無極及分析化學(xué)第一章

1、 Inorganic （2） 質(zhì)量摩爾濃度; （3） 摩爾分?jǐn)?shù)； 5) ) 濃度的相互換算 解: : 1 3 )( 76. 6 98 1038. 1%48% Lmol LVM mlV Bc B (1) 1 76. 6 38. 1/100 100098/48 Lmol V n Bc 0.851 0.15 52/1848/98 48/98 BA B xx x（3） 1 )( )( 42. 91000 52 98/48 1000 kgmol W n Bb A B （2 2） 1.3. 稀溶液的依數(shù)性 (colligative properties) 2) 沸點(diǎn)升高 Boiling point ele

2、vation 1) 蒸氣壓下降 Decrease of vapor pressure 3) 凝固點(diǎn)下降 Freezing point lowering 4) 滲透壓 Osmotic pressure 1. 依數(shù)性： 只與溶質(zhì)所含粒子的數(shù)目有關(guān)，而與 溶質(zhì)的本性無關(guān)。（稀溶液的通性） 2. 溶液的蒸氣壓下降 1)1) 蒸氣壓 vapor pressure 當(dāng)蒸發(fā)速率與凝結(jié)速 率相等時(shí)，液體上方 的蒸氣所具有的壓力 稱為液體的飽和蒸氣 壓（簡(jiǎn)稱蒸氣壓）。 ppp * 蒸 發(fā) 凝 聚 2) 溶液的蒸氣壓下降 在一定溫度下, ,溶液的蒸 氣壓總是低于純?nèi)軇┑?蒸氣壓，稱為溶液的蒸 氣壓下降。. . D

3、ecrease of solution vapor pressure 溶液蒸氣壓下降的原因： A.A.溶液表面溶劑分子數(shù)減少；B.B.形成溶劑化分子； p T 0.1molkg-1 0.2molkg-1 純水 3) Raoult (拉烏爾) 定理 在一定溫度下， 稀溶液的蒸氣壓 與溶液中溶劑的 摩爾分?jǐn)?shù)成正比 . . A xpp * 1 BA xx 對(duì)于兩組分溶液 BB xppxpp *)1 (* B xpppp * )( * )( )( BbK m n MPP A B A Raoult 定律又可表述為：在一定溫度下， 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降, ,近 似地與溶質(zhì)B B的質(zhì)量摩爾濃度成

4、正比, ,而與 溶質(zhì)的本性無關(guān)。 例3.計(jì)算293K時(shí)，17.1g蔗糖溶于1000 g水中，溶液的蒸汽壓下降值。 解：293K時(shí)，P*(H2O)=2.33kPa 4 100 .9)( Bx kPaxPP B 3* 101 . 2 或 kPaBbKP 3 101 . 2)( M(B)=342g.mol-1 只適用于難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液 3. 溶液的沸點(diǎn)升高 boiling point elevation Tb p T Tb* P外 1)1) 沸點(diǎn) boiling point 液體的沸點(diǎn)是該液體 的蒸氣壓等于外界大 氣壓時(shí)的溫度Tb 純水 蔗糖 Kb 為沸點(diǎn)升高常數(shù) Ebullioscopic

5、constant (1).(1).計(jì)算溶液的沸點(diǎn) 2) 溶液的沸點(diǎn)升高： 3)3)沸點(diǎn)升高的應(yīng)用 * (B) bbbb TTTK b 溶液的沸點(diǎn)與純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)之差 它只與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比, , 而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 例4. 在100克水中溶解4.56克尿素, 計(jì) 算此溶液的沸點(diǎn). 0.76mol/kg 10060.0 10004.56 (B) b解： bbbTTT * KTb39. 076. 0512. 0 K39.37339.0373 例5. 將0.40g葡萄糖溶于20.0g水中,測(cè)得 溶液的沸點(diǎn) 為100.056 ,計(jì)算葡萄糖的摩爾質(zhì)量. 解： 0.40/M 葡萄糖 20/1000

6、 b 葡萄糖= Tb = 0.056 = Kb b 葡萄糖 M 葡萄糖 = 182.9 gmol-1 (2) 測(cè)定難揮發(fā)非電解質(zhì)的摩爾質(zhì)量 4. 溶液的凝固點(diǎn)下降 freezing point lowering 1) 凝固點(diǎn)： freezing point TfTf p T 液體的蒸氣壓與 固體蒸氣壓相等， 兩相平衡共存時(shí) 的溫度。 * 純水 蔗糖 冰 (1) 溶液的凝固點(diǎn) ： (Tf ) K Kf f為凝固點(diǎn)下降常數(shù). .Cryoscopic constant Tf =Tf*- Tf = Kfb(B) 溶液的蒸氣壓與固態(tài)純?nèi)軇┑恼魵?壓平衡時(shí)的溫度。 (2) (2) 溶液的凝固點(diǎn)下降： 純?nèi)?/p>

7、劑的凝固點(diǎn)與溶液凝固點(diǎn)之差 它只與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比, , 而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 2) ) 沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降的原因： 溶液的蒸氣壓下降。 3) 凝固點(diǎn)下降的應(yīng)用： (1) 解釋植物的抗旱性與耐寒性等現(xiàn)象； (2) 計(jì)算溶液的凝固點(diǎn)； (3) 測(cè)定難揮發(fā)非電解質(zhì)的摩爾質(zhì)量； 解: 1000/20 /40.0 葡葡萄萄糖糖 葡葡萄萄糖糖 M b 例6. 將0.40g葡萄糖溶于20.0g水中,測(cè)得溶液 的凝固點(diǎn)為-0.207 ,計(jì)算葡萄糖 的摩爾質(zhì)量 . K207.0207.00 fT 20 100040.0 86.1207.0 葡葡萄萄糖糖 M 1 mol179.7g 葡萄糖 M 1.

8、0的水溶液中加入一塊冰，有何現(xiàn)象？ 2. 蒸氣壓下降，沸點(diǎn)升高，凝固點(diǎn)降低均 可用來測(cè)分子量，哪一何種方法最好？ 思 考 題： 5.溶液的滲透壓 osmotic pressure 溶劑分子通過半透 膜進(jìn)入溶液的自動(dòng) 擴(kuò)撒過程。 1)1)滲透現(xiàn)象 Osmosis 為了維持滲透平衡向溶液所施加的最小外壓。 在溶液上方施加一外壓P P, , 使半透膜兩邊溶 劑分子進(jìn)出的速率相等時(shí)，體系所處的狀態(tài)。 2)滲透平衡 3) )滲透壓 4) )產(chǎn)生滲透現(xiàn)象的條件 有半透膜的存在； 膜兩邊的溶液存在濃度差； 113 113 molKdm8.314kPa molKm8.314Pa R )()(BbBc 稀稀水水

9、溶溶液液中中 RTBbRTBc)()( 5) Vant Hoff 定律 V = nRT = nRT/V = cRT 植物的細(xì)胞 6) 高滲、低滲、等滲溶液 例7. 含有5gL-1某可溶性多糖的水溶液, 在278 K時(shí)滲透壓為3.24kPa.求該多糖 的摩爾質(zhì)量。 7)7)滲透壓的應(yīng)用 解釋動(dòng)植物的生命現(xiàn)象. . 計(jì)算高分子化合物的摩爾質(zhì)量. . 1 B 113 B 1 mol3568g 278KmolKm8.314Pa L5g 3.24kPa M M 解: : C0.026 Lmol101.4 3567 5 13 Bff B cKt c 故滲透壓法測(cè)大分子的摩爾質(zhì)量比凝固 下降法更靈敏。 例8

10、. 293K時(shí)葡萄糖(C6H12O6)15g溶于200g 水中求該溶 液的蒸汽壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和滲透 壓.已知293K時(shí)水 的 p*=2333.14Pa。 解: : b葡萄糖= n葡萄糖/0.2 =0.417 molkg-1 n葡萄糖= 15/180=0.0833 mol n水 =200/18.02=11.10 mol x葡萄糖=0.0833/(0.0833+11.10) 0.0833/11.10=7.410-3 p = p*x水= p*(1-x葡萄糖) =2333.14(1-7.510-3)=2315.90Pa Tb = Kbb(B)=0.5120.417=0.21K Tb =373+0.2

11、1=373.21K Tf = Kfb(B)=1.860.417=0.78K Tf =273-0.78=272.22K = b(B)RT=0.4178.314293 =1015.8kPa 思 考 題： 1 1 參天的大樹，如何從土壤中獲得水份？ 2 2 施肥過多，植物會(huì)燒死？ 3 3 淡水魚游到海水中能活嗎？ 1.溶膠的基本特征 1) 溶膠是多相體系 . 1.4 膠體溶液 2) 分散度高，比表面大. S0 = A / V L=1cm n=1 S=6cm-2 L=0.5cm n=8 S=12cm-2 L=0.1cm n=1000 S=60cm-2 L=100nm=10-5cm n=1015 S=6

12、105cm-2 L=1nm =10-7cm n=1021 S=6107cm-2 colloid 表面粒子比內(nèi)部粒子的能 量高, ,高出的那部分能量稱 為表面能。 固體界面示意圖 2.表面性質(zhì) S 比表面能( (表面張力) ) 總表面積S S 3)3)不穩(wěn)定，易聚沉. . 1) 表面能高 小顆粒合并成大顆粒 降低S S0 0 通過吸附, ,使剩余引力有所 飽和 減少表面張力 降低表面能 ( (使體系穩(wěn)定) ) 2) 吸附性強(qiáng) 分子吸附 固體吸附劑在非電解質(zhì)或弱電解質(zhì) 溶液中的吸附。 特點(diǎn): : 相似相吸 吸附 adsorption 一種物質(zhì)自動(dòng)聚集到另一種物質(zhì)界面 上的過程。 吸附 質(zhì) 吸附 劑

13、 B. B. 離子交換吸附 A. A. 離子選擇性吸附 規(guī)律： 優(yōu)先吸附與組成有關(guān)的離子。 特點(diǎn): : 吸正帶正、吸負(fù)帶負(fù) eg eg AgNO3+KBr=AgBr(溶膠)+KNO3 吸附劑與溶液之間的離子交換, ,稱為 離子交換吸附。 吸附劑在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中對(duì)離子的吸附。 離子吸附 例: 粘土顆粒帶負(fù)電,表面存在可交換的陽離子 Ca2+(Mg2+.K+.Na+),當(dāng)施入銨態(tài)氮肥時(shí),NH4+ 即 與膠粒表面的 Ca2+ 發(fā)生交換: 2 Ca 4NH 特點(diǎn)： 可逆過程 4NH 2 Ca 4NH 4NH 1) 光學(xué)性質(zhì)Tyndall現(xiàn)象 將一束光照射到透明的溶膠上, ,光線垂直方向 上可以觀察到一

14、條發(fā)亮的光柱。 2.溶膠的性質(zhì) ( (溶膠特有) ) 2) 動(dòng)力學(xué)性質(zhì) Brown運(yùn)動(dòng) Brown運(yùn)動(dòng)是分散劑分子 以不同大小和不同方向的 力對(duì)膠體粒子不斷撞擊而 產(chǎn)生的，由于受到的力不 平衡，所以連續(xù)以不同方 向、不同速度作不規(guī)則運(yùn) 動(dòng)。 電泳 外電場(chǎng)下，分散質(zhì)在分散 劑中定向移動(dòng)。 粘 土 +- 負(fù)極: :水面上升, ,清澈。 正極: :水面下降, ,混濁， 粘土顆粒帶負(fù)電 3) 電學(xué)性質(zhì) 電滲 外電場(chǎng)下，固相不動(dòng)， 分散劑定向移動(dòng)。 3.溶膠粒子帶電原因 1)1) 吸附帶電選擇吸附與其組成 有關(guān)的離子。 例1. 氫氧化鐵溶膠是通過三氯化鐵 在沸水中水解而制成的。 FeCl3+3H2O=

15、Fe(OH)3+3HCl Fe(OH)3+ HCl=FeOCl+2H2O FeOCl=FeO+Cl- FeO+吸附在Fe(OH)3膠粒的表面 使之帶正電。 例2. 將硫化氫氣體通入飽和砷酸溶液中制 備硫 化砷溶膠. 2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2O H2S=H+HS- 硫化砷溶膠優(yōu)先吸附HS-而帶負(fù)電。 HSiO3-,SiO32-留在膠粒表面使之帶負(fù)電。 2 33 3 32 SiOHHSiO HSiOHSiOH 例：硅膠離解: : 2) 離解帶電溶膠表面離解, 使 膠粒帶電。 Fe(OH)3m FeOFeO+ + FeOFeO+ + FeOFeO+ + FeOFeO+ + FeO

16、FeO+ + FeOFeO+ + FeOFeO+ +FeOFeO+ + FeOFeO+ + FeOFeO+ + ClCl- - ClCl- - ClCl- - ClCl- -ClCl- - ClCl- - Cl-Cl- ClCl- - ClCl- - ClCl- - ClCl- - ClCl- - 膠核 膠團(tuán) 吸附層 擴(kuò)散層 膠粒 4. 膠團(tuán)結(jié)構(gòu) 膠核 電位離子反離子 吸附層 擴(kuò)散層 膠粒 膠團(tuán) Fe(OH)3m . nFeO+ . (n-x)Cl-x+ . xCl- 反離子 例1. 由H2S和H3AsO3制備As2s3溶膠,且 H2S過量.寫出其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)。 解： HH)(HSSAs H,HS

17、 x m32 xxnn 為為反反離離子子為為電電位位離離子子 例2. 由BaCl2和k2SO4溶液反應(yīng)制備溶膠,若是 k2SO4溶液過量,寫出該溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式。 BaCl2+K2SO4=BaSO4 溶膠+2KCl ( BaSO4 ) m n SO42- 2(n-x)K+2x- 2xK+ 或( BaSO4 ) m n SO42- (2n-x)K+x-xK+ 解： 電解質(zhì)K2SO4為該溶膠的穩(wěn)定劑。 例2. 為制備帶負(fù)電的AgI溶膠,應(yīng)向25mL 0.016mol.L-1KI溶液中加入多少0.005mol. L- 1AgNO3溶液? 解: AgI溶膠帶負(fù)電,則KI過量: mLx x 80 005

18、. 0016. 025 即加入小于80mL的0.005mol.L-1的AgNO3 , 其膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為: KKIAgIx)xn(n x m 5 . 溶膠的穩(wěn)定性和凝結(jié) 1) 1) 溶膠穩(wěn)定的原因 溶劑化作用 Brown運(yùn)動(dòng) 同種電荷的排斥作用 2) 2) 溶膠凝結(jié)的方法 溶膠被長(zhǎng) 時(shí)間加熱 加入電解質(zhì)( (對(duì) 溶膠的影響最大) ) 溶膠凝結(jié)的因素 溶膠的 相互凝結(jié) 凝結(jié)值 使溶膠在一定時(shí)間內(nèi)開始凝結(jié)的最低濃度. . 單位: mmol 凝結(jié)值越小,凝結(jié)能力越大. NaCl對(duì)As2S3溶膠的聚沉值為51 MgCl2對(duì)As2S3溶膠的聚沉值為0.72 AlCl3對(duì)As2S3溶膠的聚沉值為0.093 影

19、響凝結(jié)值大小的因素 A A、價(jià)數(shù)越高, ,凝結(jié)值越小. .聚沉能力越強(qiáng)。 如：對(duì)于負(fù)溶膠： Al3+Mg2+K+ 對(duì)于正溶膠： PO43-SO42-Cl- B B、水化離子半徑越大，凝結(jié)值越大，聚 沉能力越小。 如，對(duì)負(fù)溶膠： 一價(jià)陽離子的凝結(jié)能力次序?yàn)椋?Cs+Rb+K+Na+Li+ 二價(jià)陽離子的凝結(jié)能力次序?yàn)椋?Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+ + LiLi+ +NaNa+ + K K+ + RbRb+ + CsCs+ + （ 表示金屬離子，虛線表示水化離子） 感 膠 離 子 序 例:混合等體積0.008 mol.L-1 AgNO3溶液和0.005 mol.L-1 K2CrO4溶液制得Ag2CrO4溶膠.寫出該溶 膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式?，F(xiàn)有MgSO4 ,