水溶液

[ 教学要求 ]
1 ．掌握质量分数、摩尔分数、质量摩尔浓度、质量浓度、物质的量浓度等基本概念及有关计算。
2 ．掌握非电解质稀溶液通性（依数性）：非电解质稀溶液蒸气压下降——拉乌尔定律、沸点升高、凝固点降低、渗透压的概念、及其有关计算。
3 ．掌握电解质和非电解质的基本概念；掌握强电解质溶液理论；
[ 教学重点 ]
1 ．非电解质稀溶液通性。
2 ．强电解质溶液理论。
[ 教学难点 ]
非电解质稀溶液蒸气压下降——拉乌尔定律、沸点升高、凝固点降低、渗透压的概念、及其有关计算
[ 教学时数 ] 4 学时
[ 主要内容 ]
1 ．溶液的浓度（组成量度）：质量分数和摩尔分数、质量浓度、物质的量浓度、质量摩尔浓度的基本概念及其相关计算
2 ．非电解质稀溶液的依数性：非电解质稀溶液的蒸气压下降——拉乌尔定律、溶液的沸点升高及凝固点降低原理及其计算公式应用、溶液的渗透压，渗透压与浓度、温度的关系：
3 ．电解质在水溶液中的存在状态：电解质和非电解质的基本概念；强电解质溶液理论：离子氛、活度和活度系数、离子强度的概念及其计算。
[ 教学内容 ]

8-1 溶液的浓度和溶解度
 
溶液： 凡两种以上的物质混和形成的均匀稳定的分散体系，叫做溶液。
气体溶液、固体溶液、液体溶液
溶解过程： ① 溶质分子或离子的离散过程
② 溶剂化过程
溶液的形成伴随随能量、体积、颜色的变化。
溶液：电解质溶液、非电解质溶液
8-2 非电解质稀溶液通性
难挥发非电解质稀溶液的依数性
稀溶液的依数性：
只与溶液的 浓度 有关，而与溶质的本性无关。
这些性质包括：蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压等。
1 ． 蒸气压下降
稀溶液蒸气压下降的实验说明溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压。
实验测定 25 ° C 时，水的饱和蒸气压 : p (H ₂ O) = 3167.7 Pa ；
0.5 mol · kg ^-1 糖水的蒸气压则为 : p (H ₂ O) = 3135.7 Pa ；
1.0 mol · kg ^-1 糖水的蒸气压为 : p (H ₂ O) = 3107.7 Pa 。
结论： 溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。
拉乌尔定律： (1887 年，法国物理学家 )
在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数
 p ： 溶液的蒸气压； 纯溶剂的蒸气压； 溶剂的摩尔分数
设溶质的摩尔分数为
 Δ p : 纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差。
对于稀溶液，溶剂物质的量 n B 远远大于溶质物质的量 n A ，即 n B > > n A
 设溶液的质量摩尔浓度为 m mol / kg ^-1 ，则
 
 结论： 难挥发性的非电解质稀溶液，蒸气压下降数值只取决于溶剂的本性 ( K ) 及溶液的质量摩尔浓度 m
2 ． 沸点上升

沸点： 液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压；溶液的沸点升高
 
T b * 为纯溶剂的沸点； T b 为溶液的沸点

K b ：溶剂沸点上升常数，决定于溶剂的本性。与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关。
K b ：溶液的浓度 m = 1 mol · kg ^-1 时的溶液沸点升高值。
3 ． 凝固点下降
凝固点： 在标准状况下，纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。
溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点会下降。
 
4 ． 渗透压

半透膜： 可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大小，溶液浓度大，渗透趋向大。
溶液的渗透压： 由于半透膜两边的溶液单位体积内水分子数目不同而引起稀溶液溶剂分子渗透到浓溶液中的倾向。为了阻止发生渗透所需施加的压力，叫溶液的渗透压。
渗透压平衡与生命过程的密切关系：
给患者输液的浓度；② 植物的生长；③ 人的营养循环。
Van't Hoff ( 范特霍夫 )
 
与理想气体方程无本质联系。
：渗透压； V ：溶液体积； R ：气体常数； n ： 溶质物质的量； c ：体积摩尔浓度；
T ： 温度； R = 8.314J · mol ^-1 · K ^-1
结论： 蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。
8-3 电解质溶液
强电解质 ---- 理论上 100 ％电离
数据表明：
① 对于正负离子都是一价的电解质，如 KNO 3 ， NaCl ，其Δ T f ( 实 ) 较为接近，而且近似为计算值Δ T f 的 2 倍；
② 正负离子为二价的电解质溶液的实验值Δ T _f （实）与计算值Δ T _f ( 计 ) 比值较一价的小；
电解质溶液越浓，实验值与计算值比值越小
1923 年， Debye 及 Hückel 提出离子氛（ ionic atmosphere ）概念。
观点： 强电解质在溶液中是完全电离的，但是由于离子间的相互作用，每一个离子都受到相反电荷离子的束缚，这种离子间的相互作用使溶液中的离子并不完全自由，其表现是：
溶液导电能力下降，电离度下降，依数性异常。
1 、离子强度

c i ：溶液中第 i 种离子的浓度， Z i ：第 i 种离子的电荷
离子强度 I 表示了离子在溶液中产生的电场强度的大小。
离子强度越大，正负离子间作用力越大
2 、活度与活度系数
活度： 是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表现出来的表观离子有效浓度，即扣除了离子间相互作用的浓度。以 a （ activity ）表示。
      f ：活度系数，稀溶液中， f < 1 ；极稀溶液中， f 接近 1
表 5-3 数据表明：
①离子强度越大，离子间相互作用越显著，活度系数越小；
② 离子强度越小，活度系数约为 1 。稀溶液接近理想溶液，活度近似等于浓度。
③ 离子电荷越大，相互作用越强，活度系数越小。
f ：活度系数； Z 1 、 Z 2 分别表示离子电荷； m 为溶液离子强度。