普通化学气体和溶液

普通化学气体和溶液1第一页，共九十二页，2022年，8月28日1.1理想气体状态方程式1.2理想气体状态方程式的应用1.3道尔顿理想气体分压定律1.4道尔顿理想气体分压定律的应用第一节气体2第二页，共九十二页，2022年，8月28日式中：

p:气体的压力，单位是Pa或kPa;

V

:气体体积，单位L(m3);

n:是气体物质的量，单位mol；

T:气体温度，单位K;R:摩尔气体常数，

R＝8.314kPaL∙mol-1∙K-1。

理想气体状态方程式：pV=nRT

从17世纪中期开始，经过百余年的努力，人们最终确立了描述理想气体状态的四个物理量之间的关系，即

在通常温度（如不低于273K）和压力（不高于数百千帕）的条件下，理想气体的状态方程对大多数气体都适用。1.1理想气体状态方程式3第三页，共九十二页，2022年，8月28日

人们将符合理想气体状态方程式的气体，

称为理想气体。

特点：

1.理想气体分子之间没有相互吸引和排斥作用；

2.分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。

3.理想气体是人为的气体模型，实际并不存在。低压、高温下的真实气体可近似看作理想气体4第四页，共九十二页，2022年，8月28日理想气体状态方程式仅在足够低的压力下适合于真实气体。产生偏差的主要原因：①气体分子本身的体积的影响；②分子间力的影响。真实气体与理想气体的偏差5第五页，共九十二页，2022年，8月28日2.气体摩尔质量的计算1.2理想气体状态方程式的应用1.计算p，V，T，n四个物理量之一。适用范围：温度不太低，压力不太高的真实气体。pV=nRT6第六页，共九十二页，2022年，8月28日==m/V3.气体密度的计算7第七页，共九十二页，2022年，8月28日组分气体：

理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分压：

组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。1.3道尔顿理想气体分压定律8第八页，共九十二页，2022年，8月28日道尔顿理想气体分压定律

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=

pB

n=n1+n2+

9第九页，共九十二页，2022年，8月28日B组分气体分压的求解：xBB的摩尔分数10第十页，共九十二页，2022年，8月28日1.4分压定律的实际应用计算气体混合物中各组分气体分压11第十一页，共九十二页，2022年，8月28日

例题:

在25℃、99.43kPa下，以排水集气法在水面上收集到的氢气体积为0.4006L，计算在同样温度、压力下，用分子筛除去水分后所得干燥氢气V｀和N。已知25℃时水的饱和蒸气压为3.17kPa解：T=(273+25)K=298K

p=99.438kPaV=4.16L298K时，p(H2O)=3.17kPaP（H2）=P（总）-P（H2O）=96.26kPa12第十二页，共九十二页，2022年，8月28日

一、液体的蒸气压第二节液体

液体在一定的温度、压力下，可以转变为气体，液体转变为气体的过程称为液体的气化，

蒸发和沸腾是液体气化的两种形式。液体分子脱离液体表面变为气体的过程叫做蒸发；

当温度增加到蒸气压等于外界压力时，气化不仅在液面上进行，并且也在液体的内部发生。内部液体的气化产生了大量气泡上升到液面，气泡破裂，逸出液体，这种现象叫做沸腾。13第十三页，共九十二页，2022年，8月28日

在一定温度下，当液体与其蒸气达到液、气两相平衡时，液面上方的蒸气称为饱和蒸气，饱和蒸气所产生的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。纯水的蒸气压示意图H2O(l)H2O(g)液体分子脱离其表面的汽化速度气体分子回到液体中的凝结速度14第十四页，共九十二页，2022年，8月28日

液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的沸点。液体的沸点与外压有关，外压越大，沸点就越高。液体在101.325kPa下的沸点称为正常沸点。

固体物质也具有一定的蒸气压（固体饱和蒸气压）。但一般情况下，固体的蒸气压较小。固态物质与液态物质达于平衡状态时的的温度称为液体的凝固点（液体的冰点或固体的的熔点）。15第十五页，共九十二页，2022年，8月28日1.蒸气压与液体的本性有关，在一定温度下纯净物质具有一定的蒸气压，不同的物质有不同的蒸气压。2.蒸气压与温度有关。温度升高，蒸气压增大。3.固体也具有一定的蒸气压，温度升高，固体的蒸气压增大。4.蒸气压大的称为易挥发性物质，蒸气压小的称为难挥发性物质。说明：16第十六页，共九十二页，2022年，8月28日表1－1不同温度下水的蒸汽压T/K

p/kPaT/K

p/kPa2732782832933033133230.61060.87191.22792.33854.24237.375412.333633334335336337342319.918335.157447.342670.1001101.3247476.026217第十七页，共九十二页，2022年，8月28日

图1－1不同温度下液体的蒸汽压18第十八页，共九十二页，2022年，8月28日表1－2不同温度下冰的蒸汽压T/K

p/kPaT/K

p/kPa2482532582630.06350.10350.16530.26002682722730.40130.56260.610619第十九页，共九十二页，2022年，8月28日

为表示水的气、液、固三态之间的平衡关系，以P为纵坐标，T为横坐标，给出体系状态与T、P之间的关系图，这种图称相图或状态图。OA线

水的蒸汽压曲线。OB线固液平衡线。OC线

冰的蒸汽压曲线。O点

三相点，水的三相点T=100℃,P=611Pa。液相区气相区固相区

水的相变和相图20第二十页，共九十二页，2022年，8月28日3.1分散系基本概念3.2分散系的分类第三节分散系21第二十一页，共九十二页，2022年，8月28日分散系基本概念分散系：由一种或多种物质分散在其它一种物质中所构成的系统。分散质：被分散的物质，处于分割成粒子的不连续状态。分散剂：分散其它物质的物质，处于连续状态。22第二十二页，共九十二页，2022年，8月28日分散系的分类

在分散系内，分散质和分散剂可以是s，l，g，1.按分散质和分散剂的聚集状态，可以分为9类：分散质分散剂名称实例气液固气气气气气溶胶液气溶胶固气溶胶空气、混合气体云、雾烟、大气中粉尘气液固液液液泡沫乳状液溶胶汽水、泡沫牛奶、农药乳浊液泥浆、卤化银溶胶气液固固固固固体泡沫固体乳剂固体悬浮剂馒头、泡沫塑料珍珠、肉冻合金、；有色玻璃23第二十三页，共九十二页，2022年，8月28日分子或离子分散系（粒子直径小于1nm）胶体分散系（粒子直径在1-100nm之间）粗分散系（粒子直径大于100nm）低分子溶液（分散质是小分子）高分子溶液(分散质是大分子)胶体溶液(分散质是分子的小集合体)浊液（分散质是分子的大集合体）最稳定很稳定稳定不稳定电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在一般显微镜可见能透过半透膜能透过滤纸,不能透过半透膜不能透过滤纸单相体系多相体系2.按分散质粒子大小分类的分散系24第二十四页，共九十二页，2022年，8月28日相：体系中物理、化学性质完全相同的部分称为相。在多相体系中相与相有明显的界面。25第二十五页，共九十二页，2022年，8月28日相：体系中物理、化学性质完全相同的部分称为相。在多相体系中相与相有明显的界面。26第二十六页，共九十二页，2022年，8月28日分子或离子分散系（粒子直径小于1nm）胶体分散系（粒子直径在1-100nm之间）粗分散系（粒子直径大于100nm）低分子溶液（分散质是小分子）高分子溶液(分散质是大分子)胶体溶液(分散质是分子的小集合体)浊液（分散质是分子的大集合体）最稳定很稳定稳定不稳定电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在一般显微镜可见能透过半透膜能透过滤纸,不能透过半透膜不能透过滤纸单相体系多相体系2.按分散质粒子大小分类的分散系27第二十七页，共九十二页，2022年，8月28日4.1物质的量浓度4.2质量摩尔浓度第四节溶液的组成标度4.3摩尔分数4.4质量分数4.5质量浓度4.6几种溶液的组成标度间的换算28第二十八页，共九十二页，2022年，8月28日Amountofsubstanceconcentration定义：溶质B的物质的量除以混合物体积。单位：mol·L－1；mmol·L－1;μmol·L－1;nmol·L－1表示式：

cB=nB/V注意事项：需要指明基本单元使用范围：已知(相对)分子量的物质1.物质的量浓度29第二十九页，共九十二页，2022年，8月28日2.质量摩尔浓度（molality）定义：溶液中所含溶质B的物质的量除以溶剂的质量。单位：mol·kg－1表示式：bB=nB/mA使用优点：不受温度影响使用局限：不易称量30第三十页，共九十二页，2022年，8月28日3.摩尔分数（molefraction）定义：B物质的量与混合物的物质的量之比。单位：1常用符号：xA=nA/(nA+nB)

xB=nB/(nA+nB)nA+nB=131第三十一页，共九十二页，2022年，8月28日4.质量分数定义：B物质的质量与混合物质量之比，表示相同质量单位物质的相对含量。单位：1表示式：ωB=mB

/（mA+

mB）表示方法：分数或者小数举例：ω硫酸=98%

or

0.98

32第三十二页，共九十二页，2022年，8月28日5.质量浓度定义:B物质的质量与混合物体积之比。符号:ρB单位：Kg/m－3;g·L－1；mg·L－1;μg·L－1表示式：ρB=mB/V表示方法：分数或者小数举例：ρNaCl=9g·L－133第三十三页，共九十二页，2022年，8月28日体积分数定义：B组分的分体积与混合物体积的比值。符号：单位：1表示方法：分数或者小数举例：乙醇

＝0.75or75%jBj34第三十四页，共九十二页，2022年，8月28日6.几种溶液的组成标度间的换算（1）.

cB

与ωB间的换算cB=nB/V=mB/MBV=mBρ

/MBm=ωBρ

/MB（2）.

cB

与bB间的换算cB=nB/V=nBρ

/m…….=bBρ对于极稀的水溶液ρ

1cBbB～～～～35第三十五页，共九十二页，2022年，8月28日5.1稀溶液蒸气压下降第五节溶液的依数性5.4溶液的渗透压5.2稀溶液沸点升高5.3稀溶液凝固点下降36第三十六页，共九十二页，2022年，8月28日1.稀溶液蒸气压下降(1)水的蒸汽压vaporpressure37第三十七页，共九十二页，2022年，8月28日(1)水的蒸汽压vaporpressure(2)稀溶液的蒸汽压下降pressurelowering38第三十八页，共九十二页，2022年，8月28日溶液的蒸发与纯水蒸发相比，速率要慢得多，因为：1）溶液表面被溶质微粒所占据，减少溶剂蒸发的机会。2）溶质分子与溶剂分子发生的溶剂化作用，也减少溶剂蒸发的机会。39第三十九页，共九十二页，2022年，8月28日结果：稀溶液溶剂蒸发的速率比纯溶剂蒸发得慢，体系中气相分子数目少，故稀溶液蒸汽压总是低于纯溶剂的蒸汽压：

对溶液来讲,蒸气压大于P,液化；蒸气压小于P,汽化。

P<P040第四十页，共九十二页，2022年，8月28日41第四十一页，共九十二页，2022年，8月28日(1)水的蒸汽压vaporpressure

(2)稀溶液的蒸汽压下降pressurelowering(3)拉乌尔定律(Raoult'sLaw)

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饱和蒸气压与溶液中溶剂摩尔分数的乘积.一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度成正比.或在稀溶液中Δp=kbB42第四十二页，共九十二页，2022年，8月28日

对于只有一种溶质的稀溶液，设xB为溶质的物质的量分数，则

xA＋xB=1，上式可写作P=P0

（1-xB）P=P0-P0xBP0-P=P0xBP0

>PP0－P=△P=P0xB△P

表示溶液的蒸汽压下降。43第四十三页，共九十二页，2022年，8月28日

在稀溶液中：（nA»

nB

）若取mA溶剂，则按质量摩尔浓度定义，在数值上△P=KbBbB=nB/mAnA=mA/MA△P=P0xB=P0MAbBK:质量摩尔蒸汽压下降常数，仅与溶剂种类有关。44第四十四页，共九十二页，2022年，8月28日适用条件：

难挥发非电解质的稀溶液。

?易挥发非电解质的稀溶液。?难挥发电解质的稀溶液。?难挥发非电解质的浓溶液。45第四十五页，共九十二页，2022年，8月28日2.稀溶液的沸点升高(Boilingpointelevation)46第四十六页，共九十二页，2022年，8月28日2.稀溶液的沸点升高(Boilingpointelevation)沸点升高与质量摩尔浓度的关系

ΔΤb=Kb·bB47第四十七页，共九十二页，2022年，8月28日3.稀溶液的凝固点下降

(freezingpointdepression)

凝固点：物质的固、液两相蒸汽压相等时的温度。

纯水的凝固点（273.15K）又称为冰点。溶液的凝固点：指刚有溶剂固体析出时的温度。48第四十八页，共九十二页，2022年，8月28日3.稀溶液的凝固点下降

(freezingpointdepression)49第四十九页，共九十二页，2022年，8月28日3.稀溶液的凝固点下降

(freezingpointdepression)凝固点下降与质量摩尔浓度的关系

ΔΤf=

Kf·bB50第五十页，共九十二页，2022年，8月28日4稀溶液的渗透压

（Osmoticpressureofdilutesolution）4.1渗透现象（Osmosis）档板实验1浓糖水纯水51第五十一页，共九十二页，2022年，8月28日4.1渗透现象（Osmosis）稀糖水实验1液面不变4稀溶液的渗透压

（Osmoticpressureofdilutesolution）52第五十二页，共九十二页，2022年，8月28日4.1渗透现象（Osmosis）液面不变稀糖水实验1半透膜实验2纯水浓糖水可以允许小分子自由通过而不允许大分子通过的薄膜。53第五十三页，共九十二页，2022年，8月28日4.1渗透现象（Osmosis）液面不变稀糖水实验1半透膜实验2纯水稀糖水液面下降液面上升h54第五十四页，共九十二页，2022年，8月28日4.1渗透现象（Osmosis）55第五十五页，共九十二页，2022年，8月28日4稀溶液的渗透压

（Osmoticpressureofdilutesolution）4.1渗透现象（Osmosis）（1）定义：一种通过半透膜进行的扩散现象。56第五十六页，共九十二页，2022年，8月28日4.1渗透现象（Osmosis）可以允许小分子自由通过而不允许大分子通过的薄膜。57第五十七页，共九十二页，2022年，8月28日h58第五十八页，共九十二页，2022年，8月28日4.2渗透压（OsmoticPressure）（1）定义:使渗透作用达到平衡所需施加的最小压力。59第五十九页，共九十二页，2022年，8月28日1%蔗糖溶液在不同温度的渗透压

温度T/K

渗透压/kPa2730.6482870.6912950.7213090.746（2）渗透压的影响因素0℃时不同浓度蔗糖溶液的渗透压溶液浓度c/mol·m-3

渗透压/kPa10.030.6820.141.3440.602.7561.384.04逐渐增大逐渐升高逐渐增大逐渐增大温度一定时，溶液的渗透压与浓度成正比。C(mol·m-3)浓度一定时，溶液渗透压与温度成正比。T(K)60第六十页，共九十二页，2022年，8月28日范特霍夫(Van’tHoff)方程式

V=nBRT=RTnB/v范特霍夫(Van’tHoff)方程式

=cBRT范特霍夫(Van’tHoff)方程式

=bBRT蒸汽压下降：Δp=KbB

沸点升高：ΔTb=

KbbB

凝固点下降：ΔTf=KfbB对于极稀的水溶液ρ

1cBbB～～～～61第六十一页，共九十二页，2022年，8月28日例题：有一蛋白质的饱和溶液，每升含有蛋白质5.18g。已知在293.15K时，溶液的渗透压为0413kPa。求算此蛋白质的摩尔质量。4.3渗透压的实际应用（1）在科研中的应用=5.18g×8.315×103Pa

·

L·mol-1·K-1×293.15K413Pa×1L=3.06×104g·mol-1

解:根据公式π=CBRTMB=RTmB/(πV)=RTnB/V=RTmB/(MBV)62第六十二页，共九十二页，2022年，8月28日医学上，正常人血浆的渗透压为721~824kPa（1）在科研中的应用4.3渗透压的实际应用高渗溶液低渗溶液等渗溶液（2）在生物体中的应用63第六十三页，共九十二页，2022年，8月28日64第六十四页，共九十二页，2022年，8月28日海水

淡水pP>反渗透法海水淡化半透膜（3）在工业上的应用反渗透技术：

在浓度较大溶液一侧加上比其渗透压还要大的压力，迫使溶剂从高浓度溶液向低浓度溶液扩散，从而达到浓缩溶液目的的方法。4.3渗透压的实际应用（2）在生物体中的应用（1）在科研中的应用65第六十五页，共九十二页，2022年，8月28日66第六十六页，共九十二页，2022年，8月28日67第六十七页，共九十二页，2022年，8月28日6.1胶体溶液6.2表面吸附第六节胶体溶液6.3溶胶的制备与性质6.5溶胶的稳定性和聚沉6.4胶团的结构68第六十八页，共九十二页，2022年，8月28日分子或离子分散系（粒子直径小于1nm）胶体分散系（粒子直径在1-100nm之间）粗分散系（粒子直径大于100nm）低分子溶液（分散质是小分子）高分子溶液(分散质是大分子)胶体溶液(分散质是分子的小集合体)浊液（分散质是分子的大集合体）最稳定很稳定稳定不稳定电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在一般显微镜可见能透过半透膜能透过滤纸,不能透过半透膜不能透过滤纸单相体系多相体系按分散质粒子大小分类的分散系6.1胶体溶液69第六十九页，共九十二页，2022年，8月28日S（总表面积）

s=———————V（总体积）

比表面积：单位体积的表面积，用符号s表示。6.1胶体溶液70第七十页，共九十二页，2022年，8月28日表面能：

液体或固体表面粒子比内部粒子能量高，多出的这部分能量称为体系的表面能。6.2表面吸附凝聚和吸附是两种降低表面能的途径。一种物质自动浓集到另一物质表面上的过程叫吸附。其中有吸附能力的物质称为吸附剂;被吸附的物质称为吸附质。71第七十一页，共九十二页，2022年，8月28日

对一定质量的分散质来说，分散度越高，表面积越大，其表面能越大，因而多相体系是一种不稳定体系。为使体系趋于较稳定的状态，表面能有自发降低的倾向。一般可采用两种途径：一是减小表面积使表面能减小，如小液滴可自发聚集成大液滴；二是通过表面吸附其它质点来降低其表面能。

为什么存在表面吸附？72第七十二页，共九十二页，2022年，8月28日举例：土壤中的表面吸附过程：

①施氮肥：

②根系分泌出H+：③NH4+进入土壤溶液作为养分。73第七十三页，共九十二页，2022年，8月28日6.3溶胶的制备与性质6.3.1溶胶的制备

（1）分散法

研磨法是用胶体磨把大颗粒固体磨细，在研磨的同时加入丹宁或明胶做稳定剂。工业用的胶体石墨、颜料、医用硫溶胶等都是用胶体磨磨制成的。（2）凝集法

化学凝集法是利用化学反应使产物凝集而形成溶胶。在溶液中进行的复分解、水解、氧化还原等反应，只要有一种产物的溶解度较小，就可以控制反应条件使该产物凝集而得到溶胶。一般来说，在制备溶胶时，反应物的浓度要比较稀，反应物混合要比较缓慢，其中的一种反应物要稍有过量。

改换溶剂法是利用分散质在两种不同分散剂中的溶解度相差悬殊的特点制备溶胶。74第七十四页，共九十二页，2022年，8月28日

1869年，英国物理学家Tyndall发现：

在暗室中让一束会聚的光通过溶胶，在与光束垂直的方向上可以看到一个圆锥形光柱，这种现象就称为Tyndall现象。

（1）溶胶的光学性质

————Tyndall现象6.3.2溶胶的性质75第七十五页，共九十二页，2022年，8月28日

光学原理：溶胶的分散质粒子的直径在1~100nm之间，小于可见光的波长（400~760nm)，因此当光通过溶胶时发生明显的散射作用，产生Tyndall

现象。Fe(OH)3胶体丁达尔效应示意图光源凸透镜光锥

在溶液中，溶质颗粒太小（<10-9m）,光的散射极弱，看不到丁达尔效应。76第七十六页，共九十二页，2022年，8月28日77第七十七页，共九十二页，2022年，8月28日（2）溶胶的动力学性质——Brown运动

在超显微镜下观察时，可以看到溶胶的分散质粒子在分散剂中不停地做不规则的折线运动，这种运动称为Brown运动。

78第七十八页，共九十二页，2022年，8月28日布朗运动产生的原因：分散质粒子本身处于不断的热运动中。分散剂分子对分散质粒子的不断撞击，其合力不为零而引起的。。液体分子对溶胶粒子的撞击

粗分散系

溶胶的分散质粒子由于Brown运动，能自动地从浓度较高处移向浓度较低处，这种现象称为扩散。在生物体内，扩散是物质输送或物质分子通过细胞膜的推动力之一。

79第七十九页，共九十二页，2022年，8月28日（3）溶胶的电学性质——电泳和电渗A：电泳：

电泳管示意图直流电电泳管中:

Fe(OH)3溶胶向负极移动，说明Fe(OH)3溶胶中分散质粒子带正电荷。在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。80第八十页，共九十二页，2022年，8月28日电泳时，不仅胶粒向一电极移动，与此同时与胶粒对应带相反电荷的离子向另一电极移动。胶体微粒的移动说明胶粒是带电的，且有正负之分。胶粒带正电称为正溶胶,如：一般金属氢氧化物的溶胶，向直流电源负极（阴）移动；胶粒带负电称为负溶胶,如：土壤、硫化物、硅酸、金、银、硫等溶胶，则向直流电源正极（阳）移动；

由于胶体溶液是电中性的，所以，胶粒带正电荷（或负电荷），则分散介质必带负电荷（或正电荷）。81第八十一页，共九十二页，2022年，8月28日

胶粒带电的原因：1、吸附作用：胶核的比表面很大，很容易吸附溶液中的离子。实验表明，与胶粒具有相同组成的离子优先被吸附。

2、离解作用：胶粒与溶液中的分散剂接触时，表面分子发生解离，有一种离子进入溶液，而使胶粒带电。例如，硅酸溶胶的胶粒是由很多xSiO2·yH2O分子组成的，表面上的H2SiO3分子在水分子作用下发生解离：

如Fe(OH)3溶胶：[Fe(OH)3]m·nFeO+

FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClFe(OH)3+HCl=FeOCl+2H2OFeOCl=FeO++Cl-82第八十二页，共九十二页，2022年，8月28日电泳是介质不动，胶粒运动。B：电渗：胶粒设法固定不动，分散剂在电场中作定向移动的现象称为电渗。83第八十三页，共九十二页，2022年，8月28日6.4胶团的结构

以AgI为例：

AgNO3+KI=AgI+KNO3当KI过量时，胶粒带负电荷，胶团结构如下：[(AgI)m•nI-

•(n-x)K+]x-•xK+

胶核电位离子反离子反离子吸附层扩散层

胶粒胶团84第八十四页，共九十二页，2022年，8月28日I—胶核(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+吸附层扩散层胶粒胶团85第八十五页，共九十二页，2022年，8月28日当AgNO3

过量时，分散质带正电荷，胶团结构如下：[（AgI)m•nAg+•(n-x)NO3-]x+•xNO3-

86第八十六页，共九十二页，2022年，8月28日Fe(OH)3溶胶：{[Fe(OH)3]m•nFeO+•(n