2015年巖土工程師基礎(chǔ)知識(shí):溶液的蒸汽壓下降

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　　溶液的蒸汽壓下降

　　(1)蒸汽壓(飽和蒸汽壓)P0：在一定溫度下，液體和它的蒸汽處于平衡時(shí)，蒸汽所具有的壓力。

　　試驗(yàn)現(xiàn)象: 一封閉鐘罩中放一杯純水A和一杯糖水B，靜止足夠長(zhǎng)時(shí)間發(fā)現(xiàn),A杯變成空杯，B杯中水滿(mǎn)后溢出。

　　此試驗(yàn)證明:溶液的蒸汽壓總是低于純?nèi)軇┑恼羝麎?，其差值稱(chēng)為溶液的蒸汽壓下降(ΔP)。

　　2)拉烏爾定律：在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓下降(ΔP)和溶質(zhì)(B)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。

　　(2)溶液的的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降

　　1)沸點(diǎn)：液相的蒸汽壓等于外界壓力時(shí)的溫度。

　　2)凝固點(diǎn)：液向蒸汽壓和固相蒸汽壓相等時(shí)的溫度。

　　3)汽化熱：恒溫恒壓下，液態(tài)物質(zhì)吸熱汽化成氣態(tài)，所吸收的熱量稱(chēng)為汽化熱。

　　試驗(yàn)證明:溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn);溶液的凝固點(diǎn)總是低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。

　　利用凝固點(diǎn)下降的原理,冬天可在水箱中加入乙二醇作為防凍劑。

　　4)拉烏爾定律：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)上升(ΔTb)和凝固點(diǎn)下降(ΔTf)與溶液的質(zhì)量摩爾濃度(m)成正比。

　　ΔTb=kbm ΔTf=kfm

　　kb: 溶劑的摩爾沸點(diǎn)上升常數(shù);kf: 溶劑的摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù).

　　拉烏爾定律可用來(lái)計(jì)算溶液的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)或溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。

　　例：將18.0g葡萄糖C6H12O6溶于100.0g水中,計(jì)算此溶液的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)。

　　解：葡萄糖的摩爾質(zhì)量為180.0g,其質(zhì)量摩爾數(shù)濃度為:

　　;水的摩爾沸點(diǎn)上升常數(shù)kb=0.52

　　ΔTb=kbm =0.52×1.000=0.52OC; 因此溶液的沸點(diǎn)為:100+0.52=100.52 OC;

　　水的凝固點(diǎn)下降常數(shù)kf=1.85,

　　ΔTf=kfm=1.85×1.000=1.85 OC; 因此溶液的凝固點(diǎn)為:0-1.85=-1.85 OC;

　　(3)滲透壓

　　1)半透膜：動(dòng)物的腸衣、細(xì)胞膜、膀胱膜等只允許溶劑分子透過(guò),而不允許溶質(zhì)分子(或離子)透過(guò)的膜稱(chēng)半透膜.

　　2)滲透現(xiàn)象:溶劑透過(guò)半透膜而浸入溶液的現(xiàn)象.

　　若在溶液的液面上施加一定的壓力,則可阻止溶劑的滲透.為了使?jié)B透停止必須向溶液液面施加一定的壓力.

　　3) 滲透壓(π)：為維持被半透膜所隔開(kāi)的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的額外壓力。

　　4)滲透壓的規(guī)律：當(dāng)溫度一定時(shí)，稀溶液的滲透壓和溶液的摩爾濃度c成正比;當(dāng)濃度一定時(shí)，稀溶液的滲透壓π和溫度T成正比。

　　πv=nRT π=cRT

　　滲透壓的規(guī)律可用來(lái)計(jì)算溶液的滲透壓和溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。

　　溶液的蒸汽壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓這些性質(zhì)，與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，只與溶液中溶質(zhì)的粒子數(shù)有關(guān)，稱(chēng)為溶液的依數(shù)性。

　　(4)說(shuō)明:電解質(zhì)溶液，或者濃度較大的溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸汽壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓等依數(shù)性.但是，稀溶液定律所表達(dá)的這些依數(shù)性與溶液濃度的定量關(guān)系不適用于濃溶液和電解質(zhì)溶液。對(duì)于電解質(zhì)稀溶液，蒸汽壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓的數(shù)值都比同濃度的非電解質(zhì)稀溶液的相應(yīng)數(shù)值要大。

　　對(duì)同濃度的溶液來(lái)說(shuō)，沸點(diǎn)高低或滲透壓大小順序?yàn)椋?/p>

　　1)A2B或AB2型強(qiáng)電解質(zhì)溶液>AB型強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非電解質(zhì)溶液

　　對(duì)同濃度的溶液來(lái)說(shuō)，蒸汽壓或凝固點(diǎn)的順序正好相反：

　　2)A2B或AB2型強(qiáng)電解質(zhì)溶液

　　例1, 將質(zhì)量摩爾濃度均為0.10 mol?kg-1的BaCl2, HCl, HAc, 蔗糖水溶液的粒子數(shù)、蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和滲透壓按從大到小次序排序:

　　解：按從大到小次序排序如下：

　　粒子數(shù) : BaCl2 →HCl → HAc → 蔗糖

　　蒸氣壓 : 蔗糖 → HAc → HCl → BaCl2

　　沸點(diǎn): BaCl2 → HCl → HAc → 蔗糖

　　凝固點(diǎn) : 蔗糖→ HAc → HCl → BaCl2

　　滲透壓: BaCl2 → HCl → HAc → 蔗糖

　　例2,下列水溶液蒸氣壓及凝固點(diǎn)的高低順序?yàn)椋?/p>

　　0.1mol kg-1蔗糖?0.1mol kg-1HAc?0.1mol kg-1NaCl?0.1mol kg-1CaCl2