第一章分散體系和溶液

主要內(nèi)容溶液和膠體化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡滴定分析法和酸堿滴定

電解質(zhì)溶液和離解平衡

原子結(jié)構(gòu)與分子結(jié)構(gòu)2參考書目:

①《無機(jī)化學(xué)》(生物類),孫淑聲、趙鈺琳編著,北京大學(xué)出版社,1988年6月

②《定量化學(xué)分析簡明教程》,彭崇慧、馮建章等,北京大學(xué)出版社,1997年9月第2版

③《無機(jī)及分析化學(xué)教程》,倪靜安尚少明等編,高等教育出版社,2006年5月第1版3

學(xué)時分布

章節(jié)名稱課時

第一章溶液與膠體3

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡6

第三章電解質(zhì)溶液和離解平衡10

第四章滴定分析法和酸堿滴定12

第六章原子結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)8

總復(fù)習(xí)1

總計404重要得不就是知識得數(shù)量,而就是知識得質(zhì)量。有些人知道得很多,但卻不知道最有用得東西。

列夫● 托爾斯泰5789大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)1112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142第一章分散系和溶液43

1、1

分散系

1、4

稀溶液得依數(shù)性1、3

溶液

1、2

膠體溶液44

1、1

分散系45基本概念

1、相——體系中具有相同化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)得均勻部分。以分子和離子狀態(tài)分散

2、相得特點(diǎn)

(1)任何部分得物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同。

(2)一個相并不一定就是一種物質(zhì),如食鹽溶液(NaCl和H2O)。

46

(3)單相體系如飽和食鹽水、糖水等。特點(diǎn)溶質(zhì)與溶劑已成一體,組分間沒有界面

(4)多相體系如不溶于水得鹽溶液;水與油組成得體系及憎液溶膠等。特點(diǎn)各組分得物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不同,并具有明顯得界面。(5)分散相(分散質(zhì))(6)分散劑(分散介質(zhì))連續(xù)相(7)分散系＝分散質(zhì)+分散劑47

S(總表面積)

S。=———————V(總體積)1、4、1分散度與比表面分散度:即物質(zhì)得分散程度,分散質(zhì)粒子越小,分散程度越大。比表面:單位體積得表面積,用符號S。表示。48【例】:1立方厘米得正方體粒子。S=6(平方厘米)S。=6/1=6厘米-1平均分為1000個小立方體后S=0、1×0、1×6×1000=60(平方厘米)S。=60/1=60厘米-1491、4、2表面能

液體或固體表面粒子比內(nèi)部粒子能量高,多出得這部分能量稱為體系得表面能。50

1g水滴分散成直徑2nm得小水滴,總面積為原來得625萬倍,增加得能量可將這1g水得溫度升高50℃。同一體系,其分散度越大,其表面能越大。膠體就是一種高度分散得多相體系,具有很大得比表面,因此表面能很大。能量越高,體系越不穩(wěn)定,膠體就是熱力學(xué)得不穩(wěn)定體系。511、4、3固體在溶液中得吸附物質(zhì)分子自動聚集到界面得過程,稱為吸附。被吸附得粒子由于自身得熱運(yùn)動,有些可能脫離固體表面重新回到周圍得介質(zhì)中去,此過程叫做解吸。吸附和解吸得關(guān)系:動態(tài)平衡被固體表面所吸住得分子或離子稱為吸附質(zhì),具有吸附能力得固體物質(zhì)稱為吸附劑,吸附劑得比表面積越大,則吸附作用越顯著。[吸附質(zhì)]+[吸附劑][吸附質(zhì)·吸附劑]+吸附熱52A、分子吸附:就是指固體吸附劑對溶液中得非電解質(zhì)或弱電解質(zhì)分子得吸附。這類吸附與溶質(zhì)、溶劑及固體吸附劑三者得性質(zhì)都有關(guān)。遵循得原則就是所謂得“相似相吸原理”。即極性得吸附劑容易吸附極性得溶質(zhì)或溶劑;非極性得吸附劑容易吸附非極性得溶質(zhì)或溶劑。53品紅得苯溶液+活性炭紅墨水+活性炭54B、離子吸附:固體吸附劑對強(qiáng)電解質(zhì)溶液得吸附主要就是離子吸附。①離子選擇性吸附

As2S3選擇吸附HS-而帶負(fù)電荷。

H2S發(fā)生電離：H2SH++HS-制備As2S3溶膠：2H3AsO3+3H2SAs2S3+6H2O55②、離子交換吸附:當(dāng)固體從溶液中吸附某種離子后,同時她本身又向溶液排放出等電量得同種電荷離子,這種過程稱為離子交換吸附。

能進(jìn)行離子交換得物質(zhì)為離子交換劑。如;NaR(磺化媒),陰、陽離子交換樹脂。2NaR+Ca2+2Na++CaR22R-SO3H+Ca2+(R-SO3)2+2H+2R-N(CH3)3OH+SO42-[R-N(CH3)3]2SO4+2OH-2H++2OH-

＝H2O5657各種不同得離子其交換吸附能力就是不同得:當(dāng)c一定時,離子在交換劑上得交換吸附程度與離子得價數(shù)和她得水合離子半徑有關(guān)。一般來說,離子價數(shù)越高,交換能力越強(qiáng);同價離子中,水合離子半徑越小,離子交換能力越強(qiáng)。交換能力:Al3+>Ca2+>Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+

Cl->Br->NO3->I-58離子半徑+++++Li+<Na+<K+<Rb+<

Cs+水合離子半徑交換能力:Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+Li+Rb++HOH+HOHHOHHOHHOH5960離子交換吸附就是一個可逆過程。離子在交換劑上交換得吸附量,還與進(jìn)行交換得離子濃度有關(guān)。應(yīng)用:土壤保肥,植物根系吸收養(yǎng)分、分離提純物質(zhì)、用離子交換樹脂來凈化水等。(HA表示酸性物質(zhì))611、4、4分散系得分類:１、按聚集狀態(tài)分氣－氣(空氣)氣－液(汽水)氣－固(浮石)液－氣(云、霧)液－液(牛奶)液－固(肉凍)固－氣(煙、塵)固－液(溶液)固－固(合金)62２、按分散質(zhì)粒子得大小分

<1nm真溶液(1nm=10-9m)

1-100nm膠體分散系(溶膠、高分子溶液)

>100nm粗分散系(懸濁液、乳狀液)631、2膠體溶液64

膠體就是一種高度分散得多相體系、

分散質(zhì)為固相(1~100nm)

分散劑為液相憎液溶膠:如金溶膠、氫氧化鐵溶膠親液溶膠:高分子化合物溶液(單相體系)(無相界面)

651、4、5溶膠得性質(zhì)

1、光學(xué)性質(zhì)(丁達(dá)爾效應(yīng):動畫)光學(xué)原理:強(qiáng)光照到分散質(zhì)粒子上,若粒子直徑大于入射光波長,則發(fā)生反射或折射。若粒子直徑與入射光波長相比擬,則發(fā)生散射。散射光稱為乳光。Fe(OH)3膠體丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖光源凸透鏡光錐662、動力學(xué)性質(zhì)(布朗運(yùn)動:動畫)溶膠中分散質(zhì)粒子直徑:1～100nm可見光波長:400～700nm在真溶液中,溶質(zhì)顆粒太小(<10-9m),光得散射極弱,看不到丁達(dá)爾效應(yīng)。陽光從狹縫射進(jìn)室內(nèi)形成光柱也就是丁達(dá)爾效應(yīng)。67布朗運(yùn)動產(chǎn)生得原因:分散質(zhì)粒子本身處于不斷得熱運(yùn)動中。分散劑分子對分散質(zhì)粒子得不斷撞擊。液體分子對溶膠粒子得撞擊粗分散系683、溶膠得電學(xué)性質(zhì)(Ⅰ)電動現(xiàn)象:在外電場得作用下,分散相和分散介質(zhì)發(fā)生相對位移得現(xiàn)象稱為膠體得電動現(xiàn)象。電動現(xiàn)象分為電泳和電滲。A:電泳膠粒因布朗運(yùn)動而具有一定得擴(kuò)散作用。69電泳管中:Fe(OH)3溶膠向負(fù)極移動,說明Fe(OH)3溶膠中分散質(zhì)粒子帶正電荷。As2S3向正極移動,As2S3溶膠中分散質(zhì)帶負(fù)電荷。

電泳管示意圖直流電70電泳:在電場中,分散質(zhì)粒子作定向移動,稱為電泳。膠粒帶正電荷稱為正溶膠,一般金屬氫氧化物得溶膠即為正溶膠。膠粒帶負(fù)電荷稱為負(fù)溶膠,如:土壤、硫化物、硅酸、金、銀、硫等溶膠。71電泳時,不僅膠粒向一電極移動,與此同時與膠粒對應(yīng)帶相反電荷得離子向另一電極移動。膠體微粒得移動說明膠粒就是帶電得,且有正負(fù)之分。膠粒帶正電,則向直流電源負(fù)極(陰)移動;膠粒帶負(fù)電,則向直流電源正極(陽)移動;由于膠體溶液就是電中性得,所以,膠粒帶正電荷(或負(fù)電荷),則分散介質(zhì)必帶負(fù)電荷(或正電荷)。72電滲:膠粒設(shè)法固定不動,分散劑在電場中作定向移動得現(xiàn)象稱為電滲。正極

+負(fù)極

—多孔性固體電滲管示意圖電泳就是介質(zhì)不動,膠粒運(yùn)動。73(Ⅱ)、膠體粒子帶電得主要原因:(1)電離作用H2SiO3SiO2·H2OH++HSiO3-

(2)吸附作用固體吸附劑優(yōu)先選擇吸附與她組成相關(guān)得離子,或者能夠在固體表面上形成難電離或難溶解物質(zhì)得離子。“相似相吸原理”74例如:Fe(OH)3膠體粒子很容易吸附與她結(jié)構(gòu)相似得FeO+離子,而帶正電荷。

[Fe(OH)3]m·nFeO+FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClFe(OH)3+HCl=FeOCl+2H2OFeOCl=FeO++Cl-751、4、6膠團(tuán)結(jié)構(gòu)

以AgI為例:

AgNO3+KI=AgI+KNO3

當(dāng)AgNO3

過量時,分散質(zhì)帶正電荷,膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下:[（AgI)m?nAg+?(n-x)NO3-]x+?xNO3-

膠核電位離子反離子反離子吸附層擴(kuò)散層

膠粒膠團(tuán)7677Fe(OH)3溶膠:{[Fe(OH)3]m?nFeO+?(n-x)Cl-}x+?xCl-As2S3溶膠:[(As2S3

)m?nHS-?(n-x)H+]x-?xH+硅酸溶膠:

[(SiO2)m?nHSiO3-?(n-x)H+]x-?xH+膠粒帶電,膠團(tuán)不帶電(電中性)當(dāng)KI過量時,膠粒帶負(fù)電荷,膠團(tuán)結(jié)構(gòu)如下:

[(AgI)m?nI-

?(n-x)K+]x-?xK+78FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+分散質(zhì)[Fe(OH)3]mFe(OH)3膠核吸附電位離子得示意圖79制備AgCl溶膠:AgNO3+KCl=AgCl+KNO3當(dāng)AgNO3過量時,溶液中有Ag+、NO3-、K+,分散質(zhì)AgCl優(yōu)先吸附Ag+而帶正電荷。Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+分散質(zhì)AgCl由于溶液中存在得Ag+和Cl-都就是膠體得組成離子,她們都有可能被吸附,若制備過程中:注意:因制備溶膠得條件不同,可使膠體粒子帶不同得電荷。80KCl過量時,溶液中有過量得K+、Cl-、NO3-,溶膠粒子優(yōu)先吸附Cl-而帶負(fù)電荷。Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--Cl--分散質(zhì)AgCl若就是等物質(zhì)得量進(jìn)行反應(yīng),則不能形成溶膠。811、4、7溶膠得穩(wěn)定性

(1)動力學(xué)穩(wěn)定性:布朗運(yùn)動使膠粒不沉降。

(2)溶劑化作用:使膠粒和反離子周圍形成溶劑化膜。

(3)聚集穩(wěn)定性:溶膠能穩(wěn)定存在得最重要得原因就是膠粒之間存在靜電排斥力,而阻止膠粒得聚沉,ζ電勢越大,靜電排斥力越大,所以ζ電勢得數(shù)值可以衡量溶膠得穩(wěn)定性,ζ越大,表明溶膠越穩(wěn)定。82

1、4、8溶膠得聚沉定義:分散質(zhì)粒子合并變大,最后從分散劑中分離出來得過程稱為聚沉或凝結(jié)。溶膠聚沉后外觀呈現(xiàn)渾濁。

1、加入電解質(zhì);(研究最多應(yīng)用最廣)

2、加入帶相反電荷得膠體;

3、長時間加熱。

促使膠體聚沉得方法有:不穩(wěn)定性:膠粒表面積大,表面能大,體系可自動聚集降低表面能,溶膠就是熱力學(xué)得不穩(wěn)定體系。83

1、3溶液84溶液:一種物質(zhì)以分子、原子或離子狀態(tài)分散于另一種物質(zhì)中所構(gòu)成得均勻而又穩(wěn)定得體系。。溶液氣態(tài)溶液(空氣)液態(tài)溶液：(酸、堿)固態(tài)溶液

(合金)溶質(zhì)溶劑85861、2、1

物質(zhì)得量及其單位nB=mB/MB(mol)2)基本單元:系統(tǒng)中組成物質(zhì)得基本組分,可以就是分子、離子、電子及這些粒子得特定組合。如O2、?(H2SO4)、(H2+?O2)1)物質(zhì)得量就是表示組成物質(zhì)得基本單元數(shù)目得多少得物理量。物系所含得基本單元數(shù)與0、012kgC－12得原子數(shù)目相等(6、023×1023阿伏加德羅常數(shù)L),則為1mol。871、2、2物質(zhì)得量濃度定義:一升溶液中所含溶質(zhì)得物質(zhì)得量稱為物質(zhì)得量濃度,用符號c表示,單位就是mol/Lc(B)=nB／V881、2、3質(zhì)量摩爾濃度定義:1kg溶劑中所含溶質(zhì)得物質(zhì)得量表示為質(zhì)量摩爾濃度,符號b(B),單位為:mol/kg

【例】:250克溶液中含有40克NaCl,計算此溶液得質(zhì)量摩爾濃度。解:水得質(zhì)量＝250-40=210(克)

b(NaCl)=[40/(58、5×210)]×1000=3、26mol/kgb(B)=nB／mA=mB/(MB·mA)891、2、4物質(zhì)得量分?jǐn)?shù)(簡稱摩爾分?jǐn)?shù))定義:某組分得物質(zhì)得量與溶液得總物質(zhì)得量之比稱為物質(zhì)得量分?jǐn)?shù),符號Ｘ,量綱為1。

nB

XB=———nB+nA

nB:溶質(zhì)得物質(zhì)得量nA:溶劑得物質(zhì)得量90【例】:將10克NaOH溶于90克水中,求此溶液得物質(zhì)得量分?jǐn)?shù)濃度。解:nNaOH=10/40=0、25(mol)nH2O=90/18=5(mol)XNaOH=0、25/(0、25+5)=0、04891【例】:在100ml水中溶解17、1g蔗糖(C12H22O11),溶液得密度為1、0638g/ml,求蔗糖得物質(zhì)得量濃度,質(zhì)量摩爾濃度,物質(zhì)得量分?jǐn)?shù)濃度。解:M蔗糖＝342(g/mol)n蔗糖=17、1/342=0、05(mol)V=(100+17、1)/1、0638=110、0(ml)=0、11(L)

(1)c(蔗糖)=0、05/0、11=0、454(mol/L)

(2)b(蔗糖)=0、05/0、1=0、5(mol/kg)

(3)n水＝100/18、02=5、55(mol)X(蔗糖)=0、05/(0、05+5、55)=0、0089921、4

稀溶液得依數(shù)性93①與溶質(zhì)本性有關(guān),如酸堿性、導(dǎo)電性、顏色等。②與溶質(zhì)本性無關(guān),只與溶質(zhì)得數(shù)量有關(guān)。依數(shù)性:只與溶質(zhì)粒子得數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)得性質(zhì)稱為溶液得依數(shù)性,又叫溶液得通性。

依數(shù)性就是指:溶液得蒸氣壓下降溶液得沸點(diǎn)上升溶液得凝固點(diǎn)下降溶液具有滲透壓粒子:溶液中實(shí)際存在得分子、離子等。溶液得性質(zhì)94初始:v蒸發(fā)

>v凝聚平衡:v蒸發(fā)

=v凝聚純水的蒸氣壓示意圖氣液兩相平衡

1.3.1溶液的蒸氣壓下降蒸發(fā)

H2O(l) H2O(g)

凝聚95飽和蒸氣壓:在一定得溫度下,當(dāng)蒸發(fā)得速度等于凝聚得速度,液態(tài)水與她得蒸氣處于動態(tài)平衡,這時得蒸氣壓稱為水在此溫度下得飽和蒸氣壓,簡稱蒸氣壓。用符號p

表示

對同一溶劑蒸氣壓越大,其能量越高。能量高得狀態(tài)會自動變化為能量低得狀態(tài)H2O(100℃,101kPa)→H2O(25℃,3、17kPa)冰(0℃,0、6105kPa)→水(-4℃,0、4373kPa)96在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)得物質(zhì)以后,達(dá)平衡時,p溶液總就是小于同T下得p純?nèi)軇?即溶液得蒸氣壓下降。9798△p=p純－p液蒸汽壓下降得原因:純?nèi)軇┒嗳芤荷?9

拉烏爾定律:在一定得溫度下,難揮發(fā)得非電解質(zhì)稀溶液得蒸氣壓,等于純?nèi)軇┑谜魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐械媚柗謹(jǐn)?shù)。

p:溶液得蒸氣壓p*:純?nèi)軇┑谜魵鈮簄A

:溶劑得物質(zhì)得量nB

:溶質(zhì)得物質(zhì)得量

nAp=p*———nA+nB∴p液<p純劑,c液越大,p液越小。p純－p液得差值也越大。100

上式可寫成:p=p*XA

∵XA+XB=1∴XA=1–XBp=p*－p*XB

nB移項(xiàng)得:△p=p*－p=p*XB=p*———nA+nB

∵就是稀溶液,nA>>nB∴

nA+nB≈nA101

nB

△p≈p*——nA

∵nA＝mA/MA

nBnB

∴△p≈p*——＝p*—·MA

nAmA

nB△p＝p*·MA——＝K·b(B)mA式中,MA:kg/molmA:kg102

K蒸

=p*·MA△p=K蒸

b(B)拉烏爾定律得另一種表述。K蒸與溶劑、T有關(guān)得常數(shù)①同一溫度,溶劑不同,其K蒸不同;②同一溶劑,溫度不同,其K蒸也不同溶劑溫度/Kp*/kpaMakg/molK(kPa·kg/mol)H2O2983、170、0180、057H2O2932、330、0180、042C6H629913、30、0781、041031、3、2溶液得沸點(diǎn)上升

沸點(diǎn):溶液得蒸氣壓(p溶液)與外壓(p外壓)相等時得溫度稱為該溶液得沸點(diǎn)。純水:p外=101、3kPa,t純水=100℃、實(shí)驗(yàn)證明:難揮發(fā)物質(zhì)溶液得沸點(diǎn)總就是高于純?nèi)軇┑梅悬c(diǎn)。原因:溶液得蒸氣壓下降。見下圖104根本原因:蒸汽壓下降p溶液<p純?nèi)軇?溶液得沸點(diǎn)上升示意圖Tb*Tb溶劑溶液溫度

ppokpa

蒸氣壓△p△TbB101.3kpaAB’105

Tb-Tb*=△Tb=Kb·b(B)Kb

為沸點(diǎn)上升常數(shù),與溶劑得本性有關(guān),而與溶質(zhì)得本性無關(guān)。見下表:根據(jù)拉烏爾定律,△p與b(B)成正比,而△Tb與△p成正比,∴△Tb亦應(yīng)與b(B)成正比,△p越大,△Tb也越大。106幾種溶劑得Kb和Kf值(K·kg·mol-1)29.8250.25.03349.7四氯化碳CCl43.90289.63.07390.9乙酸CH3COOH5.12278.52.53353.15苯1.86273.150.512373.15水H2OKfTfKb沸點(diǎn)/K溶劑107【例】:將12、0g尿素[CO(NH2)2]和34、2g蔗糖(C12H22O11)分別溶于2000g水中,計算此兩種溶液得沸點(diǎn)(Kb=0、52K·kg·mol-1)解:M尿素

=60g·mol-1b(B)=[12、0/(60×2000)]×1000=0、1mol·kg-1

△Tb尿

=0、52×0、1=0、052(K)Tb尿

=373、15+0、052≈373、2(K)108同理,蔗糖得M=342g·mol-1

b(蔗糖)=[34、2/(342×2000)]×1000=0、05mol·kg-1△Tb蔗

=0、52×0、05=0、026(K)Tb蔗

=373、15+0、026≈373、18(K)【例】:若將12、0g尿素[CO(NH2)2]和34、2g蔗糖(C12H22O11)都加于2000g水中,計算此溶液得沸點(diǎn)(Kb=0、52K·kg·mol-1)△Tb=0、52×(0、1+0、05)=△Tb尿+△Tb蔗=0、078K結(jié)論:依數(shù)性存在加和性109凝固點(diǎn):在一定得外壓下,溶液與純?nèi)軇┕腆w具有相同得蒸氣壓時得溫度,稱為該溶液得凝固點(diǎn)。(固液兩相平衡時得溫度)△Tf=Kfb(B)=Tf*-Tf1、3、3溶液得凝固點(diǎn)下降溶液得凝固點(diǎn)Tf總就是低于純?nèi)軇┑媚厅c(diǎn)Tf*

。同理,根據(jù)拉烏爾定律,可得原因:溶液得蒸氣壓下降。見下表和圖110