东北师范大学无机化学课件：第二章物质的状态

1、第二章 物质的状态（一）理想气体 分子之间没有引力，分子本身不占有体积的气体称为理想气体。真正的理想气体实际上并不存在。低压、高温下的实际气体接近于理想气体。 (1) 理想气体概念 1、理想气体 2气体(2) 描述气体状态的物理量 物理量单 位压 强 P帕斯卡 Pa (Nm-2)体 积 V立方米 m3温 度 T开尔文 K物质的量 n摩 尔 mol2、理想气体状态方程R: 摩尔气体常数单位Jmol1K1m3 Pamol1K1L kPamol1K1L Pamol1K1取值8.3148.3148.3148314pV = nRT41 mol 理想气体气体，0，1 atm 时的体积 22.4 L。在标准

2、状况通常指温度为0（273.15K）和压力（或压强）为101.325千帕（1标准大气压）的情况下 5由理想气体的状态方程 pV nRT 得 n pV/RT 即 m/M pV/RT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，就可以确定它的相对分子质量6例如：在298K和101.3KPa时，气体A的密度为1.80gdm-3。求气体A的相对分子质量。 注意R的单位和取值。8 （二） 实际气体由于实际气体分子本身的体积不容忽视，那么实测体积总是大于理想状态体积（即 V理 = V nb）；实际上分子之间有吸引力（内聚力P ），这种吸引力使气体对器壁碰撞产生的压力减小，使实测压力

3、要比理想状态压力小（即p 理 = p + p内 ）9p内既与容器内部的分子数目成正比，又与近壁分子数目成正比。这两种分子数目又都与气体的密度成正比，所以 p内2 而n/V , 所以p内 (n/V )2 或p内=a(n/ V )21 实际气体的状态方程 范德华方程 当n=1时，有：为摩尔体积 a、b 称为气体的范德华常数 , a 和 b 的值越大，实际气体偏离理想气体的程度越大。 a同分子间引力有关的常数，b是同分子自身体积有关的常数 .1011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（三）混合气体的分压定律 1、基本概念（1）总体积与分压 混合气体所占

4、有的体积称为总体积, 用 V总表示. 当某组分气体单独存在, 且占有总体积时, 其具有的压强, 称为该组分气体的分压, 用 Pi 表示. 且有关系式：12（2）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数称为摩尔分数，用xi表示。 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占有总体积时所表现的压力。2、 Dalton分压定律14（四）混合气体分体积定律1 总压和分体积 混合气体所具有的压强, 称为总压, 用 P总 表示。 当某组分气体单独存在, 且和混合气体的温度和压强相同时, 其所占有的体积, 称为该组分气体的分体积, 用 Vi

5、表示. 关系式为: 而Vi/V总 称为该组分气体的体积分数。 152 阿玛加分体积定律分体积定律：当温度，压力相同时，混合气体的总体积等于各组分分体积之和 163、分压与组成之间的关系 P总V总 = nRT -(1) PiV总 = niRT-(2) P总Vi = niRT-(3)由(2)/(1) 得: 即：组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔分数之积.由(3)/(1)得： 17例 某温度下，将 2 105 Pa 的 O2 3 dm3 和 3 105 Pa 的 N2 1 dm3 充入 6 dm3 的真空容器中，求 混合气体的各组分的分压及总压 .4、Dalton分压定律的应用 解：O2 p1

6、 2 105 Pa V1 3 dm3 p2 ? V2 6 dm3 O2 的分压 p(O2) p1V1/V2 (2 105 3/6) Pa 1 105 Pa同理 N2 的分压 ：p(N2) (31051/6)Pa 0.5 105 Pa 混合气体的总压力： p (总) p ( O2 ) + p ( N2 ) ( 1105 + 0.5105 )Pa 1.5 105 Pa 18 （五）气体扩散定律 （格拉罕姆扩散定律 ） 气体扩散定律 ：同温同压下气态物质的扩散速度与 其密度的平方根成反比(Graham， 1831 )。 ui：扩散速度 i：表示密度19由理想气体状态方程推得 同温同压下，气体的扩散速

7、度与其相对分子质量的平方根成反比。 20 1、 溶液浓度的表示方法 物质的量浓度 溶质 B 的物质的量除以混合物的体积，即 1 m3 溶液中所含的溶质的物质的量，用 cB 表示。 SI 单位：mol m3 , 但因数值通常太大，使用不方便，所以普遍采用moldm3 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。21 二、 液体和溶液质量摩尔浓度 溶质 B 的物质的量除以溶剂 A 的质量，用符号 m 表示，SI 单位是 mol/kg。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 因为m水 V CB mB22依数性质：指定溶剂的类型和数量后，稀溶液的某些性质

8、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溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和和渗透压。先讨论难挥发非电解质稀溶液232 稀溶液的依数性（1）溶液的蒸气压下降19世纪80年代拉乌尔（Raoult）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，难挥发的非电解质溶液的蒸气压p 等于纯溶剂蒸气压p 与溶剂的物质的量分数x 的乘积，即：p = p x p = km24（2）液体的沸点升高 Tb K m 式中K 是溶剂的摩尔沸点升高常数。不同溶剂的K 值不同。利用沸点升高，可以测定溶质的分子量。25（3

9、）溶液的凝固点降低Tf Kf m式中Kf 是溶剂的摩尔凝固点降低常数。不同溶剂的Kf 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。这是由于同一溶剂的Kf 比Kb 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，容易观察，因此利用凝固点降低测定分子量的方法应用很广。此外，溶液的凝固点降低在生产、科研方面也有广泛应用。例如在严寒的冬天，汽车散热水箱中加入甘油或乙二醇等物质，可以防止水结冰；食盐和冰的混合物作冷冻剂，可获得22.4的低温。26（4）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

10、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。27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理想气体状态方程式一致即：V = nRT or = cRT28渗透作用在动植物生活中有非常重要的作用。动植物体都要通过细胞膜产生的渗透作用，以吸收水分和养料。人体的体液、血液、组织等都有一定的渗透压。对人体进行静脉注射时，必须使用与人体体液渗透压相等的等渗溶液，如临床常用的0.9 %的生理盐水和5 %的葡萄糖溶液。否则将引起血球膨胀（水向细胞内渗透）或萎缩（水向细胞外渗透）而产生严重后果。同样道理，如果土壤溶液的渗透压高于植物细胞液的渗透压，将导致植物枯死，所以不能使用过浓的肥料。29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则沸点升高值、凝固点降低值和渗透压越大。浓度均为0.1moldm-3的下列溶液中，凝固点最高的是NaCl B. MgCl2 C. AlCl3 D. Fe2(SO4)3实际气体与理想气体性质接近的条件是( )A