1.2第一章气体和溶液ppt课件

1、 1.1 气体气体 1.3 胶体溶液胶体溶液 1.2 溶液溶液第一章第一章 气体和溶液气体和溶液1、理想气体、理想气体气体的最基本特征：具有可压缩性气体的最基本特征：具有可压缩性和扩散性。和扩散性。理想气体：分子本身不占体积理想气体：分子本身不占体积,分子分子间没有相互作用力的气体。间没有相互作用力的气体。 一、一、 理想气体状态方程式理想气体状态方程式1.1 1.1 气体气体pV = nRT R- 摩尔气体常数摩尔气体常数在在STP下，下，p =101.325kPa, T=273.15Kn=1.0 mol时时, Vm=22.4141L=22.414110-3m3nTpVR R = 8.315

2、 kPa L mol-1 K-1注意：公式中各物理量的单位注意：公式中各物理量的单位2、理想气体状态方程式：、理想气体状态方程式：33101325Pa22.414 10 m1.0mol 273.15K=8.315 J mol-1 K-11） 计算计算p，V，T，n四个物理量之一四个物理量之一2气体摩尔质量的计算气体摩尔质量的计算mnMM = Mr g mol-13、 理想气体状态方程式的应用mRTMpVmpVRTMpVnRT也可用于温度不太低，压力不太高的真实气体。也可用于温度不太低，压力不太高的真实气体。pV = nRT =RTpMmRTMpV = m / VRTMp3气体密度的计算气体密度

3、的计算 例1 (p.2 ：例1-1 ) ：一学生在实验室中，在73.3kPa和25下收集得250mL某气体，在分析天平上称量，得气体净质量为0.118g，求气体的相对分子质量。 解：130 .16102503 .73)27325(315. 8118. 0molgpVmRTMRTMmpV相对分子质量为相对分子质量为16.0 例例2：在：在1000和和97kPa压力下，硫蒸气的密度是压力下，硫蒸气的密度是0.5977g L-1。试求：（试求：（1硫蒸气的摩尔质量，（硫蒸气的摩尔质量，（2硫蒸气的化学式。硫蒸气的化学式。解解: ( 1 )RTpM1mol2g.6597)1000273(315. 85

4、977. 0pRTM03. 232.072 .65)2(硫蒸气的化学式为硫蒸气的化学式为S2组分气体：组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。做组分气体。分压：分压： 组分气体组分气体B在相同温度下占有与在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体叫做组分气体B的分压。的分压。 二、道尔顿分压定律道尔顿分压定律：道尔顿分压定律： 混合气体的总压等于混合气体中各组分混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。气体分压之和。 p = p1 + p2 + pi 或或 p = pB VnRTp ,2211VR

5、TnpVRTnp1212iin RTn RTn RTRTpnnnVVVV n =n1+ n2+ni 理想气体状态方程不仅适用于某一纯净理想气体状态方程不仅适用于某一纯净气体，也适用于混合气体。气体，也适用于混合气体。分压的求解：分压的求解：VRTnpBBBBBxnnppVnRTp BBBnppx pn即：混合气体中某组分气体的分压力等于该即：混合气体中某组分气体的分压力等于该组分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。组分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。 例例3p.3：例：例1-2)：在：在17 ，99.3kPa的气压的气压下，用排水集气法收集氮气下，用排水集气法收集氮气150mL。求在标。求在标

6、准状况下该气体经干燥后的体积。准状况下该气体经干燥后的体积。 解：在水面上收集气体，测出的压力是饱和解：在水面上收集气体，测出的压力是饱和水蒸气压力和气体压力之和。水蒸气压力和气体压力之和。 查表查表1-1，17 时饱和水蒸气压力为时饱和水蒸气压力为1.93kPamLTpTVpVTVpTVpkPakPaNP1362903.1012731504.974.97)93.13.99()(1221122221112 例例4p.4：例：例1-3)： 在在25 下，将下，将0.100mol的的O2和和 0.350molH2装入装入3.00L的容器中，通的容器中，通电后氧气和氢气反应生成水，剩下过量的氢电后氧

7、气和氢气反应生成水，剩下过量的氢气。求反应前后气体的总压和各组分的分压。气。求反应前后气体的总压和各组分的分压。 解：反应前解：反应前:kPapkPaVRTnHpkPaVRTnOpHO3722896 .8228900.3298315.8350.0)(6 .8200.3298315.8100.0)(2222 2H2 + O2 = 2H2O 通电时通电时0.100mol O2只与只与0.200molH2反应生成反应生成0.200molH2O。液态水所占体积与容器体积相比可。液态水所占体积与容器体积相比可忽略不计，但因此产生的饱和水蒸气却必须考虑。忽略不计，但因此产生的饱和水蒸气却必须考虑。因而，反

8、应后：因而，反应后：kPapkPaOHpkPaHp12717. 31241117. 3)(12400. 3298315. 8150. 0)(22查得）（由表溶液：定义？溶液：定义？ 广义地说，两种或两种以上的物质均匀广义地说，两种或两种以上的物质均匀混合而且彼此呈现分子或离子状态分布混合而且彼此呈现分子或离子状态分布者均称为溶液即分子分散系）。者均称为溶液即分子分散系）。溶溶 液液气态溶液气态溶液(如：空气如：空气)液态溶液：液态溶液：(如：酸、碱如：酸、碱)固态溶液固态溶液 (如：合金如：合金)溶质溶质溶剂溶剂1.2 1.2 溶液溶液狭义的溶液是指溶剂为液态的溶液，这里只讨论溶剂为水的水溶液

9、。稀溶液的含义：溶液浓度较稀，且溶质为难挥发稀溶液的含义：溶液浓度较稀，且溶质为难挥发性非电解质。性非电解质。 依数性：只与溶质粒子的数目有关而与溶依数性：只与溶质粒子的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性，又叫溶液质本性无关的性质称为溶液的依数性，又叫溶液的通性。的通性。 依数性是指：依数性是指：溶液的蒸气压降低溶液的蒸气压降低 溶液的沸点升高溶液的沸点升高溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降 溶液具有渗透压溶液具有渗透压一、稀溶液的通性一、稀溶液的通性初始：初始： V蒸发蒸发 V凝凝聚聚平衡：平衡： V蒸发蒸发 = V凝凝聚聚纯水的蒸气压示意图纯水的蒸气压示意图气液两相平衡1溶液的蒸

10、气压降低溶液的蒸气压降低 蒸发蒸发 H2O(l) H2O(g) 凝聚凝聚 饱和蒸气压：在一定的温度下，当蒸发的速度饱和蒸气压：在一定的温度下，当蒸发的速度等于凝聚的速度，液态水与它的蒸气处于动态等于凝聚的速度，液态水与它的蒸气处于动态平衡，这时的蒸气压称为水在此温度下的饱和平衡，这时的蒸气压称为水在此温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。用符号蒸气压，简称蒸气压。用符号 p 表示表示在纯溶剂中加入难挥发的物质以后，达在纯溶剂中加入难挥发的物质以后，达平衡时，平衡时，p p溶液总是小于同溶液总是小于同 T T 下的下的p p纯溶纯溶剂剂 ，即溶液的蒸气压下降。，即溶液的蒸气压下降。p=p纯纯p液液蒸汽

11、压下降的原因：蒸汽压下降的原因：纯溶剂纯溶剂正常正常溶液溶液少少溶溶液液蒸蒸气气压压下下降降示示意意图图溶溶质质分分子子溶剂分子溶剂分子 nB p= p* = p*xB nA + nBp溶液溶液 nA nA + nB nB表述表述2：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值与溶质的摩尔分数成正比。液的蒸气压下降值与溶质的摩尔分数成正比。 nA b p p * p * nB 55.6mol kg-1表述表述3：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值与溶质的质量摩尔浓度成正液的蒸气压下降值与溶质的质量摩尔浓度成正

12、比。比。p = K b溶液的质量摩尔浓度溶液的质量摩尔浓度b）：溶解在）：溶解在1kg水中水中的溶质的物质的量。的溶质的物质的量。2 溶液的沸点升高溶液的沸点升高 沸点沸点:溶液的蒸气压溶液的蒸气压p溶液与外压溶液与外压p外压相等时的温度称为该溶液的沸外压相等时的温度称为该溶液的沸点。点。 纯水：纯水：p外外 = 101.3kPa，t纯水纯水 = 100. 实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。溶剂的沸点。原因：溶液的蒸气压下降。见下图原因：溶液的蒸气压下降。见下图凝固点：固液两相平衡时的温度。凝固点：固液两相平衡时的温度。溶液的凝固点溶液

13、的凝固点TfTf总是低于纯溶剂的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点TfTf* *。原因：蒸气压下降。原因：蒸气压下降。p8p8：图：图1-41-43 溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低 稀溶液的沸点升高和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比。即bKTbbbKTff沸点升高和凝固点降低的应用沸点升高和凝固点降低的应用测定未知物的相对分子质量测定未知物的相对分子质量例例5p.8：例：例1-4）：将）：将5.50g某纯净试样溶于某纯净试样溶于250g苯中，测得该溶液的凝固点为苯中，测得该溶液的凝固点为4.51，求该，求该试样的相对分子质量纯苯的凝固点为试样的相对分子质量纯苯的凝固点为5.53）解：设该试样的

14、摩尔质量为解：设该试样的摩尔质量为M 查表得苯的查表得苯的Kf值为值为5.12kgmol-1BAfBAfffmMmKmnKbKT)(110. 0250. 0)51. 453. 5 (1050. 512. 513molkgmTmKMBfAf所以该试样的相对分子质量为所以该试样的相对分子质量为110 以蔗糖和水的体系为例，在一个连通器的两边装着蔗糖溶液与以蔗糖和水的体系为例，在一个连通器的两边装着蔗糖溶液与水，中间用半透膜隔开。水，中间用半透膜隔开。浸透：溶剂分子通浸透：溶剂分子通过半透膜自动扩散过半透膜自动扩散的现象。的现象。渗透压：为了在半渗透压：为了在半透膜两边维持渗透透膜两边维持渗透平衡而

15、需要施加的平衡而需要施加的压力。压力。4、溶液的渗透压、溶液的渗透压反渗透：在溶液上外加大于渗透压的压反渗透：在溶液上外加大于渗透压的压力使溶液中的水向纯水方向流动而使水力使溶液中的水向纯水方向流动而使水的体积增加的过程。的体积增加的过程。范托夫综合实验结果，指出了稀溶液的范托夫综合实验结果，指出了稀溶液的渗透压与浓度、温度的关系：渗透压与浓度、温度的关系： V=nRT即即 =cRT是溶液的渗透压，单位为是溶液的渗透压，单位为Pa;c也可用也可用 b代替。代替。应用应用 1、由式看出，通过对渗透压的、由式看出，通过对渗透压的测定，也能估算出溶质分子的相对测定，也能估算出溶质分子的相对分子质量。

16、分子质量。 2、工业、工业“反渗透技术反渗透技术” 3、在生物体内的应用、在生物体内的应用 例6p16：12医学临床上的葡萄糖等渗液的凝固点为-0.543，试求此葡萄糖溶液的质量分数和血浆的渗透压。 解：设葡萄糖溶液的质量分数为w。查表得水的Kf值为1.86kgmol-1 解得： 由54. 01801086. 186. 11033wbMwKbKTfff1292. 0kgmolb0525. 0wkpaTRb75337273315. 8292. 0注意以下定量关系的成立条件：难挥注意以下定量关系的成立条件：难挥发性非电解质的稀溶液，对于浓溶液发性非电解质的稀溶液，对于浓溶液和电解质溶液，定性关系成

17、立但以下和电解质溶液，定性关系成立但以下定量关系不能成立也可用此作近似定量关系不能成立也可用此作近似计算）。计算）。bpp*bKTbbbKTffbRTcRT 1.3 1.3 胶体溶液胶体溶液 胶体分散系是由颗粒直径在胶体分散系是由颗粒直径在10-910-7 m的分散质组成的体系。的分散质组成的体系。一、溶胶的制备一、溶胶的制备制备方法制备方法分散法分散法凝聚法凝聚法研磨法、超声波法研磨法、超声波法电弧法、胶溶法电弧法、胶溶法物理凝聚法、化学凝聚法物理凝聚法、化学凝聚法二、溶胶的性质二、溶胶的性质溶胶的基本特征：多相性、高分散性和热力溶胶的基本特征：多相性、高分散性和热力学不稳定性。学不稳定性。

18、1、溶胶的动力学性质、溶胶的动力学性质-布朗运动布朗运动胶粒时刻以不同方向、不同速度作无规则的运动。温度越高，胶粒越小，布朗运动越剧烈。 2 2、丁铎尔效应、丁铎尔效应光学性质光学性质光线通过胶体溶液时，发生光线通过胶体溶液时，发生光的散射现象。光的散射现象。 3 3、电泳、电泳电学性质电学性质 在外加电场下，胶粒在分在外加电场下，胶粒在分散介质中发生的定向移动，散介质中发生的定向移动，表明胶粒为带电粒子。表明胶粒为带电粒子。 一般地，金属硫化物、硅酸、土壤、一般地，金属硫化物、硅酸、土壤、淀粉及金、银等胶粒带负电，向外加淀粉及金、银等胶粒带负电，向外加电场的正极移动；金属氢氧化物的胶电场的正

19、极移动；金属氢氧化物的胶粒带正电，向外加电场的负极移动。粒带正电，向外加电场的负极移动。 三、胶团的结构三、胶团的结构1、胶核：一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心，称为胶核；2、胶粒：胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密吸附层；由于正、负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子的包围圈，从而形成带有与紧密层相同电荷的胶粒；3、胶团：胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。胶核胶粒胶团扩散双电层模型例7：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的 KI 作稳定剂 胶团的结构表达式 ： (AgI)m n I (n-x)K+x xK+ 电位离子 反离子 反离子 |_| 扩散层 |_|

20、胶核胶粒（带负电）胶团（电中性）胶核胶粒胶团胶团的图示式：例8：AgNO3 + KIKNO3 + AgI 过量的 AgNO3 作稳定剂 胶团的结构表达式： (AgI)m n Ag+ (n-x)NO3x+ x NO3 电位离子 反离子 反离子|_|_|胶核胶粒（带正电）胶团（电中性）胶核胶粒胶团胶团的图示式：1、溶胶的相对稳定性：、溶胶的相对稳定性： 动力学稳定性：布朗运动动力学稳定性：布朗运动聚结稳定性：在放置过程中，不会发生聚聚结稳定性：在放置过程中，不会发生聚结。结。 原因：胶粒带电：有静电斥力。原因：胶粒带电：有静电斥力。 溶剂化作用：胶团中带电粒子溶剂化作用：胶团中带电粒子表面被溶剂分子包围，形成水化层。表面被溶剂分子包围，形成水化层。2、溶胶的聚沉：溶胶失去稳定因素，胶、溶胶的聚沉：溶胶失去稳定因素，胶粒相互碰撞导致颗粒聚集变大最后以沉淀粒相互碰撞导致颗粒聚集变大最后以沉淀形式析出的现象。形式析出的现象。 四、溶胶的稳定性和聚沉四、溶胶