大学化学：第三章 水化学 水污染

思考题
在相同温度下，0.01mol.kg-1的蔗糖溶液和0.001 mol.kg1 的葡萄糖溶液中，哪一种溶液的蒸气压高？
2.溶液的沸点和凝固点
沸点： 当液体的蒸气压等于外界压力时，液体就会沸
腾，此温度称为该液体的沸点，以符号Tbp表示。
思考题 放在衣柜中的樟脑球随时间的推移，会逐渐变小以至消
失。你知道是什么原因吗?
思考题 1 中学中已学了摩尔浓度，为何还要引进
质量摩尔浓度?
2 试分析糖水稀溶液的冷却凝固过程？
应用
海水不易结冰 冬天马路上撒盐水 汽车水箱中加乙二醇
3渗 透 压
自然现象 为什么医院给病人作静脉点滴用的葡萄糖溶液的质量分数
是5%? 人们在游泳池中游泳时，睁开眼睛很快就会感到疼痛；而
在海水中游泳却没有不适之感？ 等等，均与渗透压有关。 半透膜：
蒸气压的形成过程
一杯水放在密闭的容器中，一方面水面上 能量较大的分子会克服水分子间的引力而 逸出，成为水蒸气分子；另一方面水蒸气 分子相互碰撞，凝聚成为液体水。
一定T下，液体的蒸发速率是恒定的，蒸 发刚开始时，蒸气分子不多，
V凝聚<<V蒸发，随着蒸发的进行，蒸气分 子浓度￪， V凝聚￪ ，
一定时间后，当V凝聚=V蒸发，液体和它的 蒸气分子处于平衡状态，此时蒸气分子所 具有的压力称为该温度下的液体的饱和蒸 气压。
说明
(1)Δp上下是否一样大？
(2)冰的斜率大？ (3)273.16K? (4)在喜玛拉雅山顶上烧开水，开水温度只有80℃?
(5) 为什么溶液的Tfp也与冰相线比较？
(6) 如加入易挥发的溶质，则凝固点是升还是降？ (7)如加入易挥发的溶质，则沸点是升还是降？ (8) 定性：溶液越浓，沸点上升越多，凝固点下降越多。
③总结规律
在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降 (Δp ) 与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。 这一定律是Raoult于1887年从实验中发现的，故又称 为拉乌尔(Raoult)定律。其数学表达式为： Δp = xB p(A) 式中， xB为溶质B的摩尔分数, p(A)是纯溶剂的蒸气压 。 摩尔分数： 物质B的物质的量与混合物(溶液)总的物质的量之比称 为B的摩尔分数，用符号 表示，它是无量纲的。
= 248k 答：此溶液的渗透压为248kPa。 可见：浓度为0.100 mol.dm-3的溶液压，会发生什么现象?
答案 反而会使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动→反渗透
反渗透的用途？ 在工业上利用反渗透原理可进行海水淡化，工业污水
第三章 水化学 水污染
3.1 溶液的通性
物质的溶解是一个物理化学过程，溶解作用的结果导致溶 质、溶剂性质发生变化，从而影响整个溶液的性质。
假设溶剂是相同的： 溶液的某些性质(颜色、导电性等)取决于溶质的本性； 而另一些性质(蒸气压、沸点、凝固点等)则与溶质本性无
关，仅与溶液的浓度有关。 下面就讨论这种性质
思考题 为什么上图中仅标出了溶液的浓度，没有标出溶液的 名称？
例： T=298.15K, p(H2O)=3167Pa 0.5mol.kg-1, p(蔗糖)=3136Pa 1.0mol.kg-1, p(蔗糖)=3108Pa 0.5mol.kg-1, p(葡萄糖)=？
3136Pa
说明：溶液蒸气压的下降与溶质本性无关，只与一定 量溶剂中的溶质的粒子数目(即物质的量)有关，这 种相关性称为依数性。
总 结(定量)
难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升和凝固点下降与溶液 的质量摩尔浓度成正比。
其数学表达式为：
ΔTbp = kbp m ΔTfp = kfp m m ：质量摩尔浓度 定义：1000g溶剂中所含溶质的物质的量。 m = n溶质 / 1000g溶剂，单位为 mol/kg。 kbp、 kfp分别为溶剂的摩尔沸点上升常数和摩尔凝固点下降 常数。它与溶剂的本性有关，不同的溶剂数值不同，与 溶质的本性无关。
只允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过的膜称 为半透膜。例如，细胞膜、动物的膀胱等。半透膜具有 的特性原因，至今说法不一。 渗透： 溶剂分子通过半透膜进入另一侧溶液的扩散过程称渗透
渗透压的形成
概念：纯水通过半透膜扩散到溶液中，使溶液的液面 升高。为使液面不升高，须在液面上加一压力 → 渗 透压，用符号π 表示。
规律： 难挥发的非电解质稀溶液的渗透压与溶液的浓 度及热力学温度成正比。
其数学表达式为： π = nRT/V = cRT
式中，c为溶质的浓度(mol/m3)； T为热力学温度(K)； R为气体常数； n为溶质的物质的量(mol)； V为溶液 体积(m3)。 特别注意： c的单位是mol/m3
例题
试求298K时浓度为0.100 mol.dm-3溶液的渗透压 解： 根据 π = nRT/V = cRT 得 π = 0.100×103mol.m-3×8.314Pa.m3.mol-1. k-1×298K
3.1.1 非电解质溶液的通性
1.溶液的蒸气压 实例：
一段时间后
原因：蒸气压在起作用 p(H2O) > p(糖水)
（1）蒸气压（通常指的是饱和蒸气压）
蒸发： 液体表面能量足够大的分子克服
分子间引力而逸出到气相中的过程 称为蒸发或气化。 凝聚：蒸气分子因热运动而撞击液面 时，受到液体分子引力作用而重新 进入液体相的过程称为凝聚。
思考题
液体的蒸气压与哪些因素有关?
（2）蒸气压下降
①实验：当在溶剂中加入一种难挥发的溶质后，发现 溶液的蒸气压便下降。
换句话说，在同一温度下，溶解有难挥发溶质的溶液， 其蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压。
注意：所谓溶液的蒸气压就是溶剂的蒸气压和溶质的 蒸气压。
②分析原因
溶液的浓度越高，溶液的蒸气压下降越多
固相蒸气压： 固体表面的分子也会蒸发，在密闭容器中，固体与其蒸
气之间平衡时所具有的蒸气压力称为固相蒸气压。 凝固点： 物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时的温度称为该物
质的凝固点，以符号Tfp表示。
水溶液的沸点和凝固点(溶质是难、非、稀)
液体的蒸气压随温度的升高而增大， 固体的蒸气压随温度的升高也增大。 结论：溶液的沸点上升，凝固点下降。