无机及分析化学第1章课件

无机及分析化学南京大学化学化工学院（第五版）1无机及分析化学南京大学化学化工学院（第五版）1第一章气体和溶液

2掌握道尔顿分压定律理解稀溶液的依数性及其应用熟悉溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉作用掌握理想气体状态方程及其应用了解大分子溶液和凝胶第一章气体和溶液2掌握道尔顿分压定律理1.1气体31.1.1理想气体状态方程pV=nRT理想气体状态方程的其它形式：1.1气体31.1.1理想气体状态方程pV=nR1.1.2道尔顿分压定律41801年道尔顿(DaltonJ)通过实验发现:混合气体的总压力等于各组分气体分压力之和。以上规律即道尔顿分压定律(Dalton’slawofpartialpressure)。1.1.2道尔顿分压定律41801年道尔顿(Dalton在实验室中常用排水取气法收集气体(上图)。用此法收集的气体中含有饱和的水蒸气,所以其总压为

p(总压)=p(气体)+p(水蒸气)5在实验室中常用排水取气法收集气体(上图)。用此法收集的气体中6例1-3在25℃下,将0.100mol的O2和0.350mol的H2装入3.00L的容器中,通电后氧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。

解反应前6例1-3在25℃下,将0.100mol的O2和0.357通电时0.100molO2只与0.200molH2反应生成0.200molH2O,而剩余0.150molH2。液态水所占的体积与容器体积相比可忽略不计,但由此产生的饱和水蒸气却必须考虑。因此反应后7通电时0.100molO2只与0.200molH2拓展知识物质在一定的压力下,随温度的升高,由固态变成液态,再变成气态。温度继续升高,气态分子便解离成单个原子。若温度再进一步提升,则原子的外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子,失去电子的原子就成为带正电荷的离子,这个过程称为电离。处于高度电离状态的气体称为等离子体(plasma)。

8等离子体拓展知识8等离子体91.2溶液1.2.1分散系系统中物理性质和化学性质完全相同的一部分称为一个相(phase)。相与相之间有明确的界面分隔开来。只有一个相的系统称为单相系统或均相系统(homogeneousphasesystem)。有两个或两个以上相的系统称多相系统(multiplephasesystem)。91.2溶液1.2.1分散系系统中物理性质和化学性质101.2.2稀溶液的通性溶液的蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压等,这类性质称为稀溶液的“依数性”(colligativeproperties)。1.溶液的蒸气压降低纯水的蒸气压溶液的蒸气压101.2.2稀溶液的通性溶液的蒸气压降低、沸点升高、凝固拉乌尔(Raoult)定律在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压降低值与溶质的摩尔分数成正比。11拉乌尔(Raoult)定律在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液12若溶剂为水,溶解在1kg水(相当于)中的溶质的物质的量nA在数值上就等于该溶液质量摩尔浓度b,则12若溶剂为水,溶解在1kg水(相当于2.溶液的沸点升高和凝固点降低13图1-3溶液的沸点升高图1-4溶液的凝固点降低2.溶液的沸点升高和凝固点降低13图1-3溶液的沸点升高表1-2常用溶剂的Kb和Kf表1-2常用溶剂的Kb和Kf3.渗透压15图1-5渗透示意图图1-6产生渗透压示意图3.渗透压15图1-5渗透示意图图1-6产生渗透压示意161887年,荷兰物理化学家范托夫(van’tHoffJH)综合渗透实验结果,指出了稀溶液的渗透压Π与温度、浓度有如下的关系:或161887年,荷兰物理化学家范托夫(van’tHoff171.3胶体溶液1.3.1溶胶的制备(1)分散法①研磨法②超声波法③电弧法④胶溶法(2)凝聚法物理凝聚法和化学凝聚法两种171.3胶体溶液1.3.1溶胶的制备(1)分散181.动力性质——布朗运动图1-7丁铎尔效应2.光学性质——丁铎尔效应3.电学性质——电泳胶体溶液的特征181.动力性质——布朗运动图1-7丁铎尔效应2.光学性191.3.3胶团结构和电动电势1.胶团结构图1-8

AgI胶团结构示意图191.3.3胶团结构和电动电势1.胶团结构图1-8A202.电动电势胶粒与扩散层之间形成了扩散双电层图1-10

电解质对ζ电势的影响图1-9胶粒与介质之间的双电层及电势差202.电动电势胶粒与扩散层之间形成了扩散双电层图1-1211.3.4溶胶的稳定性和聚沉溶胶是热力学不稳定系统，溶胶之所以有相对的稳定性,主要原因有:(1)布朗运动(2)胶粒带电(3)溶剂化作用图1-11

Na+和Cl-的水合作用211.3.4溶胶的稳定性和聚沉溶胶是热力学不稳定22影响溶胶聚沉的主要因素:2.溶胶的相互聚沉聚沉能力Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+聚沉能力Cl->Br->NO3->I-电解质的聚沉作用(1)离子价态越高,聚沉能力越强,即聚沉值越小。(2)价态相同的异号电荷离子,其聚沉能力也略有不同3.加热22影响溶胶聚沉的主要因素:2.溶胶的相互聚沉聚沉能力拓展知识23纳米微粒的尺寸一般界定为1~100nm。纳米材料是指材料的某一尺寸处于纳米级并由此赋予其新特性的材料。纳米微粒粒径小、表面积大的特点,导致它产生特殊的表面和界面效应、临界尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应等。随着人们对纳米材料的光、电、磁、热和力学等性能方面研究的不断深入,它的应用前景将十分诱人。因此纳米材料被誉为21世纪的新材料。纳米材料拓展知识23纳米微粒的尺寸一般界定为1~100241.3.5大分子溶液及凝胶相对分子质量大于10000的化合物称为大分子化合物(macromolecularcompound)。它包括天然和合成两大类。前者如蛋白质、核酸、DNA(脱氧核糖核酸)等,是构成生物体的基础;后者如合成橡胶、合成塑料、合成纤维等。241.3.5大分子溶液及凝胶相对分子质量大于10无机及分析化学南京大学化学化工学院（第五版）25无机及分析化学南京大学化学化工学院（第五版）1第一章气体和溶液

26掌握道尔顿分压定律理解稀溶液的依数性及其应用熟悉溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉作用掌握理想气体状态方程及其应用了解大分子溶液和凝胶第一章气体和溶液2掌握道尔顿分压定律理1.1气体271.1.1理想气体状态方程pV=nRT理想气体状态方程的其它形式：1.1气体31.1.1理想气体状态方程pV=nR1.1.2道尔顿分压定律281801年道尔顿(DaltonJ)通过实验发现:混合气体的总压力等于各组分气体分压力之和。以上规律即道尔顿分压定律(Dalton’slawofpartialpressure)。1.1.2道尔顿分压定律41801年道尔顿(Dalton在实验室中常用排水取气法收集气体(上图)。用此法收集的气体中含有饱和的水蒸气,所以其总压为

p(总压)=p(气体)+p(水蒸气)29在实验室中常用排水取气法收集气体(上图)。用此法收集的气体中30例1-3在25℃下,将0.100mol的O2和0.350mol的H2装入3.00L的容器中,通电后氧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。

解反应前6例1-3在25℃下,将0.100mol的O2和0.3531通电时0.100molO2只与0.200molH2反应生成0.200molH2O,而剩余0.150molH2。液态水所占的体积与容器体积相比可忽略不计,但由此产生的饱和水蒸气却必须考虑。因此反应后7通电时0.100molO2只与0.200molH2拓展知识物质在一定的压力下,随温度的升高,由固态变成液态,再变成气态。温度继续升高,气态分子便解离成单个原子。若温度再进一步提升,则原子的外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子,失去电子的原子就成为带正电荷的离子,这个过程称为电离。处于高度电离状态的气体称为等离子体(plasma)。

32等离子体拓展知识8等离子体331.2溶液1.2.1分散系系统中物理性质和化学性质完全相同的一部分称为一个相(phase)。相与相之间有明确的界面分隔开来。只有一个相的系统称为单相系统或均相系统(homogeneousphasesystem)。有两个或两个以上相的系统称多相系统(multiplephasesystem)。91.2溶液1.2.1分散系系统中物理性质和化学性质341.2.2稀溶液的通性溶液的蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压等,这类性质称为稀溶液的“依数性”(colligativeproperties)。1.溶液的蒸气压降低纯水的蒸气压溶液的蒸气压101.2.2稀溶液的通性溶液的蒸气压降低、沸点升高、凝固拉乌尔(Raoult)定律在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压降低值与溶质的摩尔分数成正比。35拉乌尔(Raoult)定律在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液36若溶剂为水,溶解在1kg水(相当于)中的溶质的物质的量nA在数值上就等于该溶液质量摩尔浓度b,则12若溶剂为水,溶解在1kg水(相当于2.溶液的沸点升高和凝固点降低37图1-3溶液的沸点升高图1-4溶液的凝固点降低2.溶液的沸点升高和凝固点降低13图1-3溶液的沸点升高表1-2常用溶剂的Kb和Kf表1-2常用溶剂的Kb和Kf3.渗透压39图1-5渗透示意图图1-6产生渗透压示意图3.渗透压15图1-5渗透示意图图1-6产生渗透压示意401887年,荷兰物理化学家范托夫(van’tHoffJH)综合渗透实验结果,指出了稀溶液的渗透压Π与温度、浓度有如下的关系:或161887年,荷兰物理化学家范托夫(van’tHoff411.3胶体溶液1.3.1溶胶的制备(1)分散法①研磨法②超声波法③电弧法④胶溶法(2)凝聚法物理凝聚法和化学凝聚法两种171.3胶体溶液1.3.1溶胶的制备(1)分散421.动力性质——布朗运动图1-7丁铎尔效应2.光学性质——丁铎尔效应3.电学性质——电泳胶体溶液的特征181.动力性质——布朗运动图1-7丁铎尔效应2.光学性431.3.3胶团结构和电动电势1.胶团结构图1-8

AgI胶团结构示意图191.3.3胶团结构和电动电势1.胶团结构图1-8A442.电动电势胶粒与扩散层之间形成了扩散双电层图1-10

电解质对ζ电势的影响图1-9胶粒与介质之间的双电层及电势差202.电动电势胶粒与扩散层之间形成了扩散双电层图1-1451.3.4溶胶的稳定性和聚沉溶胶是热力学不稳定系统，溶胶之所以有相对的稳定性,主要原因有:(1)布朗运动(2)胶粒带电(3)溶剂化作用图1-11

Na+和Cl-的水合作用211.3.4溶胶的稳定性和聚沉溶胶是热力学不稳定46影响溶胶聚沉的主要因素