大学化学1溶液和胶体汇总

第一章溶液和胶体2020/10/2211.1溶液1.2稀溶液的依数性1.3胶体1.1溶液1.1.1分散系分类：分散系类型分散相类型分散相粒子直径主要特征实例真溶液分子或离子1nm(能透过滤纸和半透膜)澄清，透明，均一稳定，无丁达尔现象NaCl溶液，溴水胶体胶粒(分子、离子、原子的聚集体或单个高分子)1nm～100nm(能透过滤纸，不能透过半透膜)均一，较稳定，有丁达尔现象，常透明肥皂水，淀粉溶液，Fe(OH)3胶体粗分散系悬浊液固体颗粒100nm(不能透过滤纸和半透膜)不均一，不稳定，不透明水泥，乳浊液小液滴100nm(不能透过滤纸和半透膜)能透光的浊液有丁达尔现象乳剂水溶液在液态的非电解质溶液中，溶质B的浓度表示法主要有如下四种：1.物质的量分数2.质量摩尔浓度3.物质的量浓度4.质量分数1.1.2溶液组成标度的表示方法1.物质的量分数(molefraction)BxBBdef(nxn总）溶质B的物质的量与溶液中总的物质的量之比称为溶质B的物质的量分数，又称为摩尔分数，单位为1。2.质量摩尔浓度bB（molality）溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为溶质B的质量摩尔浓度，单位是。这个表示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶液，不受温度影响，电化学中用的很多。-1kgmol3.物质的量浓度cB（molarity）也称体积摩尔浓度BdefBncV溶质B的物质的量与溶液体积V的比值称为溶质B的物质的量浓度，或称为溶质B的浓度，单位是，但常用单位是。3mmol3dmmol4.质量分数wB（massfraction）)(BB总mmw溶质B的质量与溶液总质量之比称为溶质B的质量分数，单位为1。1.2稀溶液的依数性2020/10/227物质蒸气压P沸点tb凝固点tf（mmHg,20℃）(℃)(℃)纯水17.510000.5M糖水17.3100.27-0.930.5M尿素溶液17.3100.24-0.94实验现象1.与纯溶剂相比,溶液的蒸气压↓,沸点↑,凝固点↓。2.其上升值或下降值与溶液中溶质的浓度有关,与溶质的本性无关。溶液的通性--蒸气压下降2020/10/2281、蒸气压下降水蒸发凝聚水(g)(l)一定温度下，V蒸发=V凝聚时，此时水面上的蒸气压称为该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压。加入一种难挥发的非电解质束缚一部分高能水分子占据了一部分水的表面P↓蒸汽平衡溶液的通性—Raoult定律2020/10/229在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压(P)等于纯溶剂的蒸气压（PA*）乘以溶液中溶剂的摩尔分数（xA）。1BAxxB*1xppAB**xpppAA即：B*xppA表明：在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶液中溶质的摩尔分数成正比。A*xppABABBnnnxBAAAnnnx溶液的通性—蒸汽压大小的影响因素2020/10/2210液体的本性温度：任何溶液的蒸汽压都随温度而变化易挥发性物质：蒸气压大的物质难挥发性物质：蒸气压小的物质蒸汽压大小的影响因素：[例1]已知293.15K时水的饱和蒸气压为2.338kPa,若在100g水中溶解9g葡萄糖(C6H12O6,M=180g·mol-1),求此溶液的蒸气压。解:n水=m/M=100g/18g·mol-1=5.56moln葡萄糖=m/M=9g/180g·mol-1=0.05mol⊿p=p*·xB=2.338kPa×0.0089=0.021kPap溶液=p*-⊿p=2.338kPa-0.021kPa=2.317kPaxB===0.00890.055.56+0.05nBnA+nB根据p*-p溶液=⊿p和⊿p=p*·xB计算。溶液的通性—凝固点下降2020/10/2212凝固点：某物质的液相蒸汽压与固相蒸汽压相等时的温度。用Tf表示或在一定外压下，物质固、液两相平衡共存时的温度。如：H2O(l)H2O(s)273K,101.3kPaPa5.610O(s)HO(l)H22PP2．液体的凝固点降低（freezingpoint）溶液的通性—凝固点下降的原因2020/10/2213Tf273P(kPa)T(K)水冰溶液AB0.61A：冰-水共存B：冰-溶液共存ΔTfΔTf＝kfbBkf称为凝固点降低常数bB为质量摩尔浓度（mol/Kg）bB=nB/mA,nB为溶质的摩尔数，mA为溶剂的质量是溶液蒸气压下降的直接结果溶液的凝固点降低的原因2020/10/2214溶剂凝固点/Kkf水273.01.86苯278.54.90醋酸289.63.90樟脑452.839.7萘353.06.90溴乙烯283.012.5几种溶剂的凝固点降低常数溶液的通性—溶液的沸点上升的原因2020/10/22153．溶液的沸点上升（boilingpoint）液体的沸点(boilingpoint)当P液=P外，液体沸腾时的温度。溶液的沸点升高是溶液蒸气压下降的直接结果正常沸点：当P外=P标时的液体的沸点。溶液的通性—溶液的沸点上升的数值2020/10/2216101.3P(kPa)373TBT(K)纯水水溶液△Tb∴ΔTb=kb•bBkb称为沸点升高常数溶液的通性—几种溶剂的沸点上升常数2020/10/2217溶剂沸点/KKb水373.00.52苯353.22.53三氯甲烷333.23.63萘491.05.80乙醚307.42.16几种溶剂的沸点上升常数2020/10/2218【解】尿素CO(NH2)2摩尔质量为60g·mol-12.6克尿素的物质的量n=2.6/60=0.0433mol1kg溶剂中尿素的物质的量n=0.0433×1000/50=0.866mol尿素的质量摩尔浓度bB=0.866mol·kg-1ΔTb=Kb·bB=0.52×0.866=0.45℃ΔTf=Kf·bB=1.86×0.866=1.61℃沸点：100℃+0.45℃=100.45℃凝固点：0℃-1.61℃=-1.61℃【例2】2.6克尿素CO(NH2)2溶于50克水中，计算此溶液的凝固点和沸点溶液的通性—应用2020/10/22溶液的沸点上升和凝固点下降的应用：•在汽车、拖拉机的水箱（散热器)中加入乙二醇、酒精、甘油等可使其凝固点降低而防止结冰。•利用凝固点下降，冰和盐的混合物可作冷冻剂。•利用沸点上升原理，工件处理时可以在高于水的沸点的溶液中进行。•因为含杂质的化合物可以看作是一种溶液，因此有机化学试验中常用测定沸点或熔点的方法来检验化合物的纯度。2020/10/2220渗透现象：通过半透膜发生表面上单方面的扩散现象⑴产生条件有半透膜膜两侧有浓度差⑵渗透方向：从稀溶液向浓溶液进行渗透。溶剂(a)渗透现象溶液溶液溶剂(b)渗透压力Π4．溶液的渗透压溶液的通性—渗透压方程2020/10/2221达渗透平衡时溶液液面上的所加的额外压力：渗透压。符号：单位；Pa或kPa渗透压方程V=nBRT或=cBRT电解质溶液=cBRT2020/10/2222【解】（1）Π=cBRTcB=Π/RT=366/[8.314×(273+20)]=1.50×10-1mol·m-3=1.50×10-4mol·dm-3（2）设血红素的摩尔质量为M，•则1.50×10-4mol·dm-3=1.0g/M/0.1dm-3M=1.0/1.50×10-4mol=6.7×104g·mol-1【例3】血红素1.0g溶于水配成100cm3溶液，此溶液在20℃时的透压为366Pa。计算：①溶液的物质的量浓度；②血红素的相对分子质量。溶液的通性—稀溶液的依数性小结2020/10/22231.蒸气压下降3.沸点升高2.凝固点降低4.渗透压力的数值与溶液中质点的个数成正比依数性的含义B*xppAΔTf＝kf•bBΔTb=kb•bB=CBRT第4章酸碱解离平衡和沉淀溶解平衡4.1电解质溶液4.2酸碱理论4.3弱电解质的解离平衡4.4缓冲溶液4.5沉淀溶解平衡4.1电解质溶液电解质是一类重要的化合物。凡是在水溶液中或熔融状态下能解离出离子而导电的化合物称为电解质，它们的水溶液称为电解质溶液（electrolytesolution）。”表示可逆。H+＋Ac–HAc电解质可分为强电解质与弱电解质两大类。在水溶液中能完全解离成离子的电解质称为强电解质。在水溶液中仅部分解离成离子的电解质称为弱电解质。电解质解离成离子的过程称为解离（dissociation）。强电解质NaCl解离方程式：NaCl==Na+＋Cl–弱电解质的解离是可逆的，解离方程式用“4.1.1解离度和解离常数%100未解离前弱电解质浓度解离部分弱电解质浓度）＝解离度（2.解离常数(dissociationconstant)1.解离度（dissociationdegree)定义：表示电解质在水溶液中的解离程度，符号：α。+-θi(A)(B)(AB)ccKc弱电解质AB的解离方程式可以表示如下：ABA+＋B–Kθi称为解离平衡常数，简称为解离常数。它只与弱电解质的本性及温度有关，与弱电解质的浓度无关。解离平衡表达式可表示为：4.2酸碱理论2020/10/22271、酸碱电离理论(阿累尼乌斯酸碱理论）凡是在水中能解离出H+的物质是酸(acid)，能解离出OH-的物质是碱(base)。中和反应的实质是：H++OH--===H2O。局限性无法解释NH3·H2O的弱碱性无NH4OH不适用于非水体系或无溶剂体系NH3(g)+HCl(g)苯NH4Cl(s)H+不能单独存在于水溶液中4.2酸碱理论4.2.1酸碱质子理论凡能给出质子（H+）的物质称为酸。凡能接受质子（H+）的物质称为碱。HCl→H++Cl-HAcH++Ac-NH4+H++NH3H2SO3H++HSO3-HSO3-H++SO32-如：酸碱两性物质H2OHS-酸和碱可以是分子、离子或特定基团。酸与碱具有相对性，没有盐的概念。1.酸碱的定义共轭酸碱对(conjugateacid-basepair)H++B-HBHB-B-[练习1]下列各组物质中属于共轭酸碱对的是()A.H3PO4—H2PO4-B.H3PO4—HPO42-C.H3PO4—PO43-D.H2PO4-—HPO42-E.H2PO4-—PO43-F.HPO42-—PO43-(2)酸碱共轭关系共轭酸共轭碱ADF酸H++碱注意:共轭酸碱对是不能单独存在的半反应。A1B2H+H+或A2B1H3O++Cl-H3O++Ac-NH4++OH-HAc+OH-H3O++NH3HCl+H2OH2O+Ac-HAc+H2OH2O+NH3NH4++H2OH3O++OH-H2O+H2O根据酸碱质子理论,酸碱反应的实质就是在两个共轭酸碱对之间发生质子传递反应。酸1碱2酸2碱1[练习2]根据酸碱质子理论,试判断下列物质中:H2S,CO32-,HCO3-,NH4+,H2O,OH-能作酸的是;能作碱的是;又可作酸又可作碱的是;CO32-,HCO3-,H2O,OH-H2S,HCO3-,NH4+,H2OHCO3-,H2O[练习3]根据酸碱质子理论,下列各组物质中,全是酸的一组是()；全是碱的一组是()。(A)H2S、CO32-、HCO3-;(B)NH4+、H3O+、OH-;(C)HAc、HS-、HCO3-;(D)H2O、CO32-、S2-CD1.水的离子积H2O+H2OH+H3O++OH-化简:H2OH++OH-一、水的离子积和溶液的pH值Kwө=[ceq(H+)/cө]·[ceq(OH-)/cө]ceq(H+)=ceq(OH-)=1.004×10-7mol·L-1在298.15K、纯水中测得：∴Kwө=[ceq(H+)/cө]·[ceq(OH-)/cө]=1.0×10-14水的离子积常数4.3弱电解质的解离平衡2.溶液的酸碱性(pH)pKWӨ=-lg(KWӨ)pH=-lg[ceq(H+)/cӨ]pOH=-lg[ceq(OH-)/cӨ]稀溶液、298.15K时：∵[ceq(H+)/cӨ]·[ceq(OH-)/cӨ]=KWӨ,两边分别取负对数:-lg[ceq(H+)/cӨ]–