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高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座

第2讲 溶液

【竞赛要求】

分散系。胶体。溶解度。亨利定律。稀溶液通性。溶液浓度。溶剂（包括混合溶剂）。 【知识梳理】

一、分散系的基本概念及分类

一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质中所形成的体系称分散系。被分散的物质称分散质，把分散质分开的物质称分散剂。按照分散质粒子的大小，常把分散系分为三类，见表2-1。

表2-1 分散系铵分散质粒子的大小分类

分散质分散系类型 粒子直径 / nm 分子分散系 胶体分散系 粗分散系 ＞100 溶胶 1~100 分子的小聚集体 分子的大聚集体 多相，较稳定，扩散慢，颗粒不能透过半透膜 多相，不稳定，扩散很慢，颗粒不能透过半透膜 [Fe(OH)3]胶体 泥水 [Fe(OH)3]n 水 高分子溶液 ＜1 小分子、离子或原子 大分子 均相*，稳定，扩散快，颗粒能透过半透膜 均相，稳定扩散慢，颗粒不能透过半透膜 分散质 主要性质 分散系 糖水 分散质 糖 分散剂 水 实例 1~100 血液 蛋白质 水 泥土 水 *在体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分称相。

分子分散系又称溶液，因此溶液是指分散质分子、离子或原子均匀地分散在分散剂中所得的分散系。溶液可分为固态溶液（如某些合金）、气态溶液（如空气）和液态溶液。最常见也是最重要的是液态溶液，特别是以水为溶剂的水溶液。

二、溶解度和饱和溶液 1、溶解度

在一定温度下的饱和溶液中，在一定量溶剂中溶解溶质的质量，叫做该物质在该温度下的溶解度。易溶于水的固体的溶解度用100 g水中溶解溶质的质量（g）表示；一定温度下，难溶物质饱和溶液的“物质的量”浓度也常用来表示难溶物质的溶解度。例如298 K氯化银的溶解度为1×10-5 mol·L-1。

2、饱和溶液

在一定温度下，未溶解的溶质跟已溶解的溶质达到溶解平衡状态时的溶液称为饱和溶液。在饱和溶液中，存在着下列量的关系：

1

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溶质的质量 = 常数

溶液的质量溶质的质量 = 常数

溶剂的质量3、溶解度与温度

溶解平衡是一个动态平衡，其平衡移动的方向服从勒沙特列原理。一个已经饱和的溶液，如果它的继续溶解过程是吸热的，升高温度时溶解度增大；如果它的继续溶解过程是放热的，升高温度时溶解度减小。大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大。气体物质的溶解度随着温度的升高而减小。

4、溶解度与压强

固体或液体溶质的溶解度受压力的影响很小。气体溶质的溶解度受压力影响很大。对于溶解度很小，又不与水发生化学反应的气体，“在温度不变时，气体的溶解度和它的分压在一定范围内成正比”，这个定律叫亨利（Henry）定律。其数学表达式是：

Cg = Kg·pg （2-1）

式中pg为液面上该气体的分压，Cg为某气体在液体中的溶解度（其单位可用g·L-1、

?1L（气）·L（水）、mol·L-1表示），Kg称为亨利常数。

5、溶解平衡

任何难溶的电解质在水中总是或多或少地溶解，绝对不溶的物质是不存在的。对于难溶或微溶于水的物质，在一定条件下，当溶解与结晶的速率相等，便建立了固体和溶液中离子之间的动态平衡，简称溶解平衡。

三、溶液的性质 1、稀溶液的依数性

稀溶液的某些性质主要取决于其中所含溶质粒子的数目，而与溶质本身的性质无关，这些性质称为依数性。稀溶液的依数性包括溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和和渗透压。

（1）溶液的蒸气压下降

19世纪80年代拉乌尔（Raoult）研究了几十种溶液的蒸气压与温度的关系，发现：在一定温度下，难挥发的非电解质溶液的蒸气压p等于纯溶剂蒸气压p0A与溶剂的物质的量分数xA的乘积，即：

p = p0A·xA （2-2）

这就是拉乌尔定律。用分子运动论可以对此作出解释。当气体和液体处于相平衡时，液态分子气化的数目和气态分子凝聚的数目应相等。若溶质不挥发，则溶液的蒸气压全由溶剂分子挥发所产生，所以由液相逸出的溶剂分子数目自然与溶剂的物质的量分数成正比，而气相中溶剂分子的多少决定蒸气压大小，因此有：

溶剂的物质的量分数xA溶液的蒸气压 =

纯溶剂的蒸气压出溶剂物质的量分数为12

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即： p = p0A·xA

由于溶质的物质的量分数xB与xA之和应等于1，因此p = p0A·xA式可作如下变换： p = p0A（1–xB）

0p0A–p = pA·xB

?p = p0AxB （2-3）

这是拉乌尔定律的另一表达式，?p为溶液的蒸气压下降值。对于稀溶液而言，溶剂的量nA远大于溶质的量nB，nA + nB ≈nA，因此（2-3）式可改写为：

?p = p0A·nB nAnB 用质量摩尔度b表示，上式变为： nA在定温下，一种溶剂的p0A为定值，

?p ≈ p0A·b = K·b （2-4）

1000/M式中K = p0（2-4）式也是拉乌尔定律的一种表达形式。 A·M/1000，M是溶剂的摩尔质量。（2）液体的沸点升高

液体的蒸气压随温度升高而增加，当蒸气压等于外界压力时， 0液体就沸腾，这个温度就是液体的沸点（Tb）。因溶液的蒸气压

纯溶剂 101.3kPa 溶液 0低于纯溶剂，所以在Tb时，溶液的蒸气压小于外压。当温度继

蒸气压 续升高到Tb时，溶液的蒸气压才等于外压，此时溶液沸腾。Tb

0与Tb之差即为溶液的沸点升高值（?Tb）

0Tb Tb ?Tb∝?p

?Tb = k?p ≈ k·p0A·

b = Kb·b

1000/M温度

图2-1溶液的沸点升高

即： ?Tb≈ Kb·b （2-5） 式中Kb是溶剂的摩尔沸点升高常数。不同溶剂的Kb值不同（表2-2）。利用沸点升高，可以测定溶质的分子量。在实验工作中常常利用沸点升高现象用较浓的盐溶液来做高温热浴。

（3）溶液的凝固点降低

在101 k Pa下，纯液体和它的固相平衡的温度就是该液体的正常凝固点，在此温度时液相的蒸气压与固相的蒸气压相等。纯水的凝固点为0℃，此温度时水和冰的蒸气压相等。但在0℃水溶液的蒸气压低于纯水的，所以水溶液在0℃不结冰。若温度继续下降，冰的蒸气压下降率比水溶液大，当冷却到Tf时，冰和溶液的蒸气压相等，这个平衡温度（Tf）就是溶液的凝固点。T0f－Tf = △Tf就是溶液的凝固点降低值。同样，它也是和溶液的质量摩尔浓度成正比，即：

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