《溶液和胶体》PPT课件.ppt
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1、2023/7/19,第一章 溶液和胶体,1.1 物质聚集状态 1.2 分散系 1.3 溶液的浓度 1.4 稀溶液的依数性 1.5 胶体溶液 1.6 乳状液,2023/7/19,1.1 物质聚集状态,一、气体 1、理想气体状态方程 2、道尔顿分压定律 二、液体 三、固体,2023/7/19,理想气体:分子不占体积 分子间无相互作用,实际气体:分子有体积 分子间有相互作用,低压(低于数百千帕)高温(273K),一、气体 1、理想气体状态方程,2023/7/19,理想气体状态方程,pV=nRT R 摩尔气体常数,R=8.314 kPaLK-1mol-1=8.314 Pam3K-1mol-1=8.31
2、4 JK-1mol-1在标准状态下,p=101.325kPa,2023/7/19,理想气体状态方程应用,计算p,V,T,n四个物理量之一:pV=nRT计算气体摩尔质量:,计算气体密度:,2023/7/19,混合气体的总压力等于各组分气体分压之和,分压:各组分气体单独 占有整个体积时的压强,2、道尔顿分压定律,2023/7/19,混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。,p=p1+p2+=pi,x i i的摩尔分数,分压定律,2023/7/19,分压定律的应用,。,氢气+水蒸气,盐酸,锌,p(总压),p,p,2023/7/19,二、液体 有流动性。蒸气压、沸点、凝固点等。三、固体 有固定
3、形状。物质以固、液、气三态存在。,2023/7/19,1.2 分散系,一、分散系的概念二、分散系的分类三、分散度和比表面积,2023/7/19,一、分散系的概念,分散系:一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种 物质里所形成的体系分散质:被分散的物质,一般为数量少的一相分散剂:把分散质分散开来的物质,一般为数量多的 一相,2023/7/19,表1 按物质聚集状态分类的分散系,二、分散系的分类,2023/7/19,表2 按分散质颗粒大小分类的分散系,2023/7/19,相,2023/7/19,三、分散度和比表面积1、分散度2、比表面积:L愈小,S 0愈大,表明系统的分散度愈高,L,2023/7/1
4、9,1.3 溶液的浓度,一、确定基本单元的原因和方法二、质量分数三、物质的量浓度四、质量摩尔浓度五、物质的量分数,2023/7/19,一、确定基本单元的原因和方法(1)确定基本单元的原因 分析化学中滴定分析的主要依据是等物质的量规则:在化学计量点时,各物质基本单元的物质的量相等。其关键在于基本单元的确定。例:HCl+NaOH=NaCl+H2O 按等物质的量规则:n(HCl)=n(NaOH),2023/7/19,例:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 如基本单元选 H2SO4和 NaOH n(H2SO4)n(NaOH)n(H2SO4)/n(NaOH)=要使等物质的量规则成立,就要选择
5、合适的基本单元。,2023/7/19,(2)确定基本单元的方法基本单元的选择,一般是以化学反应的计量关系为依据的。在酸碱滴定中,以得失1mol H+为标准,确定酸碱的基本单元。,2023/7/19,例:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 2mol 的NaOH得到2mol H+,即1mol NaOH得到 1mol H+碱的基本单元应为(NaOH)1mol H2SO4失去2mol H+,酸的基本单元为(1/2H2SO4)等物质的量规则:n(1/2H2SO4)=n(NaOH),2023/7/19,在氧化还原反应中,以得失1mol电子为标准,确定氧化剂和还原剂的基本单元。例:Cr2O72-
6、+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O 6mol Fe2+失去6mol电子,被氧化为 6mol Fe3+,即 1mol Fe2+失去1mol电子。还原剂的基本单元为(Fe2+)1mol Cr2O72-得到6mol 电子 氧化剂的基本单元为(1/6 Cr2O72-)等物质的量规则:n(Fe2+)=n(1/6 Cr2O72-),2023/7/19,3.同物质,不同基本单元物质的量间的关系例:已知硫酸的质量为147g,计算n(1/2H2SO4),n(H2SO4),n(2H2SO4)。解:已知m=147g M(1/2H2SO4)=49 g mol-1M(H2SO4)=98 g mol-1
7、M(2H2SO4)=196 g mol-1由 公式可计算n(1/2H2SO4)=m/M(1/2H2SO4)=147/49=3mol n(H2SO4)=m/M(H2SO4)=147/98=1.5mol n(2H2SO4)=m/M(2H2SO4)=147/196=0.75mol显然:n(H2SO4)=1/2 n(1/2H2SO4)=2 n(2H2SO4),2023/7/19,推广之:n(B)=b n(b B)当体积一定时:c(B)=b c(b B),2023/7/19,二、质量分数 100份质量的溶液中所含溶质的质量份数称为该溶液的质量分数浓度。用B 表示。m溶质(g)B=100%m溶液(g),2
8、023/7/19,三、物质的量浓度 单位体积的溶液中所含溶质的物质的量,用 CB 表示,单位:mol.L-1 nB(溶质 mol)m(溶质 g)CB=V(溶液 L)M.V,2023/7/19,四、质量摩尔浓度 在 1 kg 溶剂中所含有溶质的物质的量,用 bB,单位:mol.Kg-1 nB(溶质 mol)bB=mA(溶剂 kg),2023/7/19,五、物质的量分数 溶液中某种组分(溶质B或溶剂A)的物质的量同溶液的总的物质的量之比称为物质的量分数,用 X nA nB XA=XB=nA+nB nA+nB,2023/7/19,例1:0.288g 某溶质溶于15.2g水中,所得溶液为 0.221m
9、ol.kg-1,求该 溶质的摩尔质量。解:m(溶质)=0.288g,m(溶剂)=15.2g,bB=0.221mol.kg-1,M=?bB=n=bB m(溶剂)=0.221 15.2 10-3=3.359 10-3 M=85.73,2023/7/19,例2:某种乙醇的水溶液是由3mol的水和2mol的乙醇(CH3CH2OH)组成,求水和乙醇的物质的量分数。,2023/7/19,例3:在298.15K时,质量分数为 0.0947 的硫酸溶液,其密度为1.0603 103 Kg.m-3。试求(1)硫酸的质量摩尔浓度;(2)硫酸的物质的量浓度;(3)硫酸的摩尔分数。,溶液浓度之间的相互换算:通过 密度
10、,2023/7/19,解:bB=1.067 mol.kg-1 C=1.024 mol.L-1 x=0.01886 x=0.01886,作业:P28 13,2023/7/19,1.4 稀溶液的依数性,一、水的相图二、稀溶液的依数性 1、溶液的蒸气压下降 2、溶液的沸点升高 3、溶液的凝固点下降 4、渗透压三、强电解质溶液简介,2023/7/19,2023/7/19,三个区:AOB为气相区,AOC位液相区,BOC为固相区。三条线:OA曲线称为水的蒸气压曲线,OB曲线称为冰的蒸气 压曲线,OC曲线称为水的凝固点曲线。一个点:三条曲线交于O点,它代表冰、水、水蒸气三相平衡 的温度压力条件,称为水的三相
11、点。其温度为 273.16K,压力为610.5Pa。要确定水的状态,必须同时指明温度和压力。,一、水的相图,2023/7/19,二、稀溶液的依数性 1、溶液的蒸气压,1)纯水的蒸气压,水的饱和蒸汽压:平衡时水面上的蒸汽压力,初始:v蒸发 v凝聚平衡:v蒸发=v凝聚,2023/7/19,2)稀溶液的蒸气压,大于,拉乌尔定律:p=p.xA在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压(p)等于纯溶剂的蒸气压(p)与溶液中溶剂的摩尔分数(XA)的乘积。,p=p p=p(1 XA)=p.XB,对植物抗旱的意义(当外界气温发生变化时植物细胞内会生成可溶性碳水化合物,从而细胞液浓度增大),2023/7/19,
12、?问题,一封闭箱处于恒温环境中,箱内有两杯液体,A杯为纯水,B杯为蔗糖水溶液。静置足够长时间后,会发生什么变化?,2023/7/19,2023/7/19,2、溶液的沸点,2023/7/19,应用1 利用沸点升高现象可以测定某些物 质的摩尔质量M。应用2 利用沸点升高现象可以鉴别液体的 纯度。大多数纯液体都有固定的沸点,如液体 含有杂质,它们的沸点就会升高,通过 测定沸点值即可鉴定液体纯度。,2023/7/19,p液p固:液相 固相,p液p固:固相 液相,3、溶液的凝固点,2023/7/19,溶液的凝固点下降示意图,对植物抗寒的意义 防冻液(甘油、乙二醇),2023/7/19,4、渗透压,半透膜
13、:溶剂可以通过,溶质不可以通过(细胞膜,肠衣,牛皮纸,萝卜皮),渗透:溶剂分子通过半透膜的自动扩散,2023/7/19,渗透平衡:膜两侧水分子的渗透速度相等,渗透压:维持渗透平衡 所施加的压力,pp渗 纯水 溶液 反渗透,2023/7/19,渗透现象产生原因:溶液的蒸气压小于纯溶 剂的蒸气压。产生的条件:1)有半透膜存在;2)半透膜两边溶液浓度不同。.V=nRT=CRT:Pa、K Pa;V:m3、L;R:8.314J.mol-1.K-1 T:K;n:mol,2023/7/19,植物细胞汁的渗透压可达 20105Pa人体血液平均的渗透压为 7.7105Pa食物过咸、排汗过多,组织中的渗透压升高淡
14、水中游泳时,眼球容易“红胀”静脉注射或输液时采用“等渗液”:0.9%的生理盐水;5.0%的葡萄糖溶液,2023/7/19,p,p,反渗透法净化水,2023/7/19,渗透压的意义,水分在动植物体内的输送 医学上的等渗溶液 溶血 胞浆分离 测定溶质的相对分子质量,问题,*静脉注射液的配制;盐碱地不利于植物生长;农作物施肥后必须立即浇水;淡水鱼不能在海水中养殖。*反渗透的应用:海水淡化,污水处理,2023/7/19,解:tf=177.880C 175.340C=2.54 tf=Kf.bB bB=n/m剂=m/M.m剂 M=81.94,例4:纯樟脑的凝固点为 177.880C。在相同条件下,1.08
15、mg 某物质与 0.206g 樟脑组成溶液,若此溶液的凝固点为 175.340C 樟脑的 Kf=39.7 K.kg.mol-1,求该物质的摩尔质量。,2023/7/19,例5:370C时血液的渗透压为 775Kpa,与血液具有同样渗透压的葡萄糖静脉注射液的浓度是多少?解:=CRT C=/RT=0.3006 mol.L-1(注意单位),2023/7/19,例6:某水溶液的凝固点是-1.00,求:1)水溶液的沸点,2)此溶液在0 时的渗透压。,2023/7/19,解:1)纯水的凝固点为 273.15K tf=273.15(1.00 0C+273.15)=1.00 K tf=Kf.bB tb=Kb.
16、bB tf/Kf=tb/Kb tb=tf.Kb/Kf=1.00 0.512/1.86=0.275 K tb=373.425 K 2)bB=tf/Kf=1.00/1.86=0.538=CRT bB.RT=0.538 8.314 273.15=1221.78 Kpa(注意单位),2023/7/19,例7.在25时,将2g某化合物溶于1000g水中的渗透压与同温下将0.8g葡萄糖(C6H12O6)和1.2g蔗糖(C12H22O11)溶于1000g水中的渗透压相等。求(1)此化合物的分子量(2)此化合物的沸点和凝固点(3)此化合物的蒸汽压下降(25时水的蒸汽压为3.17kPa,稀溶液的密度近似为1gm
17、ol-1),2023/7/19,作业:P28 14、15、16、18,2023/7/19,三、强电解质溶液简介 电解质稀溶液的依数性与拉乌尔定律有很大偏离,其实验值大于计算值。电解质溶于水后电离成阴阳离子,而使溶液中溶质的粒子总数增加。如完全电离,则应成倍增加,实验值和 计算值却不成倍数,就是因为电解质在水中没有完全电离。,2023/7/19,离子互吸学说:强电解质溶于水后虽然是完全电离的,但是由于离子间的相互作用,使得离子在溶液中并不是完全自由的。,离 子 氛,2023/7/19,活度、活度系数和离子强度 由于强电解质溶液中的阴阳离子间的相互作用,使得强电解质溶液的浓度似乎降低了。活度就是有
18、效浓度=.C 溶液中离子浓度越大、离子电荷越高,即离子强度(I=0.5 Ci.Zi2)越大,离子之间的相互牵制作用就越强,活度与浓度的差异就越大。,2023/7/19,例题 例1:试比较浓度均为1molKg-1的NaCl、H2SO4、C6H12O6(葡萄糖)溶液蒸汽压的高低,沸点高低、凝固点高低和渗透压大小。解:分析:对于同浓度的电解质稀溶液和非电解质稀溶液,由于电解质的解离使溶液中溶质离子数目总大于非电解质溶液中的溶质离子数目,故其蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压的数值也都比同浓度的非电解质稀溶液的相应数值要大。,2023/7/19,因此:对同浓度的溶液,其蒸汽压大小和凝固点高低顺序
19、为:非电解质溶液弱电解溶液AB型强电解质溶液A2B或AB2型电解质溶液沸点高低和渗透压大小顺序正好相反则 蒸汽压:P(H2SO4)P(NaCl)P(C6H12O6)凝固点:tf(H2SO4)tf(NaCl)tf(C6H12O6)沸 点:tb(H2SO4)tb(NaCl)tb(C6H12O6)渗透压:(H2SO4)(NaCl)(C6H12O6),2023/7/19,例2:下面几种溶液0.1 molL-1Al2(SO4)3 0.2molL-1CuSO40.3molL-1NaCl 0.3molL-1CO(NH2)2(尿素)按溶液的凝固点由高到低排列,顺序正确的是:A:B:C:D:,C,2023/7/
20、19,例3:拉乌尔定律适应的对象是。难挥发非电解质稀溶液例4:稀溶液依数性的的核心性质是:A:溶液的沸点升高 B:溶液的凝固点下降。C:溶液具有渗透压 D:溶液的蒸汽压下降 D,2023/7/19,一、是非题,所有非电解质的稀溶液,均具有稀溶液的依数性。难挥发非电解质稀溶液的依数性不仅与溶质种类有关,而且与溶液的浓度成正比。,1、常压下,难挥发物质的水溶液沸腾时,其沸点()A、100C B、高于100C C、低于100C D、无法判断,二、选择题,2023/7/19,2、浓度均为0.1molkg-1的蔗糖、HAc、NaCl和Na2SO4水溶液,其中蒸气压最大的是()A、蔗糖 B、HAc C、N
21、aCl D、Na2SO4,3、下列水溶液中凝固点最低的是()A、0.2molL-1C12H22O11 B、0.2molL-1HAc C、0.1molL-1NaCl D、0.1molL-1CaCl2,2023/7/19,溶解3.28g硫于40.0g苯中,苯溶液沸点升高了0.810。若Kb2.53,问在此溶液中硫分子是由几个硫原子组成的。,三、计算题,即此溶液中硫分子是由8个硫原子组成的。,2023/7/19,1.5 胶体溶液,一、界面化学简介二、溶胶的性质三、胶团结构四、溶胶的稳定性和聚沉,2023/7/19,一、界面化学简介 1、表面张力 表面层质点能量比内部质点能量高出的部分称表面自由能越高
22、,系统越不稳定。液体物质都有自动降低表面能的能力。,2023/7/19,2、表面吸附(1)吸附的含义:吸附:物质表面吸住周围介质中的粒子(分子、原子、离子以及它们的特定组合等)的过程。吸附剂:具有吸附能力的物质称为。如活性炭、硅胶、胶体等。吸附能力与比表面有关,比表面越大,吸附能力越强吸附质:被吸附的物质称为。吸附可改善表面质点的受力情况,减低它的表面自由能。,2023/7/19,(2)吸附的种类 1固体对气体的吸附 吸附剂(固)+吸附质(气)吸附剂吸附质+吸附热 吸附平衡:吸附速率解吸速率(动态平衡,吸附达到了饱和)吸附量:吸附平衡时,每克吸附剂所吸附的吸附质的 物质的量。吸附热:吸附过程所
23、放出的热。,2023/7/19,例如,活性炭吸附冰箱中的异味再如,接触法制备硫酸,SO2、O2和催化剂V2O5先吸附后反应。,2023/7/19,2固体在溶液中的吸附 分子吸附 分子吸附:固体吸附剂在非电解质或弱电解质溶液中的吸附主要为分子的吸附 吸附规律:相似相吸(极性吸附剂易吸附极性分子,非极性吸附剂易吸附非极性分子)例如:活性炭吸附苯(非极性)硅胶吸附乙醇(极性),2023/7/19,离子吸附 固体吸附剂在强电解质溶液中的吸附主要是离子吸附,即固体表面吸附的是离子。、离子选择吸附 离子选择吸附:固体吸附剂有选择地吸附溶液中的某种离子,这种吸附称。,2023/7/19,离子选择吸附的原则:
24、优先吸附与吸附剂组成相关或性质相似的离子。(易在表面形成难电离、难溶解状态,并且形成同晶格结构)例如:AgI在 AgNO3 溶液中选择吸附Ag+,AgI在 KI 溶液中选择吸附I。离子选择吸附对溶胶粒子带电,并形成双电层结构,从而说明溶胶稳定性方面有重要应用。,2023/7/19,、离子交换吸附 离子交换吸附:固体吸附剂吸附一种离子的同时释放出等电量的其他同号电荷离子的过程称。离子交换剂:能进行离子交换吸附的吸附剂称。如离子交换树脂,2023/7/19,离子交换树脂(有机高分子化合物):阳离子交换树脂:含有-SO3H、-COOH。基团中H+可与Ca2+、Mg2+、Na+、K+等阳离子进行交换。
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