第二章化学基础知识

1、第二章第二章 化学基础知识化学基础知识 2-1-1 理想气体的状态方程理想气体的状态方程 分子之间没有引力，分子本身不占有体积的气分子之间没有引力，分子本身不占有体积的气体称为体称为理想气体理想气体。真正的理想气体实际上并不存在。真正的理想气体实际上并不存在。高温、低压高温、低压下的实际气体接近于理想气体。下的实际气体接近于理想气体。 1、理想气体、理想气体 22-1 气体气体描述气体状态的物理量描述气体状态的物理量 物理量物理量单单 位位压压 强强 P帕斯卡帕斯卡 Pa (Nm-2)体体 积积 V立方米立方米 m3温温 度度 T开尔文开尔文 K物质的量物质的量 n摩摩 尔尔 mol2、理想气

2、体理想气体状态方程状态方程R: 摩尔气体常数摩尔气体常数单单位位Jmol 1K 1m3 Pamol 1K 1L kPamol 1K 1取取值值8.3148.3148.314pV = nRT4由理想气体的状态方程由理想气体的状态方程 pV nRT 得得 n pV/RT 即即 m/M pV/RTmRTMpV理想气体状态的推导公式理想气体状态的推导公式可见，在一定温度和压强下，只要测出某气体的密度，可见，在一定温度和压强下，只要测出某气体的密度，就可以确定它的相对分子质量就可以确定它的相对分子质量5例如：在例如：在298K和和101.3KPa时，气体时，气体A的密度为的密度为1.80g dm-3。求

3、气体。求气体A的相对分子质量。的相对分子质量。 注意注意R的单位和取值的单位和取值。在相同温度和压力条件下，两个容积相同的烧瓶在相同温度和压力条件下，两个容积相同的烧瓶中分别充满了中分别充满了O3气体和气体和H2S气体，已知气体，已知H2S的质量的质量为为0.34g，则，则O3的质量为的质量为 g。2nPaVnbnRTV实实范德华方程范德华方程 当当n=1时，有：时，有：2aPVbRTV实实V为摩尔体积为摩尔体积 a、b 称为气体的范德华常数称为气体的范德华常数 , a 和和 b 的值越大，的值越大，实际气体偏离理想气体的程度越大。实际气体偏离理想气体的程度越大。 a同分子间引同分子间引力有关

4、的常数，力有关的常数，b是同分子自身体积有关的常数是同分子自身体积有关的常数 .7 2-1-2 实际气体的状态方程实际气体的状态方程8下列实际气体中性质最接近理想气体的是下列实际气体中性质最接近理想气体的是A. H2 B. He C. N2 D. O2分别用理想气体状态方程和分别用理想气体状态方程和van der Waals 方程方程计算（计算（NH3的范德华常数的范德华常数a = 4.17L2 atm mol-2， b= 0.0371 L mol-1），），25 C时，时，0.60mol NH3在在一体积为一体积为3.00L的容器中的压力分别为下列中的的容器中的压力分别为下列中的A 6.9

5、6.8atm B 5.3 5.2atm C 4.9 4.8atm D 4.1 4.0atm2-1-3 混合气体的分压定律混合气体的分压定律 1、基本概念、基本概念（1）总体积与分压）总体积与分压 混合气体所占有的体积称为总体积混合气体所占有的体积称为总体积, 用用 V总总表示表示. 当某当某组分气体单独存在组分气体单独存在, 且占有总体积时且占有总体积时, 其具有的压强其具有的压强, 称为该组分气体的分压称为该组分气体的分压, 用用 pi 表示表示. 且有关系式：且有关系式：10RTnVpii总（2）摩尔分数）摩尔分数 某组分气体的物质的量占混合气体物质的量的分某组分气体的物质的量占混合气体物

6、质的量的分数称为摩尔分数，用数称为摩尔分数，用xi表示表示。iinniinxn 在温度和体积恒定时，混和气体的总压力等于各组在温度和体积恒定时，混和气体的总压力等于各组分气体分压力之和，某组分气体的分压力等于该气体单独分气体分压力之和，某组分气体的分压力等于该气体单独占有总体积时所表现的压力。占有总体积时所表现的压力。123iip总pppp2、 Dalton分压定律分压定律122-1-4 混合气体分体积定律混合气体分体积定律1 总压和分体积总压和分体积 混合气体所具有的压强混合气体所具有的压强, 称为总压称为总压, 用用 p总总 表示。表示。 当某组分气体单独存在当某组分气体单独存在, 且和混

7、合气体的温度和压强且和混合气体的温度和压强相同时相同时, 其所占有的体积其所占有的体积, 称为该组分气体的分体积称为该组分气体的分体积, 用用 Vi 表示表示. 关系式为关系式为: 而而Vi/V总总 称为该组分气体的体积分数。称为该组分气体的体积分数。 13RTnVpii总2 阿玛加分体积定律阿玛加分体积定律分体积定律：当温度，压力相同时，混合气体的总分体积定律：当温度，压力相同时，混合气体的总体积等于各组分分体积之和体积等于各组分分体积之和 14 iVVVV213、分压与组成之间的关系、分压与组成之间的关系 p总总V总总 = n总总RT -(1) 由由(2)/(1) 得得: piV总总 =

8、niRT-(2) p总总Vi = niRT-(3) 即：组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔分数之积分数之积.由由(3)/(1)得：得： iiiVnxVn总15iiixnnpp总总iixpp总总总总VVpxppiii40 C和和101.3kPa下下, 在水面上收集某气体在水面上收集某气体2.0L, 则则该气体的物质的量为该气体的物质的量为(已知已知40 C时水的蒸气压为时水的蒸气压为7.4kPa)A 0.56mol B 0.078mol C 0.072mol D 0.6mol 2-1-5 气体扩散定律气体扩散定律 （格拉罕姆扩散定律（格拉罕姆扩散定律

9、 ） 气体扩散定律气体扩散定律 ：同温同压下气态物质的扩散：同温同压下气态物质的扩散速度与速度与 其密度的平方根成反比其密度的平方根成反比(Graham， 1831 )。ABBAuu ui：扩散速度：扩散速度 i：表示密度：表示密度17由理想气体状态方程推得由理想气体状态方程推得 同温同压下，气体的扩散速度与其相对分子质量同温同压下，气体的扩散速度与其相对分子质量的平方根成反比。的平方根成反比。 ABBAuu()()r BABr AMuuM18 1、 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 物质的量浓度物质的量浓度 溶质溶质 B 的物质的量除以混合物的体积，即的物质的量除以混合物的体积，即 1

10、m3 溶溶液中所含的溶质的物质的量，用液中所含的溶质的物质的量，用 cB 表示。表示。BBncV SI 单位：单位：mol m3 , 但因数值通但因数值通常太大，使用不方便，所以普遍常太大，使用不方便，所以普遍采用采用moldm3 特点：较方便，实验室最常用；特点：较方便，实验室最常用； 由于体积受温度的影响，使用时要指明温度。由于体积受温度的影响，使用时要指明温度。19 2-2 液体和溶液液体和溶液质量摩尔浓度质量摩尔浓度 溶质溶质 B 的物质的量除以的物质的量除以溶剂溶剂 A 的质量，用符号的质量，用符号 b表表示，示，SI 单位是单位是 mol/kg。特点：与温度无关，可用于沸点及凝固点

11、的计算。特点：与温度无关，可用于沸点及凝固点的计算。 对于稀的水溶液对于稀的水溶液 因为因为m水水 V CB bB20ABBmnb 2-2-2 饱和蒸气压饱和蒸气压纯溶剂在密闭容器中存在有两个过程纯溶剂在密闭容器中存在有两个过程: 蒸发和凝聚蒸发和凝聚, 在一定温度下在一定温度下, 当凝聚速度和当凝聚速度和 蒸发速度相等时蒸发速度相等时,蒸蒸气所产生的压强叫做该温度下的饱和蒸气压气所产生的压强叫做该温度下的饱和蒸气压.饱和蒸气压属于液体的性质饱和蒸气压属于液体的性质,它和温度有关它和温度有关.对同一对同一液体来说液体来说, 若温度高若温度高, 蒸气压就大蒸气压就大, 温度低温度低, 则蒸气则蒸

12、气压低压低.判断判断:在一定的温度下在一定的温度下, 液体的蒸气压是一个定值液体的蒸气压是一个定值,但它与气相的体积、液相的量有关。但它与气相的体积、液相的量有关。依数性质：指定溶剂的类型和数量后，稀溶液的某稀溶液的某些性质些性质只取决于所含溶质粒子的数目，而与溶质的本性无关。溶质的粒子可以是分子、离子、大分子或胶粒.这些性质称为依数性。稀溶液的依数性包括这些性质称为依数性。稀溶液的依数性包括溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压。压。先讨论难挥发非电解质稀溶液先讨论难挥发非电解质稀溶液222 -2-3 稀溶液的依数性稀溶液的依数性（1）溶液

13、的蒸气压下降）溶液的蒸气压下降19世纪世纪80年代拉乌尔（年代拉乌尔（Raoult）研究了几十种溶）研究了几十种溶液的蒸气压与温度的关系，发现：在一定温度下液的蒸气压与温度的关系，发现：在一定温度下，难挥发的非电解质溶液的蒸气压，难挥发的非电解质溶液的蒸气压p 等于纯溶剂等于纯溶剂蒸气压蒸气压p 与溶剂的物质的量分数与溶剂的物质的量分数x 的乘积，即：的乘积，即：p = p x p = kb23（2）液体的沸点升高）液体的沸点升高 Tb = K b 式中式中K 是溶剂的摩尔沸点升高常数。不同溶剂的是溶剂的摩尔沸点升高常数。不同溶剂的K 值值不同。利用沸点升高，可以测定溶质的分子量。不同。利用沸

14、点升高，可以测定溶质的分子量。24（3）溶液的凝固点降低）溶液的凝固点降低Tf = Kf b式中式中Kf 是溶剂的摩尔凝固点降低常数。不同溶剂是溶剂的摩尔凝固点降低常数。不同溶剂的的Kf 值不同。利用凝固点降低，可以测定溶质的值不同。利用凝固点降低，可以测定溶质的分子量，并且准确度优于沸点升高法。这是由于分子量，并且准确度优于沸点升高法。这是由于同一溶剂的同一溶剂的Kf 比比Kb 大，实验误差相应较小，而且大，实验误差相应较小，而且在凝固点时，溶液中有晶体析出，现象明显，容在凝固点时，溶液中有晶体析出，现象明显，容易观察，因此利用凝固点降低测定分子量的方法易观察，因此利用凝固点降低测定分子量的

15、方法应用很广。应用很广。25（4）溶液的渗透压）溶液的渗透压让溶剂分子通过半透膜的单方向的扩散过程，称让溶剂分子通过半透膜的单方向的扩散过程，称为渗透。为渗透。渗透方向：溶剂由浓度小的方向向浓度大的方向渗透方向：溶剂由浓度小的方向向浓度大的方向渗透渗透刚刚足以阻止发生渗透过程所外加的压力叫做溶刚刚足以阻止发生渗透过程所外加的压力叫做溶液的渗透压。液的渗透压。26渗透压公式渗透压公式稀溶液的渗透压与溶液的浓度和温度的关系同稀溶液的渗透压与溶液的浓度和温度的关系同理想气体状态方程式一致理想气体状态方程式一致即：即： V = nRT or = cRT27对于电解质来说，在溶液中要发生电离，这时稀对于电解质来说，在溶液中要发生电离，这时稀溶液的依数性公式中的溶液的依数性公式中的b或或c不再是溶质的浓度，不再是溶质的浓度，而应换成溶液粒子的浓度，溶质粒子的浓度越大而应换成溶液粒子的浓度，溶质粒子的浓度越大则沸点升高值、凝固点降低值和渗透压越大。则沸点升高值、凝固点降低值和渗透压越大。浓度均为浓度均为0.1mol dm-3的下列溶液中，凝固点的下列溶液中，凝固点最高的是最高的是A. NaCl B. MgCl2 C. AlCl3 D. Fe2(SO4)3氯乙酸是一元酸氯乙酸是一元酸, Ka=1.4 10-3试计算试计算0.01mol dm-3这种酸溶液的凝固点这种酸溶液的凝固点?假设