第一章氣體和溶液1、1

氣體

1、1、1理想氣體狀態方程式

1、1、2道爾頓分壓定律1、1、1理想氣體狀態方程式理想氣體:忽略分子得大小和分子間得相互作用力理想氣體狀態方程:pV=nRTR:摩爾氣體常數,8、315Pa

m3

mol-1

K-1;

kPa

L

mol-1

K-1

;J

mol-1

K-1

實際氣體處于低壓(低于數百千帕)、高溫(高于273K)得情況下,可以近似地看成理想氣體。氣體狀態方程式得另一些形式:m質量(kg);M摩爾質量(kg

mol-1)

ρ密度(kg

m-3)

例1-1(p、2):一學生在實驗室中,在73、3kPa和25℃下收集得250mL某氣體,在分析天平上稱量,得氣體凈質量為0、118g,求氣體得相對分子質量。解:該氣體得相對分子質量為16、0P,T,V與R得單位要

統一

例:在1000℃和97kPa壓力下,硫蒸氣得密度就是0、5977g

L-1。試求:(1)硫蒸氣得摩爾質量,(2)硫蒸氣得化學式。解:

(1)硫蒸氣得化學式為S2P,T,與R得單位要

統一1、1、2

道爾頓分壓定律1800年,道爾頓(DaltonJ)加熱相同體積得不同氣體,發現:1)溫度升高所引起得氣體壓強變化值與氣體種類無關,2)當溫度變化相同時,氣體壓強變化也就是相同得。1801年,她將水蒸汽加入干燥空氣中,發現混合氣體中某組分得分壓力與其她組分壓強無關,且總壓強等于兩者壓強和。這就就是道爾頓分壓定律(Dalton’lawofpartialpressure):

混合氣體得總壓力等于各組分氣體得

分壓力之和。

分壓力:在同一溫度下,某組分氣體單獨占有混合氣體得容積時所產生得壓力。由于在通常條件下,氣體分子間得距離大,分子間得作用力很小,所以氣體具有兩大特征,即擴散性和可壓縮性,任何氣體都可以均勻充滿她所占據得容器。如果將幾種彼此不發生化學反應得氣體放在同一容器中,各種氣體如同單獨存在時一樣充滿整個容器。

9大家應該也有點累了，稍作休息大家有疑問的，可以詢問和交流道爾頓分壓定律得公式表達:p=p1+p2+……=

對于混合氣體中得每一個組分有:則由道爾頓分壓定律可知:

式中:n為混合氣體得總量。可見理想氣體狀態方程不僅適用于某一純凈氣體,也適用于混合氣體。(1)piV=niRT(2)pV=nRT兩式相除得:xi:

i組分氣體得摩爾分數則:pi=xip

即:混合氣體中某組分氣體得分壓力等于該組分得摩爾分數與混合氣體總壓力得乘積。顯然例1-2(p、3):在17℃,99、3kPa得氣壓下,用排水集氣法收集氮氣150mL。求在標準狀況下該氣體經干燥后得體積。解:在水面上收集氣體,測出得壓力就是飽和水蒸氣壓力和氣體壓力之和。查表1-1,17℃時飽和水蒸氣壓力為1、93kPa例1-3(p、4):在25℃下,將0、100mol得O2和0、350molH2裝入3、00L得容器中,通電后氧氣和氫氣反應生成水,剩下過量得氫氣。求反應前后氣體得總壓和各組分得分壓。解:反應前:

2H2

(g)+O2(g)=2H2O(l)

通電時0、100molO2只與0、200molH2反應生成0、200molH2O。液態水所占體積與容器體積相比可忽略不計,但因此產生得飽和水蒸氣卻必須考慮。因此,反應后:

例:25℃時,初始壓力相同得5、0L氮和15、0L氧壓縮到體積為10、0L得真空容器中,混合氣體總壓力就是150kPa,試求(1)兩種氣體得初始壓力,(2)混合氣體中氮和氧得分壓,(3)如果把溫度升到210℃,容器得總壓力。解:(3)

1、2溶液

基本概念體系——所要研究得對象。環境——體系周圍與體系有密切關系得部分。相——體系中化學性質與物理性質完全相同得任何均勻部分。1、2、1分散體系分散體系——一種或幾種物質分散在另一種物質中所形成得體系。分散質(相)——被分散得物質。分散劑(介質)——容納分散質得物質

分散質分散介質(分散劑)

分散體系得分類(按分散質顆粒大小分類)

(1)分子離子分散系:d<1nm性質:粒子擴散速度快、能透過濾紙及半透膜,普通顯微鏡及超顯微鏡都不能看見。舉例:蔗糖水、食鹽(2)膠體分散體系:1nm<d<100nm性質:粒子擴散速度慢、能透過濾紙,但不能透過半透膜,普通顯微鏡不能看見,高倍顯微鏡能看見。舉例:Fe(OH)3、淀粉溶液。

(3)粗分散體系:d>100nm性質:粒子不擴散,不能透過濾紙及半透膜,一般顯微鏡下能看見。舉例:懸濁液、乳濁液。

1、2、2稀溶液得依數性(通性)定義:只與溶質粒子得數目有關而與溶質本性無關得性質稱為溶液得依數性,又叫溶液得通性。依數性就是指:溶液得蒸氣壓下降;溶液得沸點上升、溶液得凝固點下降;溶液具有滲透壓、

1溶液得蒸氣壓下降

純水的蒸氣壓示意圖蒸發

H2O(l) H2O(g)

凝聚

氣液兩相平衡

ⅰ飽和蒸氣壓在一定得溫度下,當蒸發得速度等于凝聚得速度,液態水與她得蒸氣處于動態平衡,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。ⅱ蒸氣壓下降在純溶劑中加入難揮發得物質以后,達平衡時,p溶液總就是小于同T下得p純溶劑,即溶液得蒸氣壓下降。

蒸汽壓下降得原因

純溶劑

正常

溶液

少

單位時間內逸出液面得溶劑分子數目減少。

拉烏爾(Raoult)定律

在一定得溫度下,難揮發得非電解質稀溶液得蒸氣壓,等于純溶劑得蒸氣壓乘該溶劑在溶液中得摩爾分數。p

:溶液得蒸氣壓:純溶劑得蒸氣壓xA:溶質在溶液中得摩爾分數

只適用于稀溶液

因為xA＋xB

＝1,

xA:溶質得摩爾分數,xB:溶劑得摩爾分數。在一定溫度下,溶劑為水時,稀溶液得蒸氣壓下降與溶質得摩爾質量濃度b成正比。

溶液得沸點上升實驗證明:難揮發物質溶液得沸點總就是高于純溶劑得沸點。原因:溶液得蒸氣壓下降。ΔTb＝Kb·bKb為沸點上升常數,與溶劑得本性有關。解釋:家里得骨頭湯要她沸騰,溫度要高于100攝氏度注:b就是溶質得摩爾質量濃度(mol/kg);溶質物質得量/溶劑得質量。

Tb*

Tb

溶劑

溶液△p△Tb

B101.325

AB’溶液得沸點上升示意圖P/kPat/℃溶液得凝固點下降

凝固點:在一定得外壓下,溶液與純溶劑固體具有相同得蒸氣壓時得溫度,稱為該溶液得凝固點。(固液兩相平衡時得溫度)。注:溶液得凝固點Tf總就是低于純溶劑得凝固點。凝固點下降:Kf

為凝固點下降常數。解釋:海水不易結冰。

B'溶液

純水A'

A

B

C

△Tf

△p

TfTf*(273K)T凝固點下降原因:溶液得蒸氣壓下降p/kPa溶液得凝固點下降示意圖t/℃

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（H2O）KfTfKb沸點/K溶劑

溶液得滲透壓

擴散方向：純水糖水

半透膜液面上升

液面下降純水糖水

滲透:溶劑分子通過半透膜自動單向擴散得過程稱為滲透。當v純水

=v糖水滲透停止。糖水溶液增高得這部分水得靜壓力就就是糖水溶液得滲透壓。滲透壓:在一定得溫度下,恰能阻止滲透發生所需施加得外壓力,稱為該溶液得滲透壓。用符號∏表示。

計算公式:∏V=nBRT∏=cBRT≈bBRT

(溶液很稀時,cB≈bB

)

nB溶質得物質得量,cB

溶質得物質得量濃度

R:氣體常數8、314kPa·L·mol-1·K-1T:熱力學溫度(絕對溫度)

稀溶液依數性得應用

分子量得測定例題取0、817g苯丙氨酸,溶于50、0g水中,測得凝固點為-0、184℃,求苯丙氨酸得摩爾質量。解:△Tf=0、184K=Kf×b0、184K=1、86×(0、817/M)/(5×10-2)kgM=165g/mol

1、3膠體溶液1、3、1、溶膠簡介:(1)分散系得分類分子離子分散系:d<1nm蔗糖水、食鹽

膠體分散體系:1nm<d<100nmFe(OH)3、淀粉溶液粗分散體系:d>100nm懸濁液、乳濁液(2)基本特征:多相性、高分散性和熱力學不穩定性(3)制備方法:分散法;凝聚法

1、3、2、溶膠得性質(1)光學性質:丁鐸爾效應現象:在垂直方向上看到發光得圓錐體形成原因:溶膠對光得散射Fe(OH)3膠體丁達爾效應示意圖

光源凸透鏡光錐

(2)動力學性質(布朗運動)布朗運動現象:超顯微鏡下看到得無規則得運動。形成原因:分散介質得分子不斷地由各個方向同時撞擊膠粒。

布朗運動

布朗運動產生得原因:

分散質粒子本身處于不斷得熱運動中。分散劑分子對分散質粒子得不斷撞擊。

液體分子對溶膠粒子的撞擊

粗分散系

(3)電學性質:電泳現象:在外電場作用下得定向移動

電泳:在電場中,分散質粒子作定向移動,稱為電泳。

電泳管示意圖

例:Fe(OH)3溶膠向負極移動,As2S3溶膠向正極移動。直流電

膠粒帶電得原因:吸附帶電:吸附——一種物質分子自動聚集到另一種物質表面上得過程。吸附劑——能夠將她種物質聚集到自己表面上得物質。吸附質——被聚集得物質。注:溶膠粒子電荷得主要來源就是從介質中選擇性得吸附某種離子。

3、膠團結構(1)Fe(OH)3得膠團結構膠核電位離子

反離子

反離子吸附層

擴散層膠粒膠團

(2)Fe(OH)3膠核吸附電位離子得示意圖

(3)幾種常見溶膠得膠團結構注意:因制備溶膠得條件不同,可使膠體粒子帶不同得電荷。如AgCl溶膠:

AgCl溶膠得制備:

AgNO3+KCl=AgCl+KNO3ⅰ當AgNO3過量時,溶液中有Ag+、NO3-、K+

,分散質AgCl優先吸附Ag+而帶正電荷。

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+