高中化学竞赛-溶液参考模板范本.ppt
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1、【第二讲【第二讲 溶液溶液】【竞赛基本要求【竞赛基本要求】1、分散系。、分散系。2、溶解度。、溶解度。3、亨利定律。、亨利定律。4、稀溶液的依数性。、稀溶液的依数性。5、溶液浓度。、溶液浓度。【知识点击【知识点击】一、分散系一、分散系 一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质中所形成的体系称分散系。被分散的物质称物质中所形成的体系称分散系。被分散的物质称分散质,把分散质分开的物质称分散剂。分散质,把分散质分开的物质称分散剂。按照分散质粒子的大小,常把分散系分为三按照分散质粒子的大小,常把分散系分为三类,见下表。类,见下表。【分散系铵分散质粒子的大小分类【
2、分散系铵分散质粒子的大小分类】分散系分散系类型类型分散质分散质粒子直粒子直径径 /nmnm分散质分散质主要性质主要性质实例实例分散分散系系分散分散质质分散分散剂剂分子分子分散系分散系1 1小分子、小分子、离子离子均相,稳均相,稳定,扩散快定,扩散快糖水糖水糖糖水水胶胶体体分分散散系系高分高分子溶子溶液液1 1100100大分子大分子均相,稳均相,稳定定,扩散慢扩散慢血液血液蛋白质蛋白质水水溶溶胶胶1 1100100分子集分子集体体多相,较多相,较稳定,扩散稳定,扩散慢慢AgIAgI胶体胶体(AgI)(AgI)n n水水粗分散系粗分散系100100分子的分子的大聚大聚集体集体多相,不多相,不稳定
3、,扩稳定,扩散很慢散很慢泥水泥水泥土泥土水水二、溶解度和饱和溶液二、溶解度和饱和溶液1、溶解度、溶解度 在一定温度下的饱和溶液中,在一定量溶剂中溶在一定温度下的饱和溶液中,在一定量溶剂中溶解溶质的质量,叫做该物质在该温度下的溶解度。易解溶质的质量,叫做该物质在该温度下的溶解度。易溶于水的固体的溶解度用溶于水的固体的溶解度用100 g水中溶解溶质的质量水中溶解溶质的质量(g)表示;一定温度下,难溶物质饱和溶液的)表示;一定温度下,难溶物质饱和溶液的“物质物质的量的量”浓度也常用来表示难溶物质的溶解度。例如浓度也常用来表示难溶物质的溶解度。例如298 K氯化银的溶解度为氯化银的溶解度为110-5
4、molL-1。溶液的质量溶质的质量溶剂的质量溶质的质量2 2、饱和溶液、饱和溶液在一定温度下,未溶解的溶质跟已溶解的溶质达到在一定温度下,未溶解的溶质跟已溶解的溶质达到溶解平衡状态时的溶液称为饱和溶液。在饱和溶液中,存在着溶解平衡状态时的溶液称为饱和溶液。在饱和溶液中,存在着下列量的关系:下列量的关系:3 3、溶解度与温度、溶解度与温度 溶解平衡是一个动态平衡,其平衡移动的方向服从勒沙特溶解平衡是一个动态平衡,其平衡移动的方向服从勒沙特列原理。一个已经饱和的溶液,如果它的继续溶解过程是吸热列原理。一个已经饱和的溶液,如果它的继续溶解过程是吸热的,升高温度时溶解度增大;如果它的继续溶解过程是放热
5、的的,升高温度时溶解度增大;如果它的继续溶解过程是放热的,升高温度时溶解度减小。大多数固体物质的溶解度随温度的,升高温度时溶解度减小。大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大。气体物质的溶解度随着温度的升高而减小。升高而增大。气体物质的溶解度随着温度的升高而减小。=常数 =常数 4、溶解度与压强、溶解度与压强 固体或液体溶质的溶解度受压力的影响很小。气体溶质固体或液体溶质的溶解度受压力的影响很小。气体溶质的溶解度受压力影响很大。对于溶解度很小,又不与水发生的溶解度受压力影响很大。对于溶解度很小,又不与水发生化学反应的气体,化学反应的气体,“在温度不变时,气体的溶解度和它的分在温度不变时,气体的
6、溶解度和它的分压在一定范围内成正比压在一定范围内成正比”,这个定律叫亨利(,这个定律叫亨利(Henry)定律。)定律。其数学表达式是:其数学表达式是:Cg=Kgpg 式中式中pg为液面上该气体的分压,为液面上该气体的分压,Cg为某气体在液体中为某气体在液体中的溶解度(其单位可用的溶解度(其单位可用gL-1、L(气)(气)L(水)(水)-1、molL-1表示),表示),Kg称为亨利常数。称为亨利常数。5、溶解平衡、溶解平衡 任何难溶的电解质在水中总是或多或少地溶解,绝对不任何难溶的电解质在水中总是或多或少地溶解,绝对不溶的物质是不存在的。对于难溶或微溶于水的物质,在一定溶的物质是不存在的。对于难
7、溶或微溶于水的物质,在一定条件下,当溶解与结晶的速率相等,便建立了固体和溶液中条件下,当溶解与结晶的速率相等,便建立了固体和溶液中离子之间的动态平衡,简称溶解平衡。离子之间的动态平衡,简称溶解平衡。三、溶液的性质三、溶液的性质1、稀溶液的依数性、稀溶液的依数性 稀溶液的某些性质主要取决于其中所含溶质粒子的数稀溶液的某些性质主要取决于其中所含溶质粒子的数目,而与溶质本身的性质无关,这些性质称为依数性。稀目,而与溶质本身的性质无关,这些性质称为依数性。稀溶液的依数性包括溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点溶液的依数性包括溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和和渗透压。降低和和渗透压。(1)溶液的蒸
8、气压下降)溶液的蒸气压下降 19世纪世纪80年代拉乌尔(年代拉乌尔(Raoult)研究了几十种溶液)研究了几十种溶液的蒸气压与温度的关系,发现:在一定温度下,难挥发的的蒸气压与温度的关系,发现:在一定温度下,难挥发的非电解质溶液的蒸气压非电解质溶液的蒸气压p等于纯溶剂蒸气压等于纯溶剂蒸气压p与溶剂的物质与溶剂的物质的量分数的量分数x的乘积,即:的乘积,即:p=px 这就是拉乌尔定律。用分子运动论可以对此作出解释。这就是拉乌尔定律。用分子运动论可以对此作出解释。当气体和液体处于相平衡时,液态分子气化的数目和气态当气体和液体处于相平衡时,液态分子气化的数目和气态分子凝聚的数目应相等。若溶质不挥发,
9、则溶液的蒸气压分子凝聚的数目应相等。若溶质不挥发,则溶液的蒸气压全由溶剂分子挥发所产生,所以由液相逸出的溶剂分子数全由溶剂分子挥发所产生,所以由液相逸出的溶剂分子数目自然与溶剂的物质的量分数成正比,而气相中溶剂分子目自然与溶剂的物质的量分数成正比,而气相中溶剂分子的多少决定蒸气压大小。的多少决定蒸气压大小。P=pA0bM/1000=kb(2)溶液的沸点升高溶液的沸点升高 Tb=KP=kpA0bM/1000=kbb(3)溶液的凝固点降低)溶液的凝固点降低 在在101 k Pa下,纯液体和它的固相平衡的温度就是该液下,纯液体和它的固相平衡的温度就是该液体的正常凝固点,在此温度时液相的蒸气压与固相的
10、蒸气压体的正常凝固点,在此温度时液相的蒸气压与固相的蒸气压相等。纯水的凝固点为相等。纯水的凝固点为0,此温度时水和冰的蒸气压相等。,此温度时水和冰的蒸气压相等。但在但在0水溶液的蒸气压低于纯水的,所以水溶液在水溶液的蒸气压低于纯水的,所以水溶液在0不结不结冰。若温度继续下降,冰的蒸气压下降率比水溶液大,当冷冰。若温度继续下降,冰的蒸气压下降率比水溶液大,当冷却到却到Tf时,冰和溶液的蒸气压相等,这个平衡温度时,冰和溶液的蒸气压相等,这个平衡温度Tf就是溶就是溶液的凝固点。液的凝固点。Tf=Kfb 利用凝固点降低,可以测定溶质的分子量,并且准确度优于利用凝固点降低,可以测定溶质的分子量,并且准确
11、度优于沸点升高法,实验误差相应较小,而且在凝固点时,溶液中有沸点升高法,实验误差相应较小,而且在凝固点时,溶液中有晶体析出,现象明显,容易观察,因此利用凝固点降低测定分晶体析出,现象明显,容易观察,因此利用凝固点降低测定分子量的方法应用很广。此外,溶液的凝固点降低在生产、科研子量的方法应用很广。此外,溶液的凝固点降低在生产、科研方面也有广泛应用。例如在严寒的冬天,汽车散热水箱中加入方面也有广泛应用。例如在严寒的冬天,汽车散热水箱中加入甘油或乙二醇等物质,可以防止水结冰;食盐和冰的混合物作甘油或乙二醇等物质,可以防止水结冰;食盐和冰的混合物作冷冻剂,可获得冷冻剂,可获得22.4的低温。的低温。溶
12、剂溶剂T Tf f/K/KK Kf f/(K/(Kkgkgmolmol-1-1)T Tb b/K/KK Kb b/(K/(Kkgkgmolmol-1-1)水水273.0273.01.861.863733730.5120.512苯苯278.5278.55.105.10353.15353.152.532.53环己烷环己烷279.5279.520.2020.20354.0354.02.792.79乙酸乙酸290.0290.03.903.90391.0391.02.932.93氯仿氯仿333.19333.193.633.63萘萘353.0353.06.906.90491.0491.05.805.80樟
13、脑樟脑451.0451.040.0040.00481.0481.05.955.95半透膜半透膜糖水糖水溶液的渗透压溶液的渗透压(4 4)溶液的渗透压)溶液的渗透压 如图所示,这种让溶剂分子通过半透膜的单方向的扩散过如图所示,这种让溶剂分子通过半透膜的单方向的扩散过程称为渗透。程称为渗透。由于渗透作用,蔗糖溶液的体积逐渐增大,垂直由于渗透作用,蔗糖溶液的体积逐渐增大,垂直的细玻璃管中液面上升,因而静水压随之增加,这样单位时间的细玻璃管中液面上升,因而静水压随之增加,这样单位时间内水分子从溶液进入纯水的个数也就增加。当静水压达到一定内水分子从溶液进入纯水的个数也就增加。当静水压达到一定数值时,单位
14、时间内,水分子从两个方向穿过半透膜的数目彼数值时,单位时间内,水分子从两个方向穿过半透膜的数目彼此相等,这时体系达到渗透平衡,玻璃管内的液面停止上升,此相等,这时体系达到渗透平衡,玻璃管内的液面停止上升,渗透过程即告终止。这种刚刚足以阻止发生渗透过程所外加的渗透过程即告终止。这种刚刚足以阻止发生渗透过程所外加的压力叫做溶液的渗透压。压力叫做溶液的渗透压。19世纪世纪80年代,范特霍夫对当时的实验数据进行归纳比较,年代,范特霍夫对当时的实验数据进行归纳比较,发现稀溶液的渗透压与浓度、温度的关系,与理想气体状态方发现稀溶液的渗透压与浓度、温度的关系,与理想气体状态方程相似,可表示为:程相似,可表示
15、为:=(n/v)RT2、分配定律、分配定律(1)分配定律)分配定律 在一定温度下,一种溶质分配在互不相溶的两种溶剂中的在一定温度下,一种溶质分配在互不相溶的两种溶剂中的浓度比值是一个常数,这个规律就称为分配定律,其数学表达浓度比值是一个常数,这个规律就称为分配定律,其数学表达式为:式为:K=cA/cA K K为分配系数;分子和分母分别为溶质为分配系数;分子和分母分别为溶质A A在溶剂在溶剂和和中的溶解度。中的溶解度。(2)萃取分离)萃取分离 萃取分离法是利用一种与水不相溶的有机溶剂与试液一起萃取分离法是利用一种与水不相溶的有机溶剂与试液一起震荡,使某组分转入有机相,另外的组分留在水相,从而达到
16、震荡,使某组分转入有机相,另外的组分留在水相,从而达到分离的目的。溶剂萃取的实质是物质在互不相溶的两种溶剂中分离的目的。溶剂萃取的实质是物质在互不相溶的两种溶剂中的分配差异。萃取过程是物质在两相中溶解过程的竞争,服从的分配差异。萃取过程是物质在两相中溶解过程的竞争,服从相似相溶原理。萃取分离的主要仪器是分液漏斗。具体操作如相似相溶原理。萃取分离的主要仪器是分液漏斗。具体操作如下:将试液置于下:将试液置于60 125mL的梨形分液漏斗中,加入萃取溶的梨形分液漏斗中,加入萃取溶剂后立即震荡,使溶质充分转移至萃取溶剂中。静置分层,然剂后立即震荡,使溶质充分转移至萃取溶剂中。静置分层,然后将两相分开。
17、在实际工作中,常用萃取百分率后将两相分开。在实际工作中,常用萃取百分率E来表示萃取来表示萃取的完全程度。萃取百分率是物质被萃取到有机相中的比率。的完全程度。萃取百分率是物质被萃取到有机相中的比率。萃取时,为提高萃取效率,通常采用萃取时,为提高萃取效率,通常采用“少量多次少量多次”的方法。的方法。0KVVVWWMn=m0()式中式中K为分配系数,为分配系数,K=wAAcc0,分母和分子分别为溶质,分母和分子分别为溶质A在水中和萃取剂中的浓度。在水中和萃取剂中的浓度。3、溶解度原理(相似相溶原理)、溶解度原理(相似相溶原理)限于理论发展水平,至今我们还无法预言气体、液体、固限于理论发展水平,至今我
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