第二章 溶液与离子平衡

mB wB m总
nB nB xB n A n B n总
B
b. 物质的量浓度 cB (mol/L)
d. 质量摩尔浓度 bB (mol/Kg)
nB bB ( wA为溶剂A的质量) wA
北方工业大学机电学院
nB cB V
2.1.2 溶液的本性和通性
（1）本性： 特性
指不同溶质的溶液具有不同的性质，
HS- ＋ H2O
H3O＋ ＋ S2-
Ka＝7.1×10－15
酸的强度：HAc> NH4＋> HS―
Ac-+H2O NH3+H2O S2―+H2O HAc+OH- Kb=5.6×10-10 NH4＋+OH- Kb=1.8×10-5 HS-+OHKb=1.4
北方工业大学机电学院
共轭碱的强度为：S2->NH3>Ac-
ΔTb = Kb· bB
ΔTf = Kf· bB
质量摩尔浓度
Kb、Kf 分别称为沸点升高常数、凝固点降低常数 ，仅与溶剂有关。单位：K· kg· mol-1
北方工业大学机电学院
ΔTf = Kf· bB =
KfmB
KfmB/MB mA
MB=
mAΔTf
可以利用沸点升高和凝固点降低求算小分
子溶质的相对分子量
酸碱反应总是由较强的碱和较强的酸反应，生成较弱的酸和
北方工业大学机电学院
2.3.3 酸、碱的强度 在共轭酸碱对中：
酸性愈强，共轭碱愈弱；
酸愈弱，共轭碱愈强。
如：
NH4＋－弱酸，NH3－较强的碱；
HS－－弱酸，S2－－强碱。
北方工业大学机电学院
酸碱离解常数Ka、Kb描述酸碱的强弱
HAc ＋ H2O NH4＋＋ H2O H3O＋ ＋ AcH3O＋ ＋ NH3 Ka＝1.8×10-5 Ka＝5.6×10－10
比如：颜色 酸碱性 导电性 氧化还原性等
（2）通性 ：共性
指不同溶质的溶液表现出的共同性质，有： 溶液蒸汽压下降 沸点上升和凝固点下降 渗透压
依数性 (colligative property) 只与溶液中溶质的量有关， 与溶质的本性无关
北方工业大学机电学院
§2.2 稀溶液的依数性
2.2.1.溶液的蒸汽压下降
局限：无法解释Na2CO3，Na3PO4 呈碱性；NH4Cl呈现酸性的事实；
无法解释非水溶液中的酸碱行为；液氨中：NH4+ + NH2- = 2 NH3
北方工业大学机电学院
酸碱质子理论（丹麦Bronsted，英国Lowry， 1923年）：
凡是能给出质子的分子或离子称为酸， 凡是能接收质子的分子或离子称为碱。
(1)蒸气压 纯液体放在留有空间的密闭容器中，在一定温度下，当液体 与蒸汽之间建立起液-气动态平衡时液面上方的蒸汽所产生 的压力称为液体在该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。
表示：p* 单位：Pa或kPa
北方工业大学机电学院
例如： H O（l）→ H O（g） 2 2
K = p*(H2O)/pϴ
解：溶液的凝固点决定于：
溶剂（Kfp）和粒子（分子或离子）浓度。
将甲醇、糖视为非电解质， 则⑴=⑵（Tfp约0℃） ；
北方工业大学机电学院
Kfp(水)=1.86℃.kg.mol-1，Tfp(水)=0.0℃ Kfp(苯)=5.12℃.kg.mol-1，Tfp(苯)=5.5℃
0.1mol.kg-1时—— Δ Tfp分别约为： 0.186℃ ， 0.512℃
溶液：
一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一稳定的 混合物叫做溶液
溶液
(单相)
悬浊液
固体分散质
分散系
(质 / 剂 )
浊液
100nm
胶体
(多相)
乳浊液
液体分散质
溶胶
北方工业大学机电学院
溶质 溶液 溶剂
溶质、溶剂和溶液的量的关系？
表示方法：
A为溶剂，B为溶质
a. 物质的量分数
(摩尔分数-xb)
c. 质量分数-wb
如：HSO ,
3
Fe(OH)(H2 O)5
2
, HCO3 ,
H 2 O, HS等。
北方工业大学机电学院
2.3.2
H+
酸碱反应的实质
酸(2) + 碱(1)
酸(1) + 碱(2)
H2O+NH3
H2O + HAc Ac－+H2O HAc + NH3
较弱的碱。
NH4+ +OHAc- + H3O+ OH－ + HAc NH4+ + Ac-
北方工业大学机电学院
例: 已知烟草中的有害成分尼古丁，将496 mg尼古丁溶于10.0 g 水中，所得溶液在 105 Pa 下沸点 100.17 ºC ，求尼古丁的分子 量。
解： ΔTbp = 100.17－100 = 0.17℃
kbp 0.52K kg mol
-1
Tbp kbp bB
北方工业大学机电学院
在一个密闭的容器内放置两个分别盛纯溶剂和溶液 的烧杯，若干时间后溶剂挥发全部自动转入溶液中， 这是为什么？
北方工业大学机电学院
2.2.2. 溶液的沸点升高凝固点降低
101.325
蒸 汽 压
/kPa
ΔTf Tf
0℃
ΔTb
100℃
Tb
温度/ ℃
北方工业大学机电学院
溶液
沸点上升
凝固点降低
尼古丁摩尔质量为M，则：
bB 0.33mol kg－1
0.496 1000 49.6 bB ( )( ) M 10 M
M = 150g • mol －1
北方工业大学机电学院
例题：2.6g尿素CO(NH2)2溶于50g水中，计算此溶液
的凝固点和沸点。 解：尿素的摩尔质量为 60 g· mol-1。 2.6g尿素的物质的量 2.6g/60g· mol-1=0.0433 mol
质的量（即与溶质的粒子数）成正比，与溶质的本
性无关。
虽然对于电解质或浓溶液上述定律的正比例关
系被破坏，但是蒸气压下降、沸点上升、凝固点降 低、渗透压的数值仍随溶剂中的粒子数（分子和离
子）增多而增大。
北方工业大学机电学院
电解质
例题1：下列溶液凝固点的高低顺序：
⑴ 0.1mol.kg-1糖的水溶液;
⑵ 0.1mol.kg-1KCl的水溶液；
溶液的凝固点：273.15K-1.62K=271.53K
北方工业大学机电学院
2.2.3. 溶液的渗透压
Π
↔
溶剂 溶液
↔
溶剂 溶液
由于半透膜的存在而使膜两侧不同浓度溶液出现 液面差的现象称为渗透(osmosis)。 为了消除溶液和溶剂由于渗透而出现的液面差，在 溶液面所施加的额外的压力称为渗透压。用Π表示，单 位：Pa 北方工业大学机电学院
p*
纯溶剂
p
溶 液
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
溶液的浓度越大，溶液的蒸气压下降得越多。 北方工业大学机电学院
拉乌尔定律（Raoult law）
拉乌尔得出如下经验公式：
Δp = p* ·x
B
拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发、非电解
质稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔分数成正比而 与溶质本性无关。 溶质是电解质或溶液浓度较大（非理想溶液,需考 虑分子作用）时不符合拉乌尔定律
北方工业大学机电学院
注意
1.如果被半透膜隔开的是两种不同浓度的溶液，这时液 柱产生的静液压，既不是浓溶液的渗透压，也不是稀 溶液的渗透压，而是两种溶液渗透压之差 2.浓度越浓，渗透压越大 3. 对于相同浓度的非电解质溶液，在一定温度下，因单
位体积所含溶质的粒子数（离子数或分子数）相等，所 以渗透压相同
HAc H 2 PO HPO NH
4 2 4 4
H Ac


2 4
H HPO
3 H PO 4
H NH 3
北方工业大学机电学院

酸
H+
+
碱
例：HAc的共轭碱是Ac－ ，
Ac－的共轭酸HAc，
HAc和Ac－为一对共轭酸碱对。 两性物质： 既能给出质子，又能接受质子的物质。
第二章
溶液与离子平衡
Chapter 2 Solutions and Ionic Equilibrium
北方工业大学机电学院
第二章 溶液与离子平衡
主要内容 溶液的基本性质 酸碱平衡 溶解平衡 配位平衡
平衡
北方工业大学机电学院
§2.1 溶液solution
2.1.1 溶液组成的表示方法
2.4 弱电解质溶液中的解离平衡
2.4.1 水的质子自递平衡
H2O + H2O
H3O+ + OH
K

W
{b(H 3O ) / b } {b(OH ) / b }



Kθw— 水的离子积常数，简称水的离子积。 25℃纯水： Kθw =1.0×10-14 T ， KW
北方工业大学机电学院
100℃纯水： Kθw =5.43×10-13
溶液酸度用pH表示: pH lg{b(H ) / b } 溶液碱度用pOH表示: pOH lg{b(OH ) / b } 在25 ℃纯水中: pH + pOH = p KW = 14
b(H+)= b(OH-)=10-7mol· kg-1
0.0433mol 1 b 0 . 87 mol kg 50 103 kg