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高中二~高中三年级 (16-18岁)

高中化学 溶液的性质

在水里溶解食盐或糖，溶液会在比纯水更高的温度下沸腾、在更低的温度下凝固。 这是因为溶解的溶质粒子妨碍了溶剂分子的蒸发和结晶；像这样只取决于粒子数目、与溶质种类无关的性质叫作依数性。 沸点升高和凝固点降低与质量摩尔浓度成正比，隔着半透膜的渗透压与物质的量浓度和热力学温度成正比。电离成离子的电解质，粒子数增加多少（范托夫因子 i），效果就增大多少。 在图中提高质量摩尔浓度，两种温度变化会在同一刻度上一起增大，半透膜两侧的液面差也随之拉大。

溶解溶质后有什么变化

💡 往水里加盐
①在 1 个大气压下，纯水 0 ℃ 结冰、100 ℃ 沸腾
②盐水到了 0 ℃ 不结冰，到了 100 ℃ 也不沸腾
③溶解的溶质粒子占据了部分液面，水分子难以蒸发，所以要更高的温度才会沸腾
④溶质粒子还妨碍水分子排列成冰晶，所以要更低的温度才会结冰
⑤这种效果取决于溶解了多少个粒子，而不是溶解了什么，这就是依数性

沸点升高与凝固点降低

1.0 mol/kg
沸点升高
ΔTb = Kb × m
Kb：沸点升高常数（水：0.52 ℃·kg/mol）
凝固点降低
ΔTf = Kf × m
Kf：凝固点降低常数（水：1.86 ℃·kg/mol）
🔍 从图中读出什么
①提高浓度，沸点升高、凝固点降低，两者都与质量摩尔浓度成正比
②水的 K_f（1.86）约为 K_b（0.52）的 3.6 倍，所以用同一刻度画出的两根柱子，凝固点的也长 3.6 倍
③冬天往路上撒氯化钙，就是利用凝固点降低让冰雪融化
④渗透压一栏是在 25 ℃、假定物质的量浓度等于质量摩尔浓度时算出的值

渗透压

渗透压
π = MRT
M：物质的量浓度（mol/L），R：气体常数，T：热力学温度（K）
💡 渗透压的原理
①半透膜让水分子通过，挡住溶质粒子
②水从稀的一侧移向浓的一侧，浓的一侧液面升高，这就是渗透
③要阻止这种移动，必须在浓的一侧额外加压，所需的最小压强就是渗透压
④植物根吸收水分，输液要配成与血液渗透压相同的浓度，都是这个原理
⑤π = MRT 与理想气体状态方程 PV = nRT 形式相同

电解质与范托夫因子

范托夫因子
ΔT = i × K × m
i = 溶液中实际的粒子数 / 溶解的溶质的物质的量
💡 电解质的效果为什么更大
①NaCl 电离成 Na⁺ 和 Cl⁻ 两个离子，i ≈ 2
②CaCl₂ 电离成一个 Ca²⁺ 和两个 Cl⁻，i ≈ 3
③葡萄糖（C₆H₁₂O₆）不电离，是非电解质，i = 1
④所以质量摩尔浓度相同时，电解质的依数性效果大 i 倍
⑤融雪剂常用 CaCl₂，也是因为同样物质的量时它比 NaCl 放出更多粒子

例题演练

例题 1
把一种非电解质溶于水，配成 2 mol/kg 的溶液，它的凝固点是多少？（水的 Kf = 1.86 ℃·kg/mol）
1
求凝固点降低 ΔTf = Kf × m。
ΔTf = 1.86 × 2 = 3.72 ℃
2
从纯水的凝固点 0 ℃ 降低 ΔTf。
凝固点 = 0 − 3.72 = −3.72 ℃
▸ −3.72 ℃
非电解质 i = 1。在图中把浓度设为 2.0，凝固点柱子显示同样的值。
例题 2
把 NaCl 溶于水配成 1 mol/kg 的溶液，它的沸点是多少？（Kb = 0.52 ℃·kg/mol，NaCl 的 i = 2）
1
电解质要乘以范托夫因子：ΔTb = i × Kb × m。
ΔTb = 2 × 0.52 × 1 = 1.04 ℃
2
在纯水的沸点 100 ℃ 上加上 ΔTb。
沸点 = 100 + 1.04 = 101.04 ℃
▸ 101.04 ℃
NaCl 电离成 Na⁺ 和 Cl⁻ 两个离子，粒子数加倍，所以沸点升高是同浓度非电解质的两倍。

总结

依数性
沸点升高、凝固点降低、渗透压、蒸气压降低
与溶质种类无关、只与粒子数成正比的四种性质
韩国高考类题改编
27 ℃ 时 0.1 M 葡萄糖溶液的渗透压是多少？（R = 0.0821 L·atm/(mol·K)）
①1.23 atm
②2.46 atm
③0.82 atm
④24.6 atm
⑤8.21 atm
▸ ② 2.46 atm
1
用渗透压公式 π = MRT，并把温度换算成热力学温度。
π = MRT, T = 27 + 273 = 300 K
2
代入 M = 0.1，R = 0.0821，T = 300。
π = 0.1 × 0.0821 × 300 ≈ 2.46 atm
🎯 考试重点
①依数性只与溶质粒子数成正比，与种类无关
②ΔT_b = K_b · m，ΔT_f = K_f · m，水的 K_b = 0.52，K_f = 1.86
③电解质电离成多少离子，效果就变为 i 倍
④渗透压 π = MRT 与理想气体状态方程形式相同
⑤质量摩尔浓度（溶质 mol / 溶剂 kg）不随温度变化
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