溶液與離子平衡

　　一、內容提要：本講主要是講解溶液的濃度和相變，稀溶液的通性，酸堿平衡，同離子效應和緩沖溶液，水解平衡，沉淀溶解平衡等問題。

　　二、本講的重點和難點是：溶液的濃度的計算，電離常數和電離度的計算，水的離子積常數和pH值的計算，弱酸強堿鹽和弱堿強酸鹽的pH值的計算，溶度積的定義及溶度積規則。

　　三、內容講解：

　　1、溶液的濃度和相變

　　溶液：由二種或多種組分所組成的均勻體系叫做溶液，它可包括：氣體混合物、液態溶液和固態溶液，一般溶液指液態溶液。

　　(一)溶液的濃度單位。

　　(1)質量百分濃度：溶質的質量占全部溶液質量的百分率。

　　(二)水的相變和相圖

　　(1)相變：

　　將一杯水置于密閉的容器中，液面上那些能量較大的分子就會克服液體分子的引力從表面逸出，蒸發出來的分子在液面上的空間向四面八方運動時，其中一部分可能撞到液面，為液體分子吸引而重新凝結，由于液體在一定溫度的蒸發速度是恒定的，開始時，液面空間尚無蒸氣分子，凝結速度為零，隨著時間的過去，蒸氣分子的濃度增加，凝結速度也增加，最后凝結速度和蒸發的速度達到相等，這樣液相和它的蒸汽就處于平衡狀態(動態平衡)。

　　我們把一定溫度下，液體和它的蒸汽處于平衡狀態時，蒸汽所具有的壓力叫做飽和蒸氣壓。如上所述，當兩相接觸時，物質要從一相轉變為另一相，這個過程就叫做相變。

　　(2)相平衡：

　　當相變到一定程度時，兩相間相互轉變的速度相等，表觀上變化“停頓”，此時，體系所處的狀態叫做相平衡，相平衡是一種動態平衡。

　　(3)相圖：

　　實驗表明，當溫度升高時，液體的平衡蒸氣壓增加，平衡蒸氣壓等于101325Pa時的溫度稱為沸點。

　　根據沸點，可以判斷兩種液體相對揮發性的難易程度，即一個在低溫時沸騰的液體，它在所有溫度下所具有的蒸氣壓通常比在較高溫度時，沸騰的液體的蒸氣壓要大。

　　相圖：表示在平衡時，兩相可以共存的壓強和溫度關系曲線。

　　2、稀溶液的通性

　　(一)溶液的蒸氣壓下降

　　將分別盛有純水，蔗糖溶液的兩只燒杯，一起放在一罩子內，過了一段時間后，發現純水陸續蒸發而消失，同時蔗糖溶液增加，這個現象是由于兩只燒杯上部水蒸氣壓力不相等，水自動地從蒸氣壓高的部位(純水)向蒸氣壓低的部位(糖溶液)移動。

　　這是由于溶質的加入，溶質粒子與溶劑分子比較均勻地分布在溶液中，致使溶劑本身的相對濃度減小，在單位時間內從溶液中蒸發出的溶劑分子數比在純溶劑上面的少，也就是難揮發物質的溶液蒸氣壓低于純溶劑的蒸氣壓、顯然，溶液的濃度越大，溶液的蒸氣壓下降得越多。

　　拉烏爾(Roult)定律：

　　在一定溫度下，難揮發的非電解質，稀溶液的蒸氣壓下降與溶質的摩爾分數成正比，(只與數量有關)。

　　(二)溶液的沸點上升和凝固點下降

　　由于加入難揮發物質后，引起溶液的蒸氣壓下降，顯然，溶液的沸點就要高于純溶劑的沸點。

　　例如：水在1000C時的蒸氣壓是101325Pa，加入溶質后，蒸氣壓要降低，這時蒸氣壓低于外界壓力，雖然仍在1000C，但溶液不會沸騰，要沸騰必須使溫度升高一些。才能使它的蒸氣壓重又達到101325Pa，與外界壓力相等。所以溶人難揮發溶質后，溶液的沸點必高于純溶劑，溶液愈濃，沸點高得愈多。我們把這現象叫做溶液的沸點上升，這是蒸氣壓下降的必然結果。

　　凝固點(tf)是一物質在固、液兩相平衡時的溫度。此時兩相的蒸氣壓必然相等，否則蒸氣壓較大的一相就會消失，不能保持兩相平衡共存的狀態，例如：水在0℃以下的蒸氣壓高于冰的蒸氣壓，所以0℃以下的水會全部結冰。反之，則冰融化為水。

　　溶液的凝固，實質上是溶液中溶劑的凝固，除非對溶質來說已達到飽和，否則溶質不會結晶出來，所以溶液的凝固點是溶液中溶劑的蒸氣壓和固態純溶劑的蒸氣壓相等時的溫度，此時，固態純溶劑可以和溶液平衡共存。

　　由于溶液的蒸氣壓下降程度取決于溶液的濃度，而溶液的蒸氣壓下降又是沸點上升和凝固點下降的根本原因，因此，溶液的沸點上升與凝固點下降必然與溶液的濃度有關。

　　拉烏爾得出了下列關系：溶液的沸點上升和凝固點下降與溶液的質量摩爾濃度成正比。

　　(三)滲透壓：

　　在一定的體積和溫度下，溶液的滲透壓與溶液中所含溶質的分子數有關，而與溶質和溶劑的本性無關。

　　從上述稀溶液的通性可以總結出稀溶液定律：難揮發的、非電解質的、稀溶液的性質(溶液的蒸氣壓下降，沸點上升，凝固點下降和滲透壓)是與一定量溶劑(或一定體積)

　　的溶液中所溶解的溶質的摩爾數成正比地變化著，而與溶質的本性無關。

　　稀溶液定律不適用于濃溶液，這是因為在溶液中溶質的分子數很多，使溶質分子間的相互影響以及溶質和溶劑分子間的相互影響大大加強了，這些復雜的因素使稀溶液定律就不再適用了，也不適用電解質溶液，這是由于電離或解離或靜電引力引起稀溶液的通性偏高。

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