下式联系:xi=miMA/(1+MA(∑mi))式中MA为溶剂A的化学式量(kg.mol-1),当溶液的浓度极稀时,可以认为:MA(∑mi)<<1故对于

3、极稀的溶液,可以简化为:xi=miMA(极稀溶液)质量摩尔浓度的优点是可以用称重法准确配制溶液,且溶液的浓度不随体系温度而发生变化.3.物质的量浓度ci(molarity).溶质i的物质的量浓度ci的定义为:ci=ni/V式中:V是溶液体系的体积,单位常用L或m3表示.物质的量浓度c的物理含义是:在单位体积(如1L)中所含溶质的摩尔数.其单位是:mol.L-1或mol.m-3.可以推得,c与x的关系为:ci=xi·((nA+∑ni)/(nAMA+∑niMi))式中:为溶液的密度(kg.L-1);nA是溶剂A的摩尔数;ni是溶质的摩尔数;MA是

4、溶剂A的摩尔质量;Mi是溶质i的摩尔质量.当溶液的浓度极稀时,可以证明:mi=ci/4.质量分数w.溶液中组分i的质量分数w的定义为:wi=物质i的质量/溶液的总质量另外,溶液浓度的表示法还有百分比浓度等.在物理化学中所常用的浓度是摩尔分数和质量摩尔浓度.5.重量百分浓度(%):定义式:B%=(WB/W总)×100%重量百分浓度表示溶质B在溶液总重量中所占的百分比.第二节溶解度和相似相溶原理一、溶解度：定义：定温定压下，100g溶剂所能溶解的最大溶质克数。溶解放热和溶解吸热。二、相似相容原理非极性物质可以溶解在非极性溶剂中(例如碘溶于四氯化碳中

5、)，性物质和离子型晶体易溶于极性溶剂(如水)中。主要表现在：a.溶质分子于溶剂分子的结构越相似，相互溶解越容易；b.溶质分子的分子间作用力与溶剂分子间作用力越相似，越易互溶。第三节分配定律与萃取分离一、分配定律在恒温恒压下，溶质在互不相溶的两相中达到分配平衡时，溶质在两相中的平衡浓度之比为常数适应条件：相同分子形态（相对分子质量相同）存在于两相中的溶质浓度之比。不适合于化学萃取，因溶质在各相中并非以同一种分子形态存在。分配常数分配系数线性平衡二、萃取萃取：利用溶质在互不相溶的两相之间分配系数的不同而使溶质得到纯化或浓缩的方法。萃取剂：流体（液体，

6、超临界流体）目标物固体：液固萃取（浸取）液体：液液萃取有机溶剂萃取双水相萃取反胶团萃取液膜萃取萃取相（轻相）萃余相（重相）操作的一般过程萃取–洗涤–反萃取第四节溶液的通性一、非电解质溶液的通性理想稀溶液具有一类与溶质特性无关的性质，称为依数性。依数性(colligativeproperties):数值上只与溶液浓度有关的性质.主要介绍三种依数性：蒸汽压下降、溶液凝固点降低、沸点上升、渗透压（一）溶液蒸汽压下降法国科学家于1887年发表了稀溶液溶剂的蒸汽压与溶质量的关系的论文,认为:在定温下,稀溶液溶剂的蒸汽压等于此温度下纯溶剂的蒸汽压与溶液中溶剂

7、摩尔分数的乘积.数学表达式为:pA=pA*xApA*：相同温度下纯溶剂的饱和蒸汽压.此规律称为拉乌尔定律(Raoult’slaw).若溶质是非挥发性物质,溶液的蒸汽压等于溶剂的蒸汽压,加入的溶质愈多,溶液的蒸汽压下降得愈厉害.Rault定律一般只适用于非电解质溶液,电解质溶液因为存在电离现象,溶质对溶剂蒸汽压的影响要更复杂一些.应用拉乌尔定律时,溶剂的摩尔质量采用其气态时的摩尔质量,不考虑分子缔合等因素,如H2O仍为18g.mol-1.（二）凝固点降低稀溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低.(溶液中析出的固相为纯溶剂)lgsTCDpAO左下是气相,f=

8、2右上是固相,f=2中间是液相,f=21三、溶剂沸点升高p=p*xAp*(T)TpTbp0pTTb溶质为非挥发性物质：黑线：纯溶剂蒸汽