第一章气体和溶液

第一章气体和溶液第一页，共五十二页，2022年，8月28日第一章气体和溶液

1.1气体

1.2溶液

1.3胶体溶液第二页，共五十二页，2022年，8月28日1.1

气体

1.1.1理想气体状态方程式

1.1.2道尔顿分压定律第三页，共五十二页，2022年，8月28日1.1.1理想气体状态方程式理想气体：忽略分子的大小和分子间的相互作用力理想气体状态方程：pV=nRTR：摩尔气体常数，8.315Pam3mol-1K-1；

kPaLmol-1K-1

；Jmol-1K-1

实际气体处于低压（低于数百千帕）、高温（高于273K）的情况下，可以近似地看成理想气体。第四页，共五十二页，2022年，8月28日气体状态方程式的另一些形式：m质量(kg)；M摩尔质量(kg

mol-1)

ρ密度（kg

m-3）第五页，共五十二页，2022年，8月28日

例1-1(p.2)：一学生在实验室中，在73.3kPa和25℃下收集得250mL某气体，在分析天平上称量，得气体净质量为0.118g，求气体的相对分子质量。

解：该气体的相对分子质量为16.0P,T,V与R的单位要

统一第六页，共五十二页，2022年，8月28日

例：在1000℃和97kPa压力下，硫蒸气的密度是0.5977gL-1。试求：（1）硫蒸气的摩尔质量，（2）硫蒸气的化学式。解:

(1)硫蒸气的化学式为S2P,T,与R的单位要

统一第七页，共五十二页，2022年，8月28日

道尔顿分压定律1800年，道尔顿（DaltonJ）加热相同体积的不同气体，发现：1）温度升高所引起的气体压强变化值与气体种类无关，2）当温度变化相同时，气体压强变化也是相同的。1801年，他将水蒸汽加入干燥空气中，发现混合气体中某组分的分压力与其他组分压强无关，且总压强等于两者压强和。这就是道尔顿分压定律（Dalton’lawofpartialpressure）：

混合气体的总压力等于各组分气体的

分压力之和。

第八页，共五十二页，2022年，8月28日分压力：在同一温度下，某组分气体单独占有混合气体的容积时所产生的压力。由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子间的作用力很小，所以气体具有两大特征，即扩散性和可压缩性，任何气体都可以均匀充满它所占据的容器。如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容器中，各种气体如同单独存在时一样充满整个容器。

第九页，共五十二页，2022年，8月28日道尔顿分压定律的公式表达：p=p1+p2+……=

对于混合气体中的每一个组分有：则由道尔顿分压定律可知：

式中：n为混合气体的总量。可见理想气体状态方程不仅适用于某一纯净气体，也适用于混合气体。第十页，共五十二页，2022年，8月28日(1)piV=niRT(2)pV=nRT两式相除得：xi：

i组分气体的摩尔分数则：pi=xip

即：混合气体中某组分气体的分压力等于该组分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。显然第十一页，共五十二页，2022年，8月28日例1-2（p.3)：在17℃，99.3kPa的气压下，用排水集气法收集氮气150mL。求在标准状况下该气体经干燥后的体积。解：在水面上收集气体，测出的压力是饱和水蒸气压力和气体压力之和。查表1-1，17℃时饱和水蒸气压力为1.93kPa第十二页，共五十二页，2022年，8月28日例1-3（p.4)：在25℃下，将0.100mol的O2和0.350molH2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:第十三页，共五十二页，2022年，8月28日

2H2

（g）+O2(g)=2H2O(l)

通电时0.100molO2只与0.200molH2反应生成0.200molH2O。液态水所占体积与容器体积相比可忽略不计，但因此产生的饱和水蒸气却必须考虑。因此，反应后：第十四页，共五十二页，2022年，8月28日

例：25℃时，初始压力相同的5.0L氮和15.0L氧压缩到体积为10.0L的真空容器中，混合气体总压力是150kPa，试求（1）两种气体的初始压力，（2）混合气体中氮和氧的分压，（3）如果把温度升到210℃，容器的总压力。解：第十五页，共五十二页，2022年，8月28日第十六页，共五十二页，2022年，8月28日(3)

第十七页，共五十二页，2022年，8月28日1.2溶液

基本概念体系——所要研究的对象。环境——体系周围与体系有密切关系的部分。相——体系中化学性质与物理性质完全相同的任何均匀部分。分散体系分散体系——一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系。分散质（相）——被分散的物质。分散剂（介质）——容纳分散质的物质第十八页，共五十二页，2022年，8月28日

分散质分散介质（分散剂）第十九页，共五十二页，2022年，8月28日

分散体系的分类（按分散质颗粒大小分类）

（1）分子离子分散系：d<1nm性质：粒子扩散速度快、能透过滤纸及半透膜，普通显微镜及超显微镜都不能看见。举例：蔗糖水、食盐（2）胶体分散体系：1nm<d<100nm性质：粒子扩散速度慢、能透过滤纸，但不能透过半透膜，普通显微镜不能看见，高倍显微镜能看见。举例：Fe(OH)3、淀粉溶液。第二十页，共五十二页，2022年，8月28日

（3）粗分散体系:d>100nm性质：粒子不扩散，不能透过滤纸及半透膜，一般显微镜下能看见。举例：悬浊液、乳浊液。第二十一页，共五十二页，2022年，8月28日

1.2.2稀溶液的依数性(通性)定义：只与溶质粒子的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性，又叫溶液的通性。依数性是指：溶液的蒸气压下降；溶液的沸点上升.溶液的凝固点下降；溶液具有渗透压.

第二十二页，共五十二页，2022年，8月28日

1溶液的蒸气压下降

纯水的蒸气压示意图蒸发

H2O(l) H2O(g)

凝聚

气液两相平衡

第二十三页，共五十二页，2022年，8月28日

ⅰ饱和蒸气压在一定的温度下，当蒸发的速度等于凝聚的速度，液态水与它的蒸气处于动态平衡，这时的蒸气压称为水在此温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。用符号p表示。ⅱ蒸气压下降在纯溶剂中加入难挥发的物质以后，达平衡时，p溶液总是小于同T下的p纯溶剂，即溶液的蒸气压下降。第二十四页，共五十二页，2022年，8月28日

第二十五页，共五十二页，2022年，8月28日

蒸汽压下降的原因

纯溶剂

正常

溶液

少

单位时间内逸出液面的溶剂分子数目减少。第二十六页，共五十二页，2022年，8月28日

拉乌尔（Raoult）定律

在一定的温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压，等于纯溶剂的蒸气压乘该溶剂在溶液中的摩尔分数。p

：溶液的蒸气压：纯溶剂的蒸气压xA：溶质在溶液中的摩尔分数

只适用于稀溶液第二十七页，共五十二页，2022年，8月28日

因为xA＋xB

＝1,

xA:溶质的摩尔分数，xB:溶剂的摩尔分数。在一定温度下，溶剂为水时，稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔质量浓度b成正比。

第二十八页，共五十二页，2022年，8月28日溶液的沸点上升实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。原因：溶液的蒸气压下降。ΔTb＝Kb·bKb为沸点上升常数，与溶剂的本性有关。解释:家里的骨头汤要它沸腾，温度要高于100摄氏度注：b是溶质的摩尔质量浓度（mol/kg）;溶质物质的量/溶剂的质量。第二十九页，共五十二页，2022年，8月28日

Tb*

Tb

溶剂

溶液△p△Tb

B101.325

AB’溶液的沸点上升示意图P/kPat/℃第三十页，共五十二页，2022年，8月28日

溶液的凝固点下降

凝固点：在一定的外压下，溶液与纯溶剂固体具有相同的蒸气压时的温度，称为该溶液的凝固点。（固液两相平衡时的温度）。注：溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点。凝固点下降：Kf

为凝固点下降常数。解释:海水不易结冰。第三十一页，共五十二页，2022年，8月28日

B'溶液

纯水A'

A

B

C

△Tf

△p

TfTf*(273K)T凝固点下降原因：溶液的蒸气压下降p/kPa溶液的凝固点下降示意图t/℃第三十二页，共五十二页，2022年，8月28日

几种溶剂的Kb和Kf值（K·kg·mol-1）29.8250.25.03349.7四氯化碳CCl43.90289.63.07390.9乙酸CH3COOH5.12278.52.53353.15

苯1.86273.150.512373.15水（H2O）KfTfKb沸点/K溶剂第三十三页，共五十二页，2022年，8月28日

溶液的渗透压

扩散方向：纯水糖水

半透膜液面上升

液面下降纯水糖水

第三十四页，共五十二页，2022年，8月28日

渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水

=v糖水渗透停止。糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。渗透压：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需施加的外压力，称为该溶液的渗透压。用符号∏表示。第三十五页，共五十二页，2022年，8月28日

计算公式：∏V=nBRT∏=cBRT≈bBRT

（溶液很稀时，cB≈bB

）

nB溶质的物质的量，cB

溶质的物质的量浓度

R：气体常数8.314kPa·L·mol-1·K-1T：热力学温度（绝对温度）第三十六页，共五十二页，2022年，8月28日

稀溶液依数性的应用

分子量的测定第三十七页，共五十二页，2022年，8月28日例题取0.817g苯丙氨酸，溶于50.0g水中，测得凝固点为-0.184℃，求苯丙氨酸的摩尔质量。解：△Tf=0.184K=Kf×b0.184K=1.86×(0.817/M)/(5×10-2)kgM=165g/mol第三十八页，共五十二页，2022年，8月28日

1.3胶体溶液、溶胶简介：（1）分散系的分类分子离子分散系：d<1nm蔗糖水、食盐

胶体分散体系：1nm<d<100nmFe(OH)3、淀粉溶液粗分散体系:d>100nm悬浊液、乳浊液（2）基本特征：多相性、高分散性和热力学不稳定性（3）制备方法：分散法；凝聚法

第三十九页，共五十二页，2022年，8月28日

、溶胶的性质（1）光学性质：丁铎尔效应现象：在垂直方向上看到发光的圆锥体形成原因：溶胶对光的散射Fe(OH)3胶体丁达尔效应示意图

光源凸透镜光锥第四十页，共五十二页，2022年，8月28日

（2）动力学性质（布朗运动）布朗运动现象：超显微镜下看到的无规则的运动。形成原因：分散介质的分子不断地由各个方向同时撞击胶粒。

布朗运动第四十一页，共五十二页，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。

液体分子对溶胶粒子的撞击

粗分散系第四十二页，共五十二页，2022年，8月28日

（3）电学性质：电泳现象：在外电场作用下的定向移动

电泳：在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。

电泳管示意图

例：Fe(OH)3溶胶向负极移动,As2S3溶胶向正极移动。直流电第四十三页，共五十二页，2022年，8月28日

胶粒带电的原因：吸附带电：吸附——一种物质分子自动聚集到另一种物质表面上的过程。吸附剂——能够将他种物质聚集到自己表面上的物质。吸附质——被聚集的物质。注：溶胶粒子电荷的主要来源是从介质中选择性的吸附某种离子。第四十四页，共五十二页，2022年，8月28日

3、胶团结构（1）Fe(OH)3的胶团结构胶核电位离子

反离子

反离子吸附层

扩散层胶粒胶团第四十五页，共五十二页，2022年，8月28日

（2）Fe(OH)3胶核吸附电位离子的示意图第四十六页，共五十二页，2022年，8月28日

（3）几种常见溶胶的胶团结构注意：因制备溶胶的条件不同，可使胶体粒子带不同的电荷。如AgCl溶胶：

第四十七页，共五十二页，2022年，8月28日

AgCl溶胶的制备：

AgNO3+KCl=AgCl+KNO3ⅰ当AgNO3过量时，溶液中有Ag+、NO3-、K+

，分散质AgCl优先吸附Ag+而带正电荷。

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

分散质AgCl第四十八页，共五十二页，2022年，8月28日