无机化学-宋天佑版-化学基础知识资料课件

第2章化学基础知识§2-1-1理想气体状态方程§2-1-2气体混合物§2-1-3真实气体§2-1-4气体分子动理论2023/1/412-1气体第2章化学基础知识§2-1-1理想气体状态方程202§2-1气体2-1-1理想气体状态方程及应用2023/1/42

理想气体：分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占体积可以忽略（具有质量的几何点）。实际气体在低压(＜101.325kPa)和高温(＞0℃)的条件下，接近理想气体。§2-1气体2-1-1理想气体状态方程及应用2022/等压变化(盖·吕萨克定律）:恒压条件下，气体的体积与其温度成正比。V∝T等温变化（玻意耳定律）：恒温条件下，气体的体积与压强成反比。PV=C由此：一定量气体P，V，T之间有如下关系PV/T=C2023/1/43等压变化(盖·吕萨克定律）:2022/12/2832023/1/44理想气体状态方程PV=nRT

在STP下，P=101325Pa,T=273.15Kn=1.0mol时,Vm=22.414×10-3m3R=8.314Pam3K-1mol-1另一单位制：atm,L,mol,KR=0.08206atm·LK-1mol-1单位换算1atm=101.325kPa=760mmHg1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m3

1m=102cm=103mm=106um=109nm=1012pmn=m/Mρ=m/VC=n/V2022/12/284理想气体状态方程PV=nRT阿佛加得罗定律：相同温度和压力下，相同体积的不同气体均含有相同数目的分子。标准条件(standardcondition,或标准状况）101.325kPa和273.15K（即0℃）--STP标准条件下1mol气体:粒子数NA=6.02×1023mol-1体积Vm=22.4141×10-3m32023/1/45阿佛加得罗定律：2022/12/2852023/1/46理想气体状态方程的应用推导出气体密度ρ与P，V，T之间的关系。(设气体质量为m,摩尔质量为M）ρ=m/V,n=m/M代入PV=nRT注意单位的使用,R用8.314,P、V、T、n均为国际单位,也可以P以kPa,V以L做单位,此时考虑n=m/MPV=mRT/MPM=ρRT(密度的单位是g/L)

2022/12/286理想气体状态方程的应用2023/1/47解：依据PV=nRT,由题意知，P、V恒定，容器内物质的量减小为原来的四分之三.n1RT1=n2RT2n1/n2=T2/T14/3=T2/288T2=384K例1.一敞口烧瓶中盛有空气，欲使其量减少四分之一，需把温度从288K提高到多少？2022/12/287解：依据PV=nRT,由题意知，P、2023/1/48例2.实验室用金属钠与氢气在高温下反应制备NaH。反应装置中的空气需用无水无氧的氮气置换。氮气由氮气钢瓶提供，该钢瓶体积为50L，温度25C，压力为15.2MPa.请计算钢瓶中气体的物质的量和质量；若将反应装置用氮气置换5次后，钢瓶压力下降为13.8MPa.计算在25C

、0.1MPa下，平均每次消耗氮气的体积。2022/12/288例2.实验室用金属钠与氢气在高温下反应2023/1/49(1)解：依据PV=nRT,15.2×106×50×10-3=n×8.314×298n=307molm=307×28=8589g(2)解:置换5次后,钢瓶压力降低为13.8MPa,此时钢瓶内的气体物质的量n’=278.5mol即排出的N2=28.5mol每次排出的气体体积由PV=nRT得到.例2.Page42022/12/289(1)解：依据PV=nRT,例2.P2023/1/410组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。各组分气体的相对含量可用分体积Vi、分压Pi或摩尔分数xi等表示。1.分压定律气体的最基本特征：可压缩性和扩散性2-1-2气体混合物2022/12/2810组分气体：理想气体混合物中每一种气体2023/1/411⑴分体积、体积分数、摩尔分数（补充）分体积：指相同温度下，组分气体具有和混合气体相同压力时所占体积。O2N2O2+N2+V1、P、TV2、P、TV1+V2、P、T混合气体总体积V总=各组分气体的分体积Vi之和V总=V1+V2+V3+V4······Vi2022/12/2811⑴分体积、体积分数、摩尔分数（补充2023/1/412||2022/12/2812||2023/1/413⑵分压定律：分压：一定温度下，混合气体中的某种气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压强。O2N2O2+N2+T、V、P总=P1+P2混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。P=P1+P2+

或P=Pi

T、V、P1T、

V、P22022/12/2813⑵分压定律：O2N2O2+N2+T、2023/1/414PiV=niRTP总V=n总RT分压定律注意：在PV=nRT公式中，不能同时代入分体积和分压。2022/12/2814PiV=niRTP总2023/1/415例：潜水员携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气的混合气体。将25C，0.10MPa的46LO2和12LHe充入体积为5.0L的储罐中。请计算该温度下储罐中两种气体的分压和混合气体的总压。2022/12/2815例：潜水员携带的水下呼吸器中充有氧气2023/1/416气液两相平衡时液相表面蒸气的分压即为该液体的饱和蒸气压。温度一定，水的分压（饱和蒸气压）为定值。2022/12/2816气液两相平衡时液相表面蒸气的分压2023/1/417例.温度为18C，室内气压计指示为753.8mmHg，某同学在实验室用排水法收集到0.567L氢气。用分子筛可以除去气体中的水分，得到干氢气。请计算同样条件下干氢气的体积和物质的量。（已知：PH2O(18C)=15.477mmHg)气压计指示的空气压强,是氢气和水蒸汽的压强和PT;排水收集的为湿润氢气,其体积VT=0.567L。湿润氢气的分压PH2应从气压计读数中扣除此温度下水蒸汽的饱和蒸汽压.欲求的是去掉水蒸汽后氢气的体积，即分体积VH2.PH2

VT=PTVH22022/12/2817例.温度为18C，室内气压计指示2023/1/418PCO2O2H2理想气体PVm=RTPVm2-1-3真实气体2022/12/2818PCO2O2H2理想气体PVm2-2023/1/419实际气体与理想气体产生偏差：①应考虑气体分子本身的体积，在方程中扣除；②应考虑内层分子与外层分子间、外层分子与器壁间的作用力。2022/12/2819实际气体与理想气体产生偏差：2023/1/420实际气体状态方程-范德华方程a、b均为范德华常数，由实验确定。a与分子间引力有关;b与分子自身体积有关。2022/12/2820实际气体状态方程-范德华方程a、b均2023/1/421对理想气体：PV=nRTP：气体分子对容器壁产生的压力V：气体分子自由活动的空间，即容器的体积。实际气体需修正P、VV′=(V-nb)nb是n摩尔气体自身的体积2022/12/2821对理想气体：PV=nRT2023/1/422例.分别按理想气体状态方程式和范德华方程式计算1.50molSO2在303K,占有20.0dm3体积时的压力，并比较两者的相对误差。如果体积减少为2.00dm3，其相对误差又如何？解：已知T=303K，V=20.0dm3，n=1.50mol，

a=0.6803Pa·m6·mol-2，b=0.563610-4m3·mol-12022/12/2822例.分别按理想气体状态方程式和范2023/1/4232022/12/28232023/1/424P∝Fu碰撞力与碰撞速度的乘积F∝mvu∝vN/VP∝mv2(N/V)其中v是具有统计平均意义的方均根速度vrms,同时考虑碰撞的方向因素,PV=Nmv2/3与理想气体状态方程对比:Nmv2/3=nRTNAmv2/3=RTMv2/3=RT2-1-4气体分子动理论2022/12/2824P∝Fu碰撞力与碰撞速2023/1/425方均根速度:Mv2/3=RTvrms=(3RT/M)1/2有关气体分子运动速度还包括最概然速度

vmp,平均速度vav,三者数值不同但十分接近,相对关系如下:Vrms:Vav:Vmp=1.000:0.921:0.816气体分子的速度分布和扩散定律2022/12/2825方均根速度:Mv2/3=RT2023/1/4262-2-1溶液浓度及表示方法§2-2液体和溶液1.质量摩尔浓度mBmB=溶质B的物质的量(mol)溶剂的质量（kg)2.物质的量浓度CB2022/12/28262-2-1溶液浓度及表示方法§2-3.质量分数w4.摩尔分数w=溶质的质量溶液的质量xB=nBn总∑Xi=13.质量分数w4.摩尔分数w=溶质的质量溶液的质量xB=nB2023/1/4282-2-2非电解质稀溶液的依数性蒸气压下降─拉乌尔定律沸点升高凝固点下降渗透压2022/12/28282-2-2非电解质稀溶液的依数性蒸如果将将蔗糖溶解在水中形成溶液，其蒸气压有何变化？蒸气压下降：与纯溶剂相比，难挥发物质的溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。如果将将蔗糖溶解在水中形成溶液，其蒸气压有何变化？蒸气压下降难挥发物质的稀溶液蒸气压会下降的原因:

溶剂的部分表面被溶质占据，单位时间，逸出液面的溶剂分子数减少，即蒸发速率减小，使系统在较低的蒸气浓度或压力下达到平衡。即溶液的蒸气压必低于纯溶剂的蒸气压。难挥发物质的稀溶液蒸气压会下降的原因:一、蒸气压下降─拉乌尔定律拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。一、蒸气压下降─拉乌尔定律拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非拉乌尔定律适用于非电解质稀溶液△p=Km——

拉乌尔定律的另一表达式m为溶质B的质量摩尔浓度（mol/kg)，K为溶剂的蒸气压下降常数。拉乌尔定律适用于非电解质稀溶液△p=Km——拉乌尔定律的非挥发性溶质的稀溶液溶液的蒸气压只与单位体积内溶质的粒子数目有关，而与溶质分子的组成和性质无关。若溶质（B）、溶剂（A）都有挥发性，且两者没有相互作用，可组成理想溶液，也可以利用拉乌尔定律.这时可分别考虑，然后加合：PA=PA0xA;

PB=PB0xB;溶液蒸气压P=PA+PB例：苯与甲苯非挥发性溶质的稀溶液溶液的蒸气压只与单位体积内溶质的粒子bslgaco2.21×107Pa

101325

610.5273.16K373.15K647K冰点(1)三相点(纯水在其饱和蒸气压下的凝固点）Tt=273.16K,Pt=610.5Pa(2)水的冰点（一大气压下被空气饱和的水和冰的平衡点）Tf=273.15K(3)水的沸点Tb=373.15K(4)水的临界点Tc,Pc

Tc=647K,Pc=2.21×107Pa

水的相图和三相点(triplepoint)

bslgaco2.21×107Pa10132沸点升高（液体饱和蒸气压=外压）

1.01×105

水

溶液

△Tb

373

T

T/K

溶液沸点上升

蒸气压

p/Pa

沸点升高（液体饱和蒸气压=外压）难挥发非电解质稀溶液的沸点＞纯溶剂沸点解释？

△Tb=Kbm△Tb:沸点上升值；

m：溶质的质量摩尔浓度(mol/kg)；

Kb：溶剂的摩尔沸点上升常数。

难挥发非电解质稀溶液的沸点＞纯溶剂沸点解释？凝固点下降凝固点：固态纯溶剂与液态溶液平衡时的温度即固体纯溶剂的蒸气压=溶液中溶剂的蒸气压时的温度。若P固＞P液，固体熔化；反之，凝固.温度/℃

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-10

-15

-20

-25

冰的蒸气压/Pa

611

562

517

476

437

402

369

260

165

103

63

水的蒸气压/Pa

611

568

527

490

455

422

391

冰蒸汽压下降的程度超过水蒸汽压的下降程度！！凝固点下降凝固点：固态纯溶剂与液态溶液平衡时的温度即固体纯溶OO’OO’0℃时冰的蒸气压=水的蒸气压=611Pa。由于水溶液的蒸气压下降，0℃时水溶液的蒸气压必低于冰的蒸气压，如果此时溶液中加入冰，冰就会融化，融化过程要从系统吸热，系统温度就会降低。由于冰的蒸气压曲线坡度大，在0℃以下某温度时，冰的蒸气压曲线与溶液的蒸气压曲线相交于一点，这个温度就是溶液的凝固点。凝固点降低值△Tf=Kfm0℃时冰的蒸气压=水的蒸气压=611Pa。由于水溶液的蒸气压无机化学-宋天佑版-化学基础知识资料课件半透膜：只能透过溶剂分子（水），但不能透过溶质分子的膜状物质。动物的膀胱、肠衣、细胞膜等。渗透：溶剂通过半透膜进入溶液的单方向扩散过程。单位时间内溶剂分子从两个相反的方向穿过半透膜的数目彼此相等，即达到渗透平衡。渗透压：为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力。Van’tHoff公式：πv=nRT或π=cRT半透膜：只能透过溶剂分子（水），但不能透过溶质分子的膜状物质

依数性：难挥发的非电解质溶于溶剂时，溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低；溶液的沸点比纯溶剂的沸点高；溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低；在溶液和纯溶剂间产生渗透压。当溶液的浓度较稀时，蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低、渗透压的数值仅与溶液中溶质的质点数有关，而与溶质的特性无关。依数性：难挥发的非电解质溶于溶剂时，溶液的蒸气压比纯溶剂的注意：1.依数性只适用于难挥发的非电解质稀溶液.浓溶液和电解质溶液数值与公式偏差大.2.沸点高低或渗透压大小顺序为：A2B或AB2型强电解质＞AB型强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。3.凝固点高低顺序与上相反。注意：依数性的应用1.测分子的摩尔质量-应用沸点升高、凝固点下降△Tborf=Kborf·m其中m为溶质的质量摩尔浓度（mol/kg)-应用渗透压π=cRT,

如果使用国际单位Pa、K,R=8.314,c的单位应该是mol·m-3;

也可以使用R=0.08206，atm,K,mol·dm-3依数性的应用2.制作防冻剂和制冷剂冬天汽车水箱中加入甘油或乙二醇;

实验室以冰-盐混合物作制冷剂。

水溶液温度时间abcda’b’c’d’低共熔混合物2.制作防冻剂和制冷剂水溶液温度时间abcda’b’c’d3.配制等渗输液例：与人体血液等渗透压的葡萄糖(C6H12O6)溶液的凝固点降低为0.543K，水的Kf=1.86,求该葡萄糖溶液的质量分数。解：△Tf=Kf·m,0.543=1.86mm=0.2919mol·kg-1

W=0.2919×180/（1000+0.2919×180）

=5%3.配制等渗输液2023/1/447§2-3固体晶体和非晶体（无定型体）（crystallinestateandamorphoussolid)晶体的类型：分子晶体、离子晶体、原子晶体、金属晶体2022/12/2847§2-3固体晶体和非晶体（无定型2023/1/448晶体结构和类型晶体结构的特征与晶格理论晶体：具有整齐规则的几何外形，各向异性，有固定熔点。非晶体：无整齐规则的几何外形，各向同性，没有固定熔点。2022/12/2848晶体结构和类型晶体结构的特征与晶格理2023/1/449晶体的几个基本概念结点：晶体中的粒子（原子、分子、离子等）抽象为一个点，即为结点。晶胞：能表现出晶体结构全部特征的最小单元（六面体）。晶格：构成晶体的质点以一定的规则排列在空间的固定点上形成的格子。2022/12/2849晶体的几个基本概念2023/1/450abcαβγyxz2022/12/2850abcαβγyxz2023/1/451七大晶系、十四种晶格晶胞的大小和形状由六个参数决定，即六面体的三个边长a、b、c及三个夹角α、β、γ。根据晶胞参数的不同，晶体可分为七大晶系：立方晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系。2022/12/2851七大晶系、十四种晶格晶胞的大2023/1/4522022/12/28522023/1/453晶体内部结构-七大晶系

立方晶系:a=b=c,α=β=γ=90°六方晶系:a=b≠cα=β=90°γ=120°四方晶系:a=b≠cα=β=γ=90°2022/12/2853晶体内部结构-七大晶系2023/1/454晶体内部结构

三方晶系:a=b=c,α=β=γ≠90°正交晶系:a≠b≠cα=β=γ=90°单斜晶系:a≠b≠cα=γ=90°β≠90°三斜晶系:a≠b≠cα≠β≠γ≠90°2022/12/2854晶体内部结构三方晶系2023/1/455结点在六面体上的分布类型有4种简单格子：只在八个顶角上有结点，P底心格子：除八个顶角上有结点外，上下两个平行面的中心各有一个结点，C体心格子：八个顶角和体心各有一个结点，I面心格子：八个顶角和六个面心上均有结点，F四种类型用于七大晶系，可得到十四种晶格。2022/12/2855结点在六面体上的分布类型有4种2023/1/456晶体十四种晶格(以立方晶系为重点)

立方P立方I

立方F

六方P

四方P

四方I2022/12/2856晶体十四种晶格(以立方晶系为重点)2023/1/457正交P正交C正交I正交F三方P2022/12/2857正交P正交C正交I正交F三方P2023/1/458三斜P单斜C单斜P2022/12/2858三斜P单斜C单斜P2023/1/4592.3.1非晶体准晶体(1)非晶体:

没有规则外形,内部微粒排列不规则(长程无序)，无特定的晶面.过冷液体.

石英石英玻璃(2)准晶体:长程有序但缺乏空间周期性.2022/12/28592.3.1非晶体准晶体(1)非2023/1/4602.3.2晶体类型(1)离子晶体：活泼金属的氧化物和盐类特征：晶格结点上的质点—正、负离子；质点间作用力—离子键；配位数—6、8、4等；晶体中不存在独立的简单分子。2022/12/28602.3.2晶体类型(1)离子晶体2023/1/4612022/12/28612023/1/462

性质：⑴较高的熔沸点和硬度—电荷越高，离子半径越小，库仑力越大，熔、沸点越高；⑵质脆，延展性差—受机械力作用，结点离子位移，由异性相吸变为同性相斥；⑶易溶于水，水溶液及熔融态易导电；2022/12/2862性质：2023/1/463几种常见离子晶体的结构AB型离子晶体的类型ZnS型立方面心配位数为4：4ZnS晶胞中的离子数Zn2+：4个S2-：6×1/2+8×1/8=4个2022/12/2863几种常见离子晶体的结构AB型离子晶体2023/1/464立方面心配位数为6：6

NaCl晶胞中的离子个数CI-：8×1/8+6×1/2=4个Na+：

1+12×1/4=4个NaCl型2022/12/2864立方面心NaCl晶胞中的离子个数N2023/1/465简单立方配位数为8：8CsCl晶胞中的离子数Cs+：1个Cl-：8×1/8=1个CsCl型2022/12/2865简单立方CsCl晶胞中的离子数CsC2023/1/466(2)分子晶体:靠分子间力结合（有时可能含氢键）而成的晶体。类型:主要是一些共价型的非金属单质和化合物分子。如：稀有气体；大多数的非金属单质（H2、O2、X2、S8、P4等）；非金属间的化合物（HCl、CO2等）；大多数有机化合物。2022/12/2866(2)分子晶体:2023/1/467特点:

晶格上的质点—分子质点间作用力—分子间力（氢键）配位数可高达12

晶体中存在独立的简单分子2022/12/2867特点:2023/1/468性质:熔点低，硬度小，易挥发，（分子间力弱），通常为电的不良导体，但一些强极性键的分子晶体（HCl）溶于水导电。2022/12/2868性质:熔点低，硬度小，易挥发2023/1/469分子的偶极矩和极化率1分子的极性非极性分子：分子中的正、负电荷中心重合极性分子：分子中的正、负电荷中心不重合2分子极性与键极性的关系双原子分子键有极性，分子有极性。HX

键无极性，分子无极性。X22022/12/2869分子的偶极矩和极化率2023/1/470

多原子分子的极性主要取决于分子的组成和分子的几何构型。组成原子相同:（P4，S8等）为非极性分子组成原子不同:几何构型对称的为非极性分子，如：BF3几何构型不对称的为极性分子，如：H2O,NH32022/12/2870多原子分子的极性主要取决于分子的2023/1/4713.偶极矩μ偶极子：是指大小相等，符号相反，彼此相距为d的两个点电荷（+q,-q)所组成的系统。偶极矩：μ=q·d，方向:+→-单位：德拜D1D=3.33×10-30C·m（库·米）μ=0，为非极性分子μ≠0，为极性分子。μ越大，分子极性越强。

HFHClHBrHIμ/D1.921.030.790.382022/12/28713.偶极矩μHF2023/1/472偶极矩方向一致

μ=1.5D，较大三个N-F键的偶极矩加合与孤对电子的偶极矩方向相反，抵消一部分，所以U较小。μ=0.2DNHHH2022/12/2872偶极矩方向一致三个N-F键的偶极矩加2023/1/473偶极矩μ常用来判断一个分子的空间结构。

NF3：μ=1.66D；极性分子，三角锥形。采取sp3杂化；

BF3：μ=0；非极性分子，平面三角形。采取sp2杂化。2022/12/2873偶极矩μ常用来判断一个分子的空间结构2023/1/4744.三种常见的偶极⑴永久偶极：极性分子中固有的偶极。⑵诱导偶极：在外电场影响下所产生的偶极。⑶瞬间偶极：某一瞬间，分子的正、负电荷重心发生不重合现象时所产生的偶极。2022/12/28744.三种常见的偶极⑴永久偶极：极性分2023/1/4755.范氏力（分子间作用力）的类型⑴取向力:极性分子中永久偶极间的相互作用力。2022/12/28755.范氏力（分子间作用力）的类型2023/1/476⑵诱导力：诱导偶极与永久偶极间的作用力。

⑶色散力：

瞬间偶极间的作用力。色散力存在于所有类型分子中，对大多数分子来说，色散力是主要的（水除外）。2022/12/2876⑵诱导力：诱导偶极与永久偶极间的作用2023/1/477极性分子与极性分子偶极：永久偶极、诱导偶极、瞬间偶极作用力：取向力、诱导力、色散力极性分子与非极性分子偶极：诱导偶极、瞬间偶极作用力：诱导力、色散力非极性分子与非极性分子瞬时偶极色散力小结：分子间作用力与分子的极性2022/12/2877极性分子与极性分子小结：分子间2023/1/4786.范氏力的特点⑴存在于分子或原子(稀有气体)间的一种电性作用力;⑵作用能小，约几→几十kJ·mol-1;⑶一般没有方向性和饱和性；⑷作用范围小(一般几个pm),d增大,力速减。2022/12/28786.范氏力的特点2023/1/4797.范氏力对物质物理性质的影响

结构相似的同系列物质（如：卤素、稀有气体等），分子量越大，分子的变形性越大，分子间作用力越强，物质的熔沸点越高。

F2Cl2Br2I2聚集态气气液固熔点/K53.38172.02265.92386.5沸点/K84.86238.95331.76457.352022/12/28797.范氏力对物质物理性质的影响2023/1/480(3)原子晶体

原子之间靠共价键结合的晶体通常情况下是由“无限”数目的原子所组成的一类晶体，数量不多。

ⅣA：CSiGeSn等单质

ⅢAⅣAⅤA彼此组成的某些化合物金刚石、B、SiC、SiO2、BN、B4C、AlN2022/12/2880(3)原子晶体2023/1/481特点：晶格结点上的质点—原子质点间作用力—共价键配位数—

一般为4

原子晶体中不存在独立分子性质：熔沸点高，硬度大，一般溶剂中不溶，是电的绝缘体或半导体。2022/12/2881特点：性质：熔沸点高，硬度大，一般溶2023/1/482金刚石的球棍模型示意图2022/12/2882金刚石的球棍模型示意图2023/1/483SiO2的球棍模型示意图2022/12/2883SiO2的球棍模型示意图2023/1/484(4)金属晶体晶格结点上的质点—金属原子或正离子质点间的作用力—金属键配位数一般较大—通常为12或82022/12/2884(4)金属晶体2023/1/485金属晶体和离子晶体中原子的密堆积方式

（1）六方密堆积hcpABAB堆积，空间利用率74.05%，配位数为12La,Mg,Co,Ti,Y,Zr,Hf,Cd等2022/12/2885金属晶体和离子晶体中原子的密堆积方式2023/1/486（2）立方面心密堆积ccpABCABC堆积，空间利用率74.05%，配位数为12Sr,Ca,Pb,Ag,Au,AI,Cu,Ni2022/12/2886（2）立方面心密堆积ccpABCA2023/1/4872022/12/28872023/1/488（3）体心立方堆积配位数为8，空间利用率68.02%Li,Na,K,Rb,Cs,Mo,W,Fe2022/12/2888（3）体心立方堆积配位数为8，空间利2023/1/4892022/12/28892023/1/490石墨晶体：具有原子晶体、金属晶体、分子晶体的特点。层状晶体(混合型晶体）2022/12/2890石墨晶体：具有原子晶体、金属晶体、分2023/1/4912022/12/28912023/1/4922022/12/2892第2章化学基础知识§2-1-1理想气体状态方程§2-1-2气体混合物§2-1-3真实气体§2-1-4气体分子动理论2023/1/4932-1气体第2章化学基础知识§2-1-1理想气体状态方程202§2-1气体2-1-1理想气体状态方程及应用2023/1/494

理想气体：分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占体积可以忽略（具有质量的几何点）。实际气体在低压(＜101.325kPa)和高温(＞0℃)的条件下，接近理想气体。§2-1气体2-1-1理想气体状态方程及应用2022/等压变化(盖·吕萨克定律）:恒压条件下，气体的体积与其温度成正比。V∝T等温变化（玻意耳定律）：恒温条件下，气体的体积与压强成反比。PV=C由此：一定量气体P，V，T之间有如下关系PV/T=C2023/1/495等压变化(盖·吕萨克定律）:2022/12/2832023/1/496理想气体状态方程PV=nRT

在STP下，P=101325Pa,T=273.15Kn=1.0mol时,Vm=22.414×10-3m3R=8.314Pam3K-1mol-1另一单位制：atm,L,mol,KR=0.08206atm·LK-1mol-1单位换算1atm=101.325kPa=760mmHg1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m3

1m=102cm=103mm=106um=109nm=1012pmn=m/Mρ=m/VC=n/V2022/12/284理想气体状态方程PV=nRT阿佛加得罗定律：相同温度和压力下，相同体积的不同气体均含有相同数目的分子。标准条件(standardcondition,或标准状况）101.325kPa和273.15K（即0℃）--STP标准条件下1mol气体:粒子数NA=6.02×1023mol-1体积Vm=22.4141×10-3m32023/1/497阿佛加得罗定律：2022/12/2852023/1/498理想气体状态方程的应用推导出气体密度ρ与P，V，T之间的关系。(设气体质量为m,摩尔质量为M）ρ=m/V,n=m/M代入PV=nRT注意单位的使用,R用8.314,P、V、T、n均为国际单位,也可以P以kPa,V以L做单位,此时考虑n=m/MPV=mRT/MPM=ρRT(密度的单位是g/L)

2022/12/286理想气体状态方程的应用2023/1/499解：依据PV=nRT,由题意知，P、V恒定，容器内物质的量减小为原来的四分之三.n1RT1=n2RT2n1/n2=T2/T14/3=T2/288T2=384K例1.一敞口烧瓶中盛有空气，欲使其量减少四分之一，需把温度从288K提高到多少？2022/12/287解：依据PV=nRT,由题意知，P、2023/1/4100例2.实验室用金属钠与氢气在高温下反应制备NaH。反应装置中的空气需用无水无氧的氮气置换。氮气由氮气钢瓶提供，该钢瓶体积为50L，温度25C，压力为15.2MPa.请计算钢瓶中气体的物质的量和质量；若将反应装置用氮气置换5次后，钢瓶压力下降为13.8MPa.计算在25C

、0.1MPa下，平均每次消耗氮气的体积。2022/12/288例2.实验室用金属钠与氢气在高温下反应2023/1/4101(1)解：依据PV=nRT,15.2×106×50×10-3=n×8.314×298n=307molm=307×28=8589g(2)解:置换5次后,钢瓶压力降低为13.8MPa,此时钢瓶内的气体物质的量n’=278.5mol即排出的N2=28.5mol每次排出的气体体积由PV=nRT得到.例2.Page42022/12/289(1)解：依据PV=nRT,例2.P2023/1/4102组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。各组分气体的相对含量可用分体积Vi、分压Pi或摩尔分数xi等表示。1.分压定律气体的最基本特征：可压缩性和扩散性2-1-2气体混合物2022/12/2810组分气体：理想气体混合物中每一种气体2023/1/4103⑴分体积、体积分数、摩尔分数（补充）分体积：指相同温度下，组分气体具有和混合气体相同压力时所占体积。O2N2O2+N2+V1、P、TV2、P、TV1+V2、P、T混合气体总体积V总=各组分气体的分体积Vi之和V总=V1+V2+V3+V4······Vi2022/12/2811⑴分体积、体积分数、摩尔分数（补充2023/1/4104||2022/12/2812||2023/1/4105⑵分压定律：分压：一定温度下，混合气体中的某种气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压强。O2N2O2+N2+T、V、P总=P1+P2混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。P=P1+P2+

或P=Pi

T、V、P1T、

V、P22022/12/2813⑵分压定律：O2N2O2+N2+T、2023/1/4106PiV=niRTP总V=n总RT分压定律注意：在PV=nRT公式中，不能同时代入分体积和分压。2022/12/2814PiV=niRTP总2023/1/4107例：潜水员携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气的混合气体。将25C，0.10MPa的46LO2和12LHe充入体积为5.0L的储罐中。请计算该温度下储罐中两种气体的分压和混合气体的总压。2022/12/2815例：潜水员携带的水下呼吸器中充有氧气2023/1/4108气液两相平衡时液相表面蒸气的分压即为该液体的饱和蒸气压。温度一定，水的分压（饱和蒸气压）为定值。2022/12/2816气液两相平衡时液相表面蒸气的分压2023/1/4109例.温度为18C，室内气压计指示为753.8mmHg，某同学在实验室用排水法收集到0.567L氢气。用分子筛可以除去气体中的水分，得到干氢气。请计算同样条件下干氢气的体积和物质的量。（已知：PH2O(18C)=15.477mmHg)气压计指示的空气压强,是氢气和水蒸汽的压强和PT;排水收集的为湿润氢气,其体积VT=0.567L。湿润氢气的分压PH2应从气压计读数中扣除此温度下水蒸汽的饱和蒸汽压.欲求的是去掉水蒸汽后氢气的体积，即分体积VH2.PH2

VT=PTVH22022/12/2817例.温度为18C，室内气压计指示2023/1/4110PCO2O2H2理想气体PVm=RTPVm2-1-3真实气体2022/12/2818PCO2O2H2理想气体PVm2-2023/1/4111实际气体与理想气体产生偏差：①应考虑气体分子本身的体积，在方程中扣除；②应考虑内层分子与外层分子间、外层分子与器壁间的作用力。2022/12/2819实际气体与理想气体产生偏差：2023/1/4112实际气体状态方程-范德华方程a、b均为范德华常数，由实验确定。a与分子间引力有关;b与分子自身体积有关。2022/12/2820实际气体状态方程-范德华方程a、b均2023/1/4113对理想气体：PV=nRTP：气体分子对容器壁产生的压力V：气体分子自由活动的空间，即容器的体积。实际气体需修正P、VV′=(V-nb)nb是n摩尔气体自身的体积2022/12/2821对理想气体：PV=nRT2023/1/4114例.分别按理想气体状态方程式和范德华方程式计算1.50molSO2在303K,占有20.0dm3体积时的压力，并比较两者的相对误差。如果体积减少为2.00dm3，其相对误差又如何？解：已知T=303K，V=20.0dm3，n=1.50mol，

a=0.6803Pa·m6·mol-2，b=0.563610-4m3·mol-12022/12/2822例.分别按理想气体状态方程式和范2023/1/41152022/12/28232023/1/4116P∝Fu碰撞力与碰撞速度的乘积F∝mvu∝vN/VP∝mv2(N/V)其中v是具有统计平均意义的方均根速度vrms,同时考虑碰撞的方向因素,PV=Nmv2/3与理想气体状态方程对比:Nmv2/3=nRTNAmv2/3=RTMv2/3=RT2-1-4气体分子动理论2022/12/2824P∝Fu碰撞力与碰撞速2023/1/4117方均根速度:Mv2/3=RTvrms=(3RT/M)1/2有关气体分子运动速度还包括最概然速度

vmp,平均速度vav,三者数值不同但十分接近,相对关系如下:Vrms:Vav:Vmp=1.000:0.921:0.816气体分子的速度分布和扩散定律2022/12/2825方均根速度:Mv2/3=RT2023/1/41182-2-1溶液浓度及表示方法§2-2液体和溶液1.质量摩尔浓度mBmB=溶质B的物质的量(mol)溶剂的质量（kg)2.物质的量浓度CB2022/12/28262-2-1溶液浓度及表示方法§2-3.质量分数w4.摩尔分数w=溶质的质量溶液的质量xB=nBn总∑Xi=13.质量分数w4.摩尔分数w=溶质的质量溶液的质量xB=nB2023/1/41202-2-2非电解质稀溶液的依数性蒸气压下降─拉乌尔定律沸点升高凝固点下降渗透压2022/12/28282-2-2非电解质稀溶液的依数性蒸如果将将蔗糖溶解在水中形成溶液，其蒸气压有何变化？蒸气压下降：与纯溶剂相比，难挥发物质的溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。如果将将蔗糖溶解在水中形成溶液，其蒸气压有何变化？蒸气压下降难挥发物质的稀溶液蒸气压会下降的原因:

溶剂的部分表面被溶质占据，单位时间，逸出液面的溶剂分子数减少，即蒸发速率减小，使系统在较低的蒸气浓度或压力下达到平衡。即溶液的蒸气压必低于纯溶剂的蒸气压。难挥发物质的稀溶液蒸气压会下降的原因:一、蒸气压下降─拉乌尔定律拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。一、蒸气压下降─拉乌尔定律拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非拉乌尔定律适用于非电解质稀溶液△p=Km——

拉乌尔定律的另一表达式m为溶质B的质量摩尔浓度（mol/kg)，K为溶剂的蒸气压下降常数。拉乌尔定律适用于非电解质稀溶液△p=Km——拉乌尔定律的非挥发性溶质的稀溶液溶液的蒸气压只与单位体积内溶质的粒子数目有关，而与溶质分子的组成和性质无关。若溶质（B）、溶剂（A）都有挥发性，且两者没有相互作用，可组成理想溶液，也可以利用拉乌尔定律.这时可分别考虑，然后加合：PA=PA0xA;

PB=PB0xB;溶液蒸气压P=PA+PB例：苯与甲苯非挥发性溶质的稀溶液溶液的蒸气压只与单位体积内溶质的粒子bslgaco2.21×107Pa

101325

610.5273.16K373.15K647K冰点(1)三相点(纯水在其饱和蒸气压下的凝固点）Tt=273.16K,Pt=610.5Pa(2)水的冰点（一大气压下被空气饱和的水和冰的平衡点）Tf=273.15K(3)水的沸点Tb=373.15K(4)水的临界点Tc,Pc

Tc=647K,Pc=2.21×107Pa

水的相图和三相点(triplepoint)

bslgaco2.21×107Pa10132沸点升高（液体饱和蒸气压=外压）

1.01×105

水

溶液

△Tb

373

T

T/K

溶液沸点上升

蒸气压

p/Pa

沸点升高（液体饱和蒸气压=外压）难挥发非电解质稀溶液的沸点＞纯溶剂沸点解释？

△Tb=Kbm△Tb:沸点上升值；

m：溶质的质量摩尔浓度(mol/kg)；

Kb：溶剂的摩尔沸点上升常数。

难挥发非电解质稀溶液的沸点＞纯溶剂沸点解释？凝固点下降凝固点：固态纯溶剂与液态溶液平衡时的温度即固体纯溶剂的蒸气压=溶液中溶剂的蒸气压时的温度。若P固＞P液，固体熔化；反之，凝固.温度/℃

0

-1

-2

-3

-4

-5

-6

-10

-15

-20

-25

冰的蒸气压/Pa

611

562

517

476

437

402

369

260

165

103

63

水的蒸气压/Pa

611

568

527

490

455

422

391

冰蒸汽压下降的程度超过水蒸汽压的下降程度！！凝固点下降凝固点：固态纯溶剂与液态溶液平衡时的温度即固体纯溶OO’OO’0℃时冰的蒸气压=水的蒸气压=611Pa。由于水溶液的蒸气压下降，0℃时水溶液的蒸气压必低于冰的蒸气压，如果此时溶液中加入冰，冰就会融化，融化过程要从系统吸热，系统温度就会降低。由于冰的蒸气压曲线坡度大，在0℃以下某温度时，冰的蒸气压曲线与溶液的蒸气压曲线相交于一点，这个温度就是溶液的凝固点。凝固点降低值△Tf=Kfm0℃时冰的蒸气压=水的蒸气压=611Pa。由于水溶液的蒸气压无机化学-宋天佑版-化学基础知识资料课件半透膜：只能透过溶剂分子（水），但不能透过溶质分子的膜状物质。动物的膀胱、肠衣、细胞膜等。渗透：溶剂通过半透膜进入溶液的单方向扩散过程。单位时间内溶剂分子从两个相反的方向穿过半透膜的数目彼此相等，即达到渗透平衡。渗透压：为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力。Van’tHoff公式：πv=nRT或π=cRT半透膜：只能透过溶剂分子（水），但不能透过溶质分子的膜状物质

依数性：难挥发的非电解质溶于溶剂时，溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低；溶液的沸点比纯溶剂的沸点高；溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点低；在溶液和纯溶剂间产生渗透压。当溶液的浓度较稀时，蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低、渗透压的数值仅与溶液中溶质的质点数有关，而与溶质的特性无关。依数性：难挥发的非电解质溶于溶剂时，溶液的蒸气压比纯溶剂的注意：1.依数性只适用于难挥发的非电解质稀溶液.浓溶液和电解质溶液数值与公式偏差大.2.沸点高低或渗透压大小顺序为：A2B或AB2型强电解质＞AB型强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。3.凝固点高低顺序与上相反。注意：依数性的应用1.测分子的摩尔质量-应用沸点升高、凝固点下降△Tborf=Kborf·m其中m为溶质的质量摩尔浓度（mol/kg)-应用渗透压π=cRT,

如果使用国际单位Pa、K,R=8.314,c的单位应该是mol·m-3;

也可以使用R=0.08206，atm,K,mol·dm-3依数性的应用2.制作防冻剂和制冷剂冬天汽车水箱中加入甘油或乙二醇;

实验室以冰-盐混合物作制冷剂。

水溶液温度时间abcda’b’c’d’低共熔混合物2.制作防冻剂和制冷剂水溶液温度时间abcda’b’c’d3.配制等渗输液例：与人体血液等渗透压的葡萄糖(C6H12O6)溶液的凝固点降低为0.543K，水的Kf=1.86,求该葡萄糖溶液的质量分数。解：△Tf=Kf·m,0.543=1.86mm=0.2919mol·kg-1

W=0.2919×180/（1000+0.2919×180）

=5%3.配制等渗输液2023/1/4139§2-3固体晶体和非晶体（无定型体）（crystallinestateandamorphoussolid)晶体的类型：分子晶体、离子晶体、原子晶体、金属晶体2022/12/2847§2-3固体晶体和非晶体（无定型2023/1/4140晶体结构和类型晶体结构的特征与晶格理论晶体：具有整齐规则的几何外形，各向异性，有固定熔点。非晶体：无整齐规则的几何外形，各向同性，没有固定熔点。2022/12/2848晶体结构和类型晶体结构的特征与晶格理2023/1/4141晶体的几个基本概念结点：晶体中的粒子（原子、分子、离子等）抽象为一个点，即为结点。晶胞：能表现出晶体结构全部特征的最小单元（六面体）。晶格：构成晶体的质点以一定的规则排列在空间的固定点上形成的格子。2022/12/2849晶体的几个基本概念2023/1/4142abcαβγyxz2022/12/2850abcαβγyxz2023/1/4143七大晶系、十四种晶格晶胞的大小和形状由六个参数决定，即六面体的三个边长a、b、c及三个夹角α、β、γ。根据晶胞参数的不同，晶体可分为七大晶系：立方晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系。2022/12/2851七大晶系、十四种晶格晶胞的大2023/1/41442022/12/28522023/1/4145晶体内部结构-七大晶系

立方晶系:a=b=c,α=β=γ=90°六方晶系:a=b≠cα=β=90°γ=120°四方晶系:a=b≠cα=β=γ=90°2022/12/2853晶体内部结构-七大晶系2023/1/4146晶体内部结构

三方晶系:a=b=c,α=β=γ≠90°正交晶系:a≠b≠cα=β=γ=90°单斜晶系:a≠b≠cα=γ=90°β≠90°三斜晶系:a≠b≠cα≠β≠γ≠90°2022/12/2854晶体内部结构三方晶系2023/1/4147结点在六面体上的分布类型有4种简单格子：只在八个顶角上有结点，P底心格子：除八个顶角上有结点外，上下两个平行面的中心各有一个结点，C体心格子：八个顶角和体心各有一个结点，I面心格子：八个顶角和六个面心上均有结点，F四种类型用于七大晶系，可得到十四种晶格。2022/12/2855结点在六面体上的分布类型有4种2023/1/4148晶体十四种晶格(以立方晶系为重点)

立方P立方I

立方F

六方P

四方P

四方I2022/12/2856晶体十四种晶格(以立方晶系为重点)2023/1/4149正交P正交C正交I正交F三方P2022/12/2857正交P正交C正交I正交F三方P2023/1/4150三斜P单斜C单斜P2022/12/2858三斜P单斜C单斜P2023/1/41512.3.1非晶体准晶体(1)非晶体:

没有规则外形,内部微粒排列不规则(长程无序)，无特定的晶面.过冷液体.

石英石英玻璃(2)准晶体:长程有序但缺乏空间周期性.2022/12/28592.3.1非晶体准晶体(1)非2023/1/41522.3.2晶体类型(1)离子晶体：活泼金属的氧化物和盐类特征：晶格结点上的质点—正、负离子；质点间作用力—离子键；配位数—6、8、4等；晶体中不存在独立的简单分子。2022/12/28602.3.2晶体类型(1)离子晶体2023/1/41532022/12/28612023/1/4154

性质：⑴较高的熔沸点和硬度—电荷越高，离子半径越小，库仑力越大，熔、沸点越高；⑵质脆，延展性差—受机械力作用，结点离子位移，由异性相吸变为同性相斥；⑶易溶于水，水溶液及熔融态易导电；2022/12/2862性质：2023/1/4155几种常见离子晶体的结构AB型离子晶体的类型ZnS型立方面心配位数为4：4ZnS晶胞中的离子数Zn2+：4个S2-：6×1/2+8×1/8=4个2022/12/2863几种常见离子晶体的结构AB型离子晶体2023/1/4156立方面心配位数为6：6

NaCl晶胞中的离子个数CI-：8×1/8+6×1/2=4个Na+：

1+12×1/4=4个NaCl型2022/12/2864立方面心NaCl晶胞中的离子个数N2023/1/4157简单立方配位数为8：8CsCl晶胞中的离子数Cs+：1个Cl-：8×1/8=1个CsCl型2022/12/2865简单立方CsCl晶胞中的离子数CsC2023/1/4158(2)分子晶体:靠分子间力结合（有时可能含氢键）而成的晶体。类型:主要是一些共价型的非金属单质和化合物分子。如：稀有气体；大多数的非金属单质（H2、O2、X2、S8、P4等）；非金属间的化合物（HCl、CO2等）；大多数有机化合物。2022/12/2866(2)分子晶体:2023/1/4159特点:

晶格上的质点—分子质点间作用力—分子间力（氢键）配位数可高达12

晶体中存在独立的简单分子2022/12/2867特点:2023/1/4160性质:熔点低，硬度小，易挥发，（分子间力弱），通常为电的不良导体，但一些强极性键的分子晶体（HCl）溶于水导电。2022/12/2868性质:熔点低，硬度小，易挥发2023/1/4161分子的偶极矩和极化率1分子的极性非极性分子：分子中的正、负电荷中心重合极性分子：分子中的正、负电荷中心不重合2分子极性与键极性的关系双原子分子键有极性，分子有极性。HX

键无极性，分子无极性。X22022/12/2869分子的偶极矩和极化率2023/1/4162

多原子分子的极性主要取决于分子的组成和分子的几何构型。组成原子相同:（P4，S8等