第四章 气体、溶液、胶体

1、第四章第四章 气体、溶液气体、溶液 和胶体和胶体 2 4.1 4.1 气体气体 4.2 4.2 溶液溶液 4.3 4.3 溶液的依数性溶液的依数性 4.4 4.4 胶体胶体 练练 习习 3 4.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 4.1 4.1 气体气体 分子间距离 分子间相对位置 体积 外形 气态： 大 可变 不定 不定 液态： 小 可变 固定 不定 固态： 小 固定 固定 固定 物质的三 态变化： 4 O2 分子分子 理想气体：理想气体： v 分子不占体积分子不占体积 v 分子间无相互作用分子间无相互作用 低压低压 高温高温 实际气体：实际气体： v 分子有体积分子有体积 v 分

2、子间有相互作用分子间有相互作用 理想气体与实际气体 5 波义尔定律（波义尔定律（1662）：）：17世纪中叶，英国世纪中叶，英国科学家科学家 波义尔的实验结果：温度恒定时，一定量气体的压波义尔的实验结果：温度恒定时，一定量气体的压 力和它体积的乘积为恒量。力和它体积的乘积为恒量。 P1/V PV = constant 查尔斯查尔斯(1787) 盖盖-吕萨克吕萨克(1802)定律：定律： 压力恒定时，一定量气体的体积与它的热力学温度成压力恒定时，一定量气体的体积与它的热力学温度成 正比。正比。 VT V = bT 6 理想气体状态方程理想气体状态方程：到了到了19世纪，法国科学家世纪，法国科学家

3、克拉伯克拉伯 龙龙 综合波义尔定律和综合波义尔定律和查尔斯查尔斯定律定律,把描述气体状态的把描述气体状态的3个个 参量参量p, V, T 归于一个方程式。归于一个方程式。 pVnRT m pVRT M pMRT m n M m V 7 R: 气体常数气体常数 333 (101.325 10) (22.4 10) 1273.15 PVPam R nTmolK 标准状况标准状况 311 11 1 11 1 8.314 8.314 8.314 0.08206 J Pa mmolK kPa mol L molK atm L mol K K 注意单位的一致！注意单位的一致！ 8 4.1.2 分压定律分压

4、定律 分体积：分体积：在相同在相同温度温度下，各组分气体具有与混合下，各组分气体具有与混合 气体相同气体相同压力压力时，所具有的体积称为该组分气体时，所具有的体积称为该组分气体 的分体积。的分体积。 分压力：分压力：在混合气体中，各种组分的气体分子分在混合气体中，各种组分的气体分子分 别占有相同的别占有相同的体积体积( (即容器的总空间即容器的总空间) )和具有相同和具有相同 的的温度温度。混合气体的总压力是各种分子对器壁产。混合气体的总压力是各种分子对器壁产 生撞击的共同作用的结果。生撞击的共同作用的结果。每一种组分所产生的每一种组分所产生的 压力叫分压力压力叫分压力，它可看作在该温度下各组

5、分分子，它可看作在该温度下各组分分子 单独存在于容器中时所产生的压力单独存在于容器中时所产生的压力PnPn。 9 分压定律：分压定律： 温度和体积恒定时，混合气体的总压力等温度和体积恒定时，混合气体的总压力等 于各组分气体分压力之和。于各组分气体分压力之和。 某组分气体的某组分气体的等于该气体单独占据等于该气体单独占据 总体积时，所表现的压力。总体积时，所表现的压力。 2 H 2.4Patm He 6.0Patm 2 0.50Hmol1.25Hemol 8.4 tol Patm 1.25Hemol 2 0.50Hmol 1.75lmo gas (a) 5.0 L at 20(b) 5.0 L

6、at 20(c) 5.0 L at 20 10 123 pppp i pp i i n pRT V i RTRT pnn VV ii pn pn i i n pp n i i n x n xi: 摩尔分数摩尔分数 ii px p 分压定律的另分压定律的另 一种表达一种表达 分压定律的分压定律的 一种表达一种表达 11 分散质分散质分散剂分散剂 分散分散 分散系分散系 （固、液、气态）（固、液、气态） 分散系：一种或几种物质以细 小的粒子分散在另一种物 质里所形成的体系 分散质：被分散的物质 （分散相） 分散剂：把分散质分散开来的物质 （分散介质） 4.2 4.2 分散体系分散体系 12 分散系

7、分散系 分类分类 分子分散系分子分散系 (d 100 nm) 相 体系中物理性质和化学 性质完全相同的一部分 单相体系单相体系 多相体系多相体系 （存在界面）（存在界面） 13 冰和水两相体系 14 表表1 按分散质颗粒大小分类的分散系按分散质颗粒大小分类的分散系 小于小于1nm(109 m)分子离子分子离子 粒子粒子能能通过通过滤纸滤纸与与半半 NaCl 分散系分散系 透膜透膜，扩散速度快，扩散速度快 溶液溶液 1100nm 胶体胶体 粒子粒子能能通过通过滤纸滤纸但但不不 Fe(OH)3 分散系分散系 能透过能透过半透膜半透膜, ,扩散慢扩散慢 溶胶溶胶 蛋白质蛋白质 溶液溶液 颗粒直径大小

8、颗粒直径大小 类类 型型 主主 要要 特特 征征 实实 例例 大于大于100nm 粗粗 粒子粒子不不能通过能通过滤纸滤纸不不 豆豆 浆浆 分散系分散系 能透过能透过半透膜半透膜, ,不扩散不扩散 牛奶牛奶 15 表表2 按物质聚集状态分类的分散系按物质聚集状态分类的分散系 气气 空空 气气 气气 液液 云、雾云、雾 固固 烟、尘烟、尘 气气 泡沫塑料泡沫塑料 固固 液液 珍珍 珠珠 固固 有机玻璃有机玻璃 气气 肥皂泡沫肥皂泡沫 液液 液液 牛牛 奶奶 固固 Fe(OH)Fe(OH)3 3溶胶、泥浆水溶胶、泥浆水 分散剂分散剂 分散质分散质 实实 例例 16 分子分散系分子分散系 (d1 nm

9、)溶液溶液 固态 液态气态 本节讨论的主要内容是本节讨论的主要内容是 以水为溶剂的水溶液以水为溶剂的水溶液 分散质以分子或者比分子更小的质点分散质以分子或者比分子更小的质点 均匀地分散在分散剂中所得的分散系均匀地分散在分散剂中所得的分散系 4.3 溶液溶液 17 4.3.1 溶液浓度的表示法溶液浓度的表示法 浓度浓度 一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量 称为溶液的浓度。 分类分类 B B n c V 1 mol L B B A n b m 1 mol kg i i i n x n 无纲量无纲量 B B m w m 无纲量无纲量 1L溶液中所含溶质B的物质的量，称为该溶液的物 质的量浓度。用符号c

10、B表示，cB nB/V 。 式中：nB为物质B的物质的量，单位为即 mol；V为 溶液的体积，单位为m3。浓度的常用单位为molL-1。 1 1. . 物质的量浓度物质的量浓度 1Kg溶剂中所含溶质B的物质的量，称为溶质B的质量摩 尔浓度，用符号bB，其数学表达式为 bBnB/mA 式中：bB为质量摩尔浓度，单位molkg-1 ；mA为溶剂的质量 (Kg)。由于物质的质量不受温度的影响所以溶液的质量摩 尔浓度是一个与温度无关的物理量。 2 2质量摩尔浓度（重点）质量摩尔浓度（重点） 某组分i的物质的量与溶液总物质的量之比，称为 该组分i的摩尔分数，其数学表达式为: xi=ni/n 3 3摩尔分

11、数摩尔分数 某组分i的质量与混合物质量之比，称为该 组分i的质量分数，其数学表达式为: Wi=mi/m 4 4质量分数质量分数 溶质的质量mB与溶液的体积V之比， 称为质量浓度，用符号B表示，其表达 式为： BmB/V 单位可用gL-1、mgL-1、gmL-1、ugL-1 等。 5 5质量浓度质量浓度 23 1ppm1ppm：百万分之一百万分之一 1ppb1ppb：十亿分之一十亿分之一 1 1 1 mg ppm kg 溶质 溶液 1 1 1 g ppb kg 溶质 溶液 选择题：质量摩尔浓度的优点是（ ） (A) 准确度高 (B) 应用广泛 (C) 计算方便 (D) 其值不随温度而改变 将50

12、g20%的硝酸钾溶液稀释到200g，稀释后所得 溶液中溶质的质量分数是（ ） A. 20% B. 10% C. 5% D. 1% 【知识点拨知识点拨】 关于溶液稀释一定要抓住：溶液稀释前后，溶质的质量 不变。 解： %5 200%20*50 33 w w wmwm KNOKNOmm 溶液溶液 后前 C 配制2mol/L的NaOH溶液2L，需要NaOH多少克？ 已知：MNaOH=40g/mol。 将60g草酸晶体(H2C2O42H2O)溶于水中，配制成1 升溶液，求该溶液的物质的量浓度。（M草酸 =126g/mol) 26 在常温下取在常温下取NaClNaCl饱和溶液饱和溶液10.00cm10.

13、00cm 3 3，测得其质量为 ，测得其质量为 12.003g12.003g，将溶液蒸干，得，将溶液蒸干，得NaClNaCl固体固体3.173g3.173g。求：（。求：（1 1） NaClNaCl饱和溶液的质量分数，（饱和溶液的质量分数，（2 2）物质的量浓度，（）物质的量浓度，（3 3） 质量摩尔浓度，（质量摩尔浓度，（4 4）饱和溶液中）饱和溶液中NaClNaCl和和H H2 2O O的摩尔分数。的摩尔分数。 (5) NaCl(5) NaCl的质量浓度。的质量浓度。(M (M NaCl NaCl=58.44gmol =58.44gmol-1 -1， ， M M H2OH2O=18.00g

14、mol =18.00gmol-1 -1) ) 解：解： （1）NaCl饱和溶液的质量分数为：饱和溶液的质量分数为： 2 NaCl3.173g (NaCl)0.264426.44% NaClH O12.003g w 质量 质量质量 练习练习 27 (2) NaCl饱和溶液的物质的量浓度为：饱和溶液的物质的量浓度为： 1 3 1 Lmol42. 5 L1000.10 molg44.58/173. 3)NaCl( )NaCl( g V n c (3) NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度为：饱和溶液的质量摩尔浓度为： 1 3 1 2 14. 6 10)173. 3003.12( 44.58/173. 3

15、kgmol kg molgg OH NaCl mB 的质量 物质的量 在常温下取在常温下取NaClNaCl饱和溶液饱和溶液10.00cm10.00cm 3 3，测得其质量为 ，测得其质量为 12.003g12.003g，将溶液蒸干，得，将溶液蒸干，得NaClNaCl固体固体3.173g3.173g。求：（。求：（1 1） NaClNaCl饱和溶液的质量分数，（饱和溶液的质量分数，（2 2）物质的量浓度，（）物质的量浓度，（3 3） 质量摩尔浓度，（质量摩尔浓度，（4 4）饱和溶液中）饱和溶液中NaClNaCl和和H H2 2O O的摩尔分数。的摩尔分数。 (5) NaCl(5) NaCl的质量

16、浓度。的质量浓度。(M (M NaCl NaCl=58.44gmol =58.44gmol-1 -1， ， M M H2OH2O=18.00gmol =18.00gmol-1 -1) ) 28 （4）NaCl饱和溶液中，饱和溶液中，NaCl和和H2O的摩尔分数的摩尔分数 mol491. 0molg18/g)173. 3003.12()OH( mol0542. 0molg44.58/g173. 3)NaCl( 1 2 1 n n 90. 010. 01)NaCl(1)OH( 10. 0 mol491. 0mol0542. 0 mol0542. 0 )OH()NaCl( )NaCl( )NaCl(

17、 2 2 xx nn n x （5）NaCl的质量浓度的质量浓度 mLg mL g V m /317. 0 00.10 173. 3 溶液 溶质 在常温下取在常温下取NaClNaCl饱和溶液饱和溶液10.00cm10.00cm 3 3，测得其质量为 ，测得其质量为 12.003g12.003g，将溶液蒸干，得，将溶液蒸干，得NaClNaCl固体固体3.173g3.173g。求：（。求：（1 1） NaClNaCl饱和溶液的质量分数，（饱和溶液的质量分数，（2 2）物质的量浓度，（）物质的量浓度，（3 3） 质量摩尔浓度，（质量摩尔浓度，（4 4）饱和溶液中）饱和溶液中NaClNaCl和和H H

18、2 2O O的摩尔分数。的摩尔分数。 (5) NaCl(5) NaCl的质量浓度。的质量浓度。(M (M NaCl NaCl=58.44gmol =58.44gmol-1 -1， ， M M H2OH2O=18.00gmol =18.00gmol-1 -1) ) 29 在在100 mL水中，溶解水中，溶解17.1 g蔗糖（分蔗糖（分 子式子式为为C12H22O11)，溶液的密度为溶液的密度为1.0638 g mL-1，求蔗糖的物质的量浓度，质量摩求蔗糖的物质的量浓度，质量摩 尔浓度，摩尔分数各是多少？尔浓度，摩尔分数各是多少？ 例：例： 解：解： BA 1 17.1g100 g 110.1 m

19、L 1.0638g mL mm V 122211 1 122211 (CHO)17.1 0.05 (CHO)342 mg nmol Mgmol 1122211 3 (C H O )0.05 0.454 110.1 10 nmol cmol L VL （1） 30 1122211 3 2 (C H O )0.05 0.5 (H O)100 10 nmol bmol kg mkg （2） （3） 2 2 1 2 (H O)100 (H O) = 5.55 (H O)18.02 mg nmol Mg mol 3122211 122211 1222112 (C H O )0.05 (C H O )8.

20、93 10 (C H O )(H O)0.055.55 nmol x nnmolmol 题目 解： 公式 = 代入数据(包括单位) = 单位制的统一(必要时) = 中间运算过程(此步骤可不写) = 结果(包括单位) 注意解 题规范 31 稀溶液的性质稀溶液的性质 如：如：颜色、导电性、酸碱性颜色、导电性、酸碱性 1. 1. 由溶质的由溶质的本性本性决定决定 2. 2. 取决于溶液中溶质的取决于溶液中溶质的自由粒子数目自由粒子数目 称为溶液的称为溶液的 依数性依数性 凝固点下凝固点下 降降 沸点升高沸点升高 渗透压渗透压 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 4.3.2 4.3.2 稀溶液的依数性稀

21、溶液的依数性 如： 32 1、溶液的蒸气压下降、溶液的蒸气压下降 溶剂的蒸发和蒸气压溶剂的蒸发和蒸气压 蒸发：液体表面的气化现象 蒸气：液面上的气态分子群 33 ：蒸发、冷凝速度相等，气相、液相达到蒸发、冷凝速度相等，气相、液相达到 平衡，液相上方气体的压力平衡，液相上方气体的压力 始：蒸发速率较大，冷凝速率为零，气相分子增多 蒸 发 和 冷 凝 过程中：蒸发速率较大，冷凝速率较小，气相分子增多 平衡时：蒸发速率等于冷凝速率，气相分子数目不变 34 若在纯溶剂中加入若在纯溶剂中加入（如葡萄糖（如葡萄糖) )： 纯水蒸气压纯水蒸气压 p* 溶液蒸气压溶液蒸气压 p 拉乌尔定律拉乌尔定律 * A

22、pp x 1 AB xx * ppp * B p x 35 拉乌尔定律：拉乌尔定律： 在在一定一定的温度下，的温度下，难难挥发挥发非非电解质电解质稀稀溶液的蒸气压，等于纯溶液的蒸气压，等于纯 溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的摩尔分数的乘积。溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的摩尔分数的乘积。 A AB * p n p nn =p* xA 式中：式中：p p ：溶液的蒸气压：溶液的蒸气压 p p* *：纯溶剂的蒸气压：纯溶剂的蒸气压 n nA A 溶剂的物质的量溶剂的物质的量 n nB B ：溶质的物质的量：溶质的物质的量 x xA A ：溶剂的摩尔分数 ：溶剂的摩尔分数 对于一个只有两组分的系统来说，对于一个只有两组分的系统来说，x xA A + x xB B = 1 = 1 p= p* xA= p*(1- xB)= p*- p*xB 可得，可得，p= pp= p* *- -p p = =p p* *x xB B 所以，在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的所以，在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压蒸汽压 下降下降与溶质的摩尔分数成正比。与溶质的摩尔分数成正比。 36 拉乌尔定律使用局限性：拉乌尔定律使用局限性： u若溶液浓度较大，溶质分子对溶剂的作用不可忽略若溶液浓