第二章：气体 液体和溶液(1)

1、Chapter 2 gas，liquid and solution 1. 1. 理想气体及理想气体状态方程及其应用理想气体及理想气体状态方程及其应用内容要求：内容要求：4. 4. 分散系的概念和稀溶液性质分散系的概念和稀溶液性质2. 2. 分压概念（分体积）分压概念（分体积）3. 3. 液体的蒸气压液体的蒸气压忽略忽略分子之间的分子之间的作用力作用力和分子本身的和分子本身的体积体积一、理想气体一、理想气体（Ideal Gases）压力不太高，温度不太低的实际气体可看作理想气体压力不太高，温度不太低的实际气体可看作理想气体气体的基本特征气体的基本特征: : 扩散性和可压缩性扩散性和可压缩性2.1

2、、理想气体定律理想气体定律 (The Ideal Gas Law)(The Ideal Gas Law) 波义耳定律波义耳定律: PV=: PV=常数常数 （n n，T T一定）一定）查理查理- -盖盖吕萨克定律吕萨克定律: : V/T=V/T=常数常数 （n n，P P一定）一定）阿伏加阿伏加徳徳罗定律罗定律: V/n=: V/n=常数常数 （T T，P P一定）一定）二、理想气体性质二、理想气体性质 1) 1)理想或接近理想（温度，压力）理想或接近理想（温度，压力） 2)2)只适用于完全封闭的气体只适用于完全封闭的气体 R = PV / nT= PVm /T = 101.325103Pa2

3、2.414 10-3m3/273.15K = 8.314 J mol1 K1 注意点：注意点： = 0.082 L atm mol1 K-1 3) R 3) R 的取值的取值 随压力单位的变化而不同随压力单位的变化而不同mPVRTMPV=nRTPM=RT* *理想气体定律应用理想气体定律应用 PVT PVT n(m,M, )Sample：A sample of CH4 was slowly heated at a constant pressure of 0.9 atm. The volume of the gas was measured at a series of different t

4、emperatures and a plot of volume vs. temperature was constructed. The slope of the line was 2.8810-4 L/K. What is the mass of the sample of CH4? 应用应用 实例：测分子量实例：测分子量a. a. 蒸气密度法蒸气密度法测某种易挥发的测某种易挥发的液体的相对分子质量液体的相对分子质量RTMmPV由于已知由于已知P P、R R、T T，所以必须求，所以必须求 V V和和mm123m + m= mm+ m = mm + m = m瓶空气蒸汽瓶水瓶331m =

5、m -mm -mm水瓶空气（）31m -m31mm -m1水瓶水V221m=m -m =m - m - m蒸汽瓶空气（）忽略忽略RTPM(273,1)0Katm3空气=1.293g/m(P)0P273K环境环境环境T，空气环境=1atmT(P)mV环境环境T，空气空气瓶mRTMPV蒸汽蒸汽蒸汽环境b. 极限密度法极限密度法:蒸气密度法的改进蒸气密度法的改进nRTPV RTPM外推外推 P0P0时，时，RTP2.22.2、分压定律分压定律( (Doltons law of practical Doltons law of practical pressurepressure) )组分气体：组分气

6、体：气体混合物中每一种气体。气体混合物中每一种气体。AAn RTpV分压：分压：组分气体组分气体A A在相同温度下占有与混合气体在相同温度下占有与混合气体相同体相同体积积时所产生的压力，叫做组分气体时所产生的压力，叫做组分气体A A的分压。的分压。分压定律：分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。分压之和。 P = P P = P1 1 + + P P2 2 + + 或或 P P = = P Pi i P总总V=n总总RT =(n1+n2+ni)RT = P1V+P2V+PiV =(P1+p2+Pi)VP总总= pi=P1+p2+Pi同时

7、由于同时由于 P Pi iV= nV= ni iRTRT； P P总总V= nV= n总总RT RT iinPixPn总总iiPx P总( (摩尔分数摩尔分数) )证明证明: : V = 2 dm3 , O2: 0.20mol, H2: 0.50mol, Ar : 0.10mol T =300K, O2+2H22H2O(l) 求反应前后各气体的分压以及求反应前后各气体的分压以及总压。总压。 (T = 300K时时 PH2O = 0.035atm） 解： 反应前：反应前：atmPO5 . 20 . 2300082. 020. 02atmPH2 . 60 . 2300082. 050. 02atm

8、PAr2 . 10 . 2300082. 010. 0atmP9 . 92 . 12 . 65 . 2总反应后：反应后： 2H2 + O2 = 2H2O Ar0.50 0.20 0 0.100.10 0 0.40(l) 0.10atmPH23. 10 . 2300082. 010. 02atmPAr23. 10 . 2300082. 010. 0atmPOH035. 02atmP5 . 2035. 023. 123. 1总注意注意:在该温度下，在该温度下，2dm3 体积的体积的H2O(g) 计算得计算得0.002846mol, 若若O2为为0.001mol，生成生成H2O 0.002mol,

9、则则水将完全气化水将完全气化, P就不是就不是P饱和饱和。2.32.3、分体积定律、分体积定律（Amagats Law of Partial VolumesAmagats Law of Partial Volumes）V总总V1+V2+V3+ .21PRTnPRTnVi = V总总 Xi分体积分体积: : 混合气体中某一组分混合气体中某一组分B B的分体积的分体积V VB B是该组份是该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。的体积。分体积定律：分体积定律：当温度、压力相同时，混合气体的总当温度、压力相同时，混合气体的总体积等于各

10、组分分体积之和。体积等于各组分分体积之和。注意：注意：对混合气体体系，分体积和分压不对混合气体体系，分体积和分压不能同时代入理想气体方程能同时代入理想气体方程2.42.4、格拉罕姆扩散定律、格拉罕姆扩散定律 （Grahams law of effusion） 在恒压条件下，某一温度在恒压条件下，某一温度下气体的扩散速率与其密下气体的扩散速率与其密度（或摩尔质量）的平方度（或摩尔质量）的平方根成反比根成反比 ( (实验定律实验定律) )122112uMMu表达式：表达式：应用应用: : 1) 1) 测定未知气体的分子量（或原子量）测定未知气体的分子量（或原子量）例：例：What is the m

11、olecular formula of a compound of What is the molecular formula of a compound of empirical formula CH that diffuse 1.246 more slowly empirical formula CH that diffuse 1.246 more slowly than Krypton (MW=83.8) at the same temperature and than Krypton (MW=83.8) at the same temperature and pressure.pres

12、sure. 2)2)可以分离同位素可以分离同位素 isotopeisotope从铀矿制备分离从铀矿制备分离235235U,U,利用利用UFUF6 6不同的扩散速率不同的扩散速率差别很小，需非常多级分离差别很小，需非常多级分离122123523866238.056 18.998352.041.0043235.046 18.998349.03(1: UF ,2: UF )rMrM 气气 体体 扩扩 散散 串串 联联 示示 意意 图图设计了设计了30003000级，耗资级，耗资8 8亿美元亿美元 基本假设基本假设: : A.A. 气体分子是气体分子是质点质点 三、三、 气体分子运动论气体分子运动论

13、( (Kinetic Molecular Theory)Kinetic Molecular Theory) C.C.气体分子做气体分子做弹性碰撞弹性碰撞J.C. MaxwellJ.C. Maxwell、L. BoltzmannL. Boltzmann、R. ClausiusR. ClausiusB.B.气体分子不断地作高速气体分子不断地作高速无规则运动无规则运动推导过程：推导过程：单位时间动量改变量：单位时间动量改变量：222iiimumul/ul压强：压强：222() 11iiiiiFmumumuPStSllV2iimuPPV总压强：总压强：2iPVmu22iuuN2u定义：定义：称为称为均

14、方根速率均方根速率 223iNPVmumuPV=nRT2212323kNNmuE333(2)222kARTEnRTkTNN热力学温度热力学温度:大量分子无规则运动的平均动能有关大量分子无规则运动的平均动能有关;热热:大量分子的混乱运动或无序运动大量分子的混乱运动或无序运动23(1)RTuM格林汉姆扩散定律格林汉姆扩散定律 K:K:波尔兹曼常数波尔兹曼常数 P,TP,T 分子运动分子运动桥梁桥梁气体分子运动论意义气体分子运动论意义: :* * *例题例题: :求在求在0 0C C时氢分子的速度时氢分子的速度2333 8.314 2731.84 10/0.002RTum sM四、气体分子速度分布与

15、能量分布四、气体分子速度分布与能量分布（Distribution of gas molecular speeds and energy)a. a. 速度分布速度分布b.b. 能量分布能量分布00EikTENfeN0:EkTe波尔兹曼因子波尔兹曼因子 能量大于和等于能量大于和等于E E0 0的所有分的所有分子的分数：子的分数：五、实际气体定律五、实际气体定律 (The Real Gas Law)(The Real Gas Law)1. 实际气体与理想气体的偏差实际气体与理想气体的偏差:1mol气体的PV/RTp曲线1molN2的PV/RTp曲线（不同温度）气体分子间作用力与距气体分子间作用力与距

16、离的关系离的关系2. 实际气体状态方程实际气体状态方程（van der waals equation）22n(pa)(Vnb)nRTV2. 2. 分子间的引力分子间的引力两点修正两点修正:( (V Vrealreal-nb-nb) )=V=Videalideal等于气体分子运动的自由空间等于气体分子运动的自由空间1. 1. 分子自身的体积分子自身的体积分子间吸引力正比于分子间吸引力正比于(n/V)2 内压力内压力 P=a(n/V)2 Pideal=Preal+a(n/Vreal)2abp内气体10a(Pam6mol-2)104b(m3mol-1)He0.034570.2370H20.24760

17、.2661Ar1.3630.3219O21.3780.3183N21.4080.3913CH42.2830.4278CO23.6400.4267HCl3.7160.4081NH34.2250.3707NO25.3540.4424H2O5.5360.3049C2H65.5620.6380SO26.8030.5636C2H5OH12.180.8407 表表 某些气体的某些气体的Van der Waals Van der Waals 常常数数例题：分别按理想气体状态方程和例题：分别按理想气体状态方程和van der waalsvan der waals方程计算方程计算1.50mol SO1.50mo

18、l SO2 2在在3030摄氏度占有摄氏度占有20.0L20.0L体积时的压力，并比较两者体积时的压力，并比较两者的相对误差。如果体积减少为的相对误差。如果体积减少为2.00L2.00L，其相对误差又如何？已知，其相对误差又如何？已知a=0.6803Pa m6 mol-2， b=0.5636 10-4m3 mol-1解：已知：解：已知：T T =303K=303K，V V=20.0L=20.0L，n n=1.50mol=1.50molVnRTp 1111.5mol 8.314J Kmol303K20.0L189kPa222VannbVnRTp189.7kPa3.8kPa186kPa122189

19、 18611.61%00%186ppp33122.00L 1.89 10 kPa 1.59 10 kPaVpp,313(1.89 1.59) 101018.9%0%1.59 10ppp,思考题：范德华实际气体状态方程的适用范围？思考题：范德华实际气体状态方程的适用范围？ 五、气体的液化和临界状态五、气体的液化和临界状态( (critical state)critical state)液化的方法：液化的方法： 降温降温、加压、加压临界温度临界温度：加压下气体能够：加压下气体能够液化的最高温度；液化的最高温度；临界压强临界压强：临界温度时，使：临界温度时，使气体液化的最低压强；气体液化的最低压强；

20、临界体积临界体积：临界温度和临界：临界温度和临界压强下，压强下，1mol1mol气态物质占有气态物质占有的体积。的体积。熔沸点低的物质，熔沸点低的物质，临界温度也低临界温度也低物质物质tc(C)Pc(106Pa) c(g/ml)氨氨132.411.2760.235CO-140.243.49850.301CO231.047.3760.468HCl51.58.30820.45H2O373.0922.0470.32NO-93.06.48440.52SO2157.67.88370.525Na 2300.0 35.462 0.198 Ar-122.44.87340.533Cl2144.07.70030.

21、573H2-240.171.29280.0314N2-147.03.39420.313O2-118.575.04260.436一、液体的结构（一、液体的结构（structure of liquidsstructure of liquids） 2. 2. 液体液体（LiquidLiquid） 二、液体的蒸气压二、液体的蒸气压(Vapor pressure of liquid)(Vapor pressure of liquid)1 1、蒸发过程、蒸发过程2 2液体的饱和蒸气压（简称蒸气压）液体的饱和蒸气压（简称蒸气压）3 3）蒸气压只与液体本质和温度有关）蒸气压只与液体本质和温度有关. . 1 1

22、）2 2）蒸气压：一定温度下与液体）蒸气压：一定温度下与液体平衡的饱和蒸气所具有的压力。平衡的饱和蒸气所具有的压力。 蒸发凝聚液体蒸汽蒸气压蒸气压vsvs温度温度lgAPBT 2.303HBRT 蒸发Clusius -Clapeyron equationClusius -Clapeyron equationlg2.303HPBRT 蒸发211211lg()2.303HPPR TT蒸发11lg2.303HPBRT 蒸发22lg2.303HPBRT 蒸发211211ln()HPPRTT蒸发Application of Clusius -Clapeyron equationApplication o

23、f Clusius -Clapeyron equation1 1、求蒸发热、求蒸发热2 2、已知蒸发热和一个温度下的压强，求另一、已知蒸发热和一个温度下的压强，求另一个温度下的压强个温度下的压强例题例题：25 时时，0.100mol液态苯在一个可通过提高活液态苯在一个可通过提高活塞而改变的容器中蒸发（蒸气压为塞而改变的容器中蒸发（蒸气压为12.3kPa), 试求试求（1）体积增加至何值时液体恰巧消失？）体积增加至何值时液体恰巧消失？（2）体积为）体积为12.0dm3 和和30.0dm3 时，苯蒸气压分别是时，苯蒸气压分别是 多少？多少？（3）1atm, 4dm3空气缓慢地鼓泡通过足量的苯中，苯

24、空气缓慢地鼓泡通过足量的苯中，苯 将损失多少克？将损失多少克？解解：（1 1）V=nRT/P=20.1V=nRT/P=20.1dm3（2 2）12.0dm12.0dm3 3: :气压为气压为12.3kPa.12.3kPa. 30.0dm 30.0dm3 3: : P P1 1V V1 1=P=P2 2V V2 2 P P2 2= P= P1 1V V1 1 /V/V2 2 =8.24 kPa =8.24 kPa （3 3）P P总总=P=P空气空气 P P苯苯 P P空气空气=89 kPa=89 kPa 这时，这时，4 4dm3空气体积变为空气体积变为 V=(101.3V=(101.34)/8

25、9=4.554)/89=4.55dm3, , 也是苯蒸气的体积也是苯蒸气的体积由由PV=nRT= mRT/MPV=nRT= mRT/M得：得：m= PVM/RT=1.76gm= PVM/RT=1.76g三、超临界流体（三、超临界流体（supercritical fluid)supercritical fluid)当T Tc，PPc时的流体称为超临界流体 超临界流体兼有液体和气体的双重特性，扩散系数大，超临界流体兼有液体和气体的双重特性，扩散系数大，粘度小，渗透性好，与液体溶剂相比，可以更快地完成粘度小，渗透性好，与液体溶剂相比，可以更快地完成传质，达到平衡，促进高效分离过程的实现传质，达到平衡

26、，促进高效分离过程的实现 3. 溶液及其性质溶液及其性质（properties of solution）一、一、基本概念基本概念（Basic concepts)根据根据 分散相直径分类：分散相直径分类：d d 1nm 100nm 100nm 悬浊液、乳浊液。悬浊液、乳浊液。 1 1、分散系、分散系（dispersion system)：一种或几种物质的一种或几种物质的质点分散在另一种物质的质点中所形成的体系质点分散在另一种物质的质点中所形成的体系 分散相分散相 (dispersion phase) (dispersion phase) ：被分散的物质：被分散的物质分散介质分散介质 (dispe

27、rsion medium):(dispersion medium):容纳分散相的物质容纳分散相的物质分散相分散相 溶质溶质(solute)(solute) 分散介质分散介质 溶剂溶剂(solvent)(solvent)。 2 2、溶液、溶液(Solution):(Solution):一种物质以分子、原子或离子状态一种物质以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系. .二、溶液的浓度表示法二、溶液的浓度表示法1、质量分数、质量分数 (mass fraction, mass percentage) （w） ：2、摩尔分数、摩尔分数

28、(Mole fraction) （xi）: = n i / n = moles of solute/moles of all componentsmwmsolutesolutionppm(parts per million)，ppb(parts per billion) 3、体积物质的量浓度、体积物质的量浓度(Molarity) （cB）：）： cB = moles of solute/liters of solution4 4、质量物质的量浓度质量物质的量浓度 (Molality) (Molality) （mmB B） ： mB = moles of solute / kilograms o

29、f solvent= moles of solute / kilograms of solvent当溶液很稀时，当溶液很稀时， = 1= 1，所以，所以1kg1kg溶剂近似看作溶剂近似看作1L1L溶液，溶液，则则c cB mmB 各种浓度之间的换算（各种浓度之间的换算（Units exchange Units exchange ）三、溶解度原理（三、溶解度原理（ principle of solubility)1 1、 溶解过程是溶解过程是物理化学物理化学过程。过程。2 2、溶解度（、溶解度（solubilitysolubility）: :每每100g100g溶剂中所能溶解溶剂中所能溶解的溶质

30、的最大质量的溶质的最大质量 3 3溶解平衡是溶解平衡是动态平衡动态平衡(dynamic equilibrium)(dynamic equilibrium)。4 4影响溶解度的内因：影响溶解度的内因：“相似相溶相似相溶”溶质和溶剂在结构或极性上相似溶质和溶剂在结构或极性上相似* * * 液液液相溶：液相溶： * * * 固固液溶解：液溶解： 极性与极性，非极性与非极性易溶极性与极性，非极性与非极性易溶离子化合物复杂离子化合物复杂类似结构的化合物熔点低的易溶类似结构的化合物熔点低的易溶* * * 气气液溶解：液溶解： 高沸点气体溶解度大；高沸点气体溶解度大；气体在近似分子间力溶剂溶解度大气体在近似

31、分子间力溶剂溶解度大物质物质熔点()在苯中的溶解度(x)蒽2180.008菲菲1000.21萘萘800.26联二苯联二苯690.39 5、影响溶解度的外因、影响溶解度的外因: 温度和压力温度和压力温度: 压力:压强增大时，对固体、液体溶解度变化不大，压强增大时，对固体、液体溶解度变化不大，固体：若溶解过程是吸热，则升温溶解度增大固体：若溶解过程是吸热，则升温溶解度增大 液体：温度升高，溶解度增大液体：温度升高，溶解度增大气体：温度升高，溶解度降低气体：温度升高，溶解度降低 气体溶解定律气体溶解定律-Hernrys Law-Hernrys Law在一定温度和一定体积的液体中，所溶解的气体质量在一

32、定温度和一定体积的液体中，所溶解的气体质量与该气体的分压成正比与该气体的分压成正比 数学表达式：数学表达式：k kH H = = p p / / x x k kH H：Henrys constant Henrys constant P P：被溶解气体的分压（以：被溶解气体的分压（以mmHgmmHg为单位）为单位）X X：溶解的气体在溶液中所占的物质的量分数。：溶解的气体在溶液中所占的物质的量分数。 只适用于溶解度小、不与溶剂相互作用的气体只适用于溶解度小、不与溶剂相互作用的气体2O0.21 760160(mmHg)p7H2.95 10 (mmHg)k由亨利定律由亨利定律 22OOHpkx226

33、OO7160/5.42 102.95 10Hxpk222OOO1000/18nxn2O1000/18n2O(1)n 264O10005.42 103.01 1018()nmolSample ExerciseSample Exercise：2020时，氧气溶解在水中的亨利定律时，氧气溶解在水中的亨利定律常数为常数为2.952.9510107 7mmHgmmHg，在通常大气中，氧分压为，在通常大气中，氧分压为0.21atm0.21atm，此时有多少摩尔氧气溶在，此时有多少摩尔氧气溶在1000g1000g水中？水中？ 解解: :6 6、溶解度原理的应用：、溶解度原理的应用： 1）利用不同溶质在同一溶

34、质溶剂中的溶解度）利用不同溶质在同一溶质溶剂中的溶解度的差别来的差别来分离物质分离物质固液体系固液体系： 分级结晶（重结晶分级结晶（重结晶 recrystallinerecrystalline）液液体系液液体系： 萃取萃取气液体系气液体系： 2）利用溶解度差异来制）利用溶解度差异来制备材料、生长单晶等备材料、生长单晶等高温区低温区 四四. . 非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性 ( (colligative properties)colligative properties)依数性依数性: : 与微粒个数有关的性质，与溶质种类无关与微粒个数有关的性质，与溶质种类无关1 1溶液的蒸气压

35、降低（溶液的蒸气压降低（Lowering the vapor pressureLowering the vapor pressure）稀溶液依数性的核心稀溶液依数性的核心 Raoult Raoult 定律：一定温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的定律：一定温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂的摩尔分数相乘蒸气压与溶剂的摩尔分数相乘; ;或者说蒸气压的下降等于或者说蒸气压的下降等于纯溶剂的蒸气压乘以溶质的摩尔分数。（溶质不挥发）纯溶剂的蒸气压乘以溶质的摩尔分数。（溶质不挥发） 00pppxp 剂溶质剂0pxp剂剂对于稀溶液对于稀溶液nn剂质nnxnnn质质质质剂剂nmm质质剂mxmmMn

36、剂质质质剂剂00pxpMpmK m 质剂剂剂质质Raoul Raoul 定律实验图定律实验图 两种易挥发的物质互溶时，若在理想状态下，符合拉两种易挥发的物质互溶时，若在理想状态下，符合拉乌尔定律乌尔定律: :反之，凡符合此式的溶液称理想溶液反之，凡符合此式的溶液称理想溶液 * * * 理想溶液：溶液中各物质分子的大小及各理想溶液：溶液中各物质分子的大小及各种分子间力的大小与性质相同种分子间力的大小与性质相同 00121122p=p +p = xp +xp0ben75torrp0o22torr.t lp例题例题: : 某混合溶液由某混合溶液由1mol1mol苯和苯和2mol2mol甲苯组成，甲苯

37、组成，求求2020o oC C时蒸气组成。已知时蒸气组成。已知. . 0benbenben0.33 7525torrpxp0toltoltol0.672215torrpxptotalbentol25 1540torrpppben25in vapor0.631525x虽然苯在溶液中仅占33mol%，但在蒸气中占63mol %，所以易挥发的成份在蒸气中富积，成为蒸馏技术（distillation）的重要基础。解解: :液体的沸点是指液体的饱和蒸气压与外界大气液体的沸点是指液体的饱和蒸气压与外界大气压相等时的温度；凝固点是指液体的蒸气压与压相等时的温度；凝固点是指液体的蒸气压与其固体的蒸气压相等时的

38、温度其固体的蒸气压相等时的温度问题：（问题：（1 1）某一温度，一种物质固体的蒸气压大于）某一温度，一种物质固体的蒸气压大于液体，请问物质表现为溶解还是凝固？液体，请问物质表现为溶解还是凝固？ （2 2）蒸发和沸腾的不同点）蒸发和沸腾的不同点 2.2.溶液沸点的升高和凝固点的降低（溶液沸点的升高和凝固点的降低（Boiling Boiling point elevation and Freezing point depression point elevation and Freezing point depression of solutionof solution） Tb = Kb m 沸点

39、升高沸点升高K Kb b为溶剂的沸点升高常数为溶剂的沸点升高常数Tf = Kf m 凝固点降低凝固点降低K Kf f ：摩尔凝固点下降常数摩尔凝固点下降常数 Application: Application: 测分子量测分子量同一溶剂同一溶剂：Kf Kb，不同溶剂：有机物的不同溶剂：有机物的K Kf f 和和 K Kb b较大较大3. 3. 渗透压（渗透压（osmotic pressureosmotic pressure）（1 1）半透膜半透膜：允许小分子：允许小分子（如水）透过，但大的溶质（如水）透过，但大的溶质分子不能透过的膜状物质。分子不能透过的膜状物质。（2 2）渗透渗透：溶剂分子通过

40、半：溶剂分子通过半透膜从稀溶液向浓溶液方向透膜从稀溶液向浓溶液方向移动的现象。移动的现象。（3 3）渗透压渗透压：为阻止渗透过：为阻止渗透过程进行所需施加于溶液的压程进行所需施加于溶液的压力称为渗透压。力称为渗透压。（4 4）溶质分散在一定体积的溶剂中的渗透压和溶质）溶质分散在一定体积的溶剂中的渗透压和溶质扩散在等体积中的气体压力一样，即：扩散在等体积中的气体压力一样，即： V = nRT or = cRT V = nRT or = cRT a a在极稀溶液中，在极稀溶液中， mRTmRT；b b只有在半透膜存在下，才能表现出渗透压；只有在半透膜存在下，才能表现出渗透压；c c虽然稀溶液的虽然

41、稀溶液的 = cRT = cRT与气体的与气体的pV = nRTpV = nRT完全完全符合，但符合，但与与p p产生的原因是不同产生的原因是不同。 （5 5） Application: Application: 用于极高分子量的测定用于极高分子量的测定Sample exerciseSample exercise：在：在25250 0C C、1 1升苯中含升苯中含5.05.0克聚苯乙烯的克聚苯乙烯的溶液，其溶液，其 = 7.6mmHg = 7.6mmHg，试求聚苯乙烯的分子量？，试求聚苯乙烯的分子量？5.0/ MRTVSolutionSolution：5.05.00.082062980.01

42、1RTMV= 1.22104（g / mol）例：在常温恒压下，让一定量干燥的空气先缓慢通过含例：在常温恒压下，让一定量干燥的空气先缓慢通过含有有5 5某不挥发性物质的苯溶液，然后再缓慢地通过纯某不挥发性物质的苯溶液，然后再缓慢地通过纯苯液体。停止通气后，测得第一瓶得苯溶液失重苯液体。停止通气后，测得第一瓶得苯溶液失重1.241.24g, g, 第二瓶的纯苯失重第二瓶的纯苯失重0.040.04g, g, 试计算该溶质的分子量（假设试计算该溶质的分子量（假设气体，溶液均为理想状态，气液保持相平衡）气体，溶液均为理想状态，气液保持相平衡）解：解：P P1 1V = mV = m1 1RT/ MRT

43、/ MP P0 0 V = m V = m2 2RT/ MRT/ MX X剂剂 = = P P1 1/ / P P0 0 = mm1 1/m/m2 2 =1.24/ (1.240.04) = 0.09688X X质质 =1 =1 X X剂剂 = 10.096880.0312按题意按题意9595g g苯应能溶解的溶质为苯应能溶解的溶质为5 5g g溶质溶质X X质质 = =n n质质/ / (n n质质+ + n n剂剂 ) = ( = (mm质质/ M/ M质质) ) / / ( (mm质质/ M/ M质质+ + mm剂剂/ / MM剂剂) ) 0.0312M = 127.5(g/mol)M

44、= 127.5(g/mol)5 5、电解质溶液的依数性、电解质溶液的依数性(colligative properties (colligative properties of electrolytic solution) of electrolytic solution) pi K m 质= icRTTb=iKbm Tb= iKbm i：范特荷夫系数。：范特荷夫系数。 例：例：3.24g Hg(NO3.24g Hg(NO3 3) )2 2和和10.14g HgCl10.14g HgCl2 2 分别溶解在分别溶解在1000g1000g水中，溶液的凝固点分别为水中，溶液的凝固点分别为 0.0558

45、0.0558和和 0.07440.0744，问哪种盐在水中以离子状态存在问哪种盐在水中以离子状态存在? ?（K Kf f = 1.86 = 1.86） 解：解： Hg(NO3)2 ff0.5880.0300m1.86TmK（ ） (3.24/324)mol0.01m1kg（ ）离子状态离子状态HgCl2 ff0.07440.0400 m1.86TmK（ ）(10.84/271)mol0.041m1kg（ ）分子形式分子形式而而而而五、胶体溶液（五、胶体溶液（Colloidal SolutionColloidal Solution）1 1定义：定义：2 2胶态种类胶态种类: :体系有体系有8 8

46、种（种（gas-gas gas-gas 除外）除外）分散相粒子的直径在分散相粒子的直径在1100nm1100nm范围内的均匀分散系范围内的均匀分散系根据溶剂的相分为：根据溶剂的相分为： 固溶胶（也叫凝胶）、溶胶、气溶胶固溶胶（也叫凝胶）、溶胶、气溶胶我们研究固体分散在液体中的胶态体系溶胶（我们研究固体分散在液体中的胶态体系溶胶（solsol）。）。 溶胶又分两类：亲液胶体和疏液（憎液）胶体。前者指溶胶又分两类：亲液胶体和疏液（憎液）胶体。前者指大分子溶液，是热力学稳定体系；后者则属于热力学不大分子溶液，是热力学稳定体系；后者则属于热力学不稳定的非均相体系，主要靠动力学稳定性和界面电荷维稳定的非

47、均相体系，主要靠动力学稳定性和界面电荷维持体系的相对稳定，胶体化学主要研究后一类体系。持体系的相对稳定，胶体化学主要研究后一类体系。 3 3溶胶制备溶胶制备(preparation):(preparation): b b化学凝聚法化学凝聚法(ii) (ii) 氧化法制硫溶胶：氧化法制硫溶胶：(1) (1) 凝聚法凝聚法a a物理凝聚法物理凝聚法(i) (i) 更换介质法：硫的洒精溶液倒入水中形成硫溶胶；更换介质法：硫的洒精溶液倒入水中形成硫溶胶；(ii) (ii) 蒸气凝聚法：在特制的反应器中，蒸发钠金属与有蒸气凝聚法：在特制的反应器中，蒸发钠金属与有机化合物（苯），在蒸气相中形成钠溶胶（机化合物（苯），在蒸气相中形成钠溶胶（aerosolaerosol）。(i) (i) 还原法制还原法制AuAu溶胶：溶胶：42222HAuCl +3H O =2Au+8HCl+3O2222H S+SO =3S+2H O(iii) (iii) 分解法制镍溶胶：分解法制镍溶胶：4Ni(CO) =Ni(+ 4CO苯）(iv) (iv) 水解法制水解法制FeFe2OO3水溶胶：水溶胶：322322FeCl +(3+x)H O=Fe OxH O+6H