无机化学第2章 化学基础知识

第2章化学基础知识——物质聚集状态主要内容理想气体状态方程式（重），混合理想气体的分压、分体积定律；浓度表示方法，难挥发、非电介质、稀溶液的依数性（重）。2-1气体

2-1-1理想气体的状态方程定义——描述气体物理性质的几个参数之间关系的方程。表达：pV=nRTR：摩尔气体常数(molargasconstant)R

=

8.314

J·mol

-1·K-1=

8.314

kPa·L(升)·mol

-1·K-1（V常用m3）

注：数据中经常用kJ，运算中一定要用J。T：热力学温度（开尔文，

K

）

T=273.15

+

t

（t为摄氏温度℃）

注：不能直接用摄氏温度，千万！千万！又注：做题时要注意单位的正确，单位如果错误，意味着计算往往也是错误的，这是查错的重要手段。例如，如果已知t是某个时间，求另一时间，结果不可能是t

0.7，2t+t

1.5等等。理想气体——在任何温度、压力下都符合该气体方程的气体，是对实际气体的理想化抽象。理想气体的特点：1.分子体积相对容器体积很小，认为是不占体积的质点；2.分子间无引力；3.分子间及与器壁碰撞无动能损失。4.理想气体不存在，但低压气体近似。2-1-2实际气体（的状态方程）分子间吸引力对气压的负面影响实验发现，越是低温、高压，实际气体的行为与理想气体偏差越大。如左图。2-1-3混合理想气体的分压定律和分体积定律分压（Partialpressure）——在一定温度T下，各气体单独占据混合气体总体积时所具有的压力。==ABAAABBBBBBA真实状态P总AAAABAA分压PAT、V不变+BBBBBBB分压PBB分体积（Partialvolume）——温度T和总压P时某组分单独存在所占据的体积。ABAAABBBBBBA真实状态V总AAAAAA分体积VABBBBBBB分体积VBB==T、P不变道尔顿分压定律——在一定温度、体积下p=p1+p2+p3+•••+pn=Σpi阿马格分体积定律——在一定温度、总压下V=V1+V2+V3+•••+Vn=ΣViP14例2-4（蒸气压的定义详见后，这里大致理解为收集的含有一定的气态水）。2-1-4气体分子运动速率不同温度下的速率分布曲线（拥有某速率的分子的比例）vf(v)T1T22-2液体实际气体液化的途径：1.降温2.加压（温度不能太高）。2-2-1溶液浓度的表示方法常用物质的量浓度cB（B是溶质）：

常用的单位是mol.L-1。其他还有质量摩尔浓度bB（分母是溶剂质量，mol.kg-1）、摩尔分数xB、质量浓度ρB（kg.m-3）

等（P18~19）。P19例2-8

即稀溶液中溶质的摩尔分数xB与其质量摩尔浓度bB成正比。2-2-2饱和蒸气压定义——设想一定温度下的真空密闭容器中装入某溶剂。一些能量较高的溶剂分子会从液面脱离，成为气体，即蒸发；同时气态溶剂分子也有一部分重新落回到液态，即凝聚。两方面速度会逐渐形成动态平衡，这时容器内蒸气的压力称为饱和蒸气压，简称蒸气压。固体也有蒸气压，但通常很小（冰、碘等较大）。影响因素——蒸气压大小与物质本质和温度有关。在相同温度下，若液体质点间的引力强，则液体质点难以逸出液面，蒸气压就低；反之，若液体质点间的引力弱，则蒸气压就高；对同一液体，升高温度，则液体中动能大的质点数目增多，逸出液面的趋势增大，因而蒸气压提高；反之，降低温度，蒸气压降低。2-2-3（难挥发、非电解质、）稀溶液的

依数性（colligativeproperties）溶液——物质以分子、原子或离子水平分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系。气态溶液（空气）液态溶液（糖水）固态溶液（固溶体，如锌溶于铜成黄铜）依数性——液态溶液是化学研究重点。特定条件下溶液的某些性质仅仅与溶质的浓度有关，而与溶质的特性无关

（但与溶剂有关），例如蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低、渗透压现象等。1溶液的蒸气压原因（定性）——由于溶剂表面被难挥发的溶质占据，因此溶剂蒸发的速度变缓，与之平衡的蒸气压也随之减小。拉乌尔（Raoult）定律（定量）——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乘以溶剂的摩尔分数。

其中K是和溶剂相关的常数，bB是溶质的质量摩尔浓度。拉乌尔定律的成立条件（难挥发非电解质稀溶液）——如果溶质易挥发，那么溶质对蒸气压会有额外贡献；如果溶质是电解质，公式要修正（如NaCl固体溶解后一分为二）；如果溶液较浓，溶质对溶剂间作用力也有显著影响。其他依数性类似。另外的表达形式（xB与bB成正比）2溶液的沸点升高沸腾——液体表面存在汽化，即蒸发。温度升高，蒸气压也升高，与外界压力相同时，液体沸腾（即液体内外同时汽化）。液体沸腾时，热量用于汽化，加热下温度不变。影响因素：与外界压力有关，压力增大，沸点增高（减压蒸馏反）。液体的沸点与分子间力有关，分子间力越大，沸点越高。水的相图——表达了水、冰、水蒸气三种状态（即三种“相”）的实测关系以及它们在不同温度、压力下的转化（整个体系中只能有H2O）。水的相图与蒸气压的关系——图中OA是气-液两相平衡线，即在此压力、温度下两态平衡共存。这与蒸气压的定义一致，因此OA又叫水的蒸气压曲线。类似的，OB是气-固两相平衡线，即冰的升华曲线。溶液的沸点升高的原因——溶液的蒸气压下降。其中：Kb称为溶剂的沸点升高常数，如水是0.512K.kg.mol-1；bB是溶质的质量摩尔浓度。纯溶剂与溶液沸点的区别——纯溶剂沸点恒定（恒压下）。溶液随着溶剂的蒸发，浓度升高，沸点也不断升高，一般饱和后浓度恒定（出现溶质析出），沸点也就恒定了。3溶液的凝固点降低液体的凝固点——纯液体的凝固点是液态和固态蒸气压相等的温度，这时液固可平衡共存（两者都不会有较高蒸气压而损失）。溶液的凝固点是溶液和固态溶剂蒸气压相等的温度。溶液的凝固点降低的原因——溶液的蒸气压下降。其中：Kf称为溶剂的凝固点降低常数；

bB是溶质的质量摩尔浓度。4溶液的渗透压

a.

渗透现象和渗透压渗透现象——由于半透膜（这里只容许水的通过）两边的溶液单位体积内水分子数目不同，稀溶液一方水浓度高，因此更快进入浓溶液一方，宏观上引起稀溶液中水分子净迁移到浓溶液中，形成水位差后逐渐平衡。渗透在自然界、动植物中广泛存在。半透膜纯水蔗糖溶液渗透压Π对于稀的水溶液而言，cB（mol·L-1）≈bB（mol·kg-1）。而cB一般习惯用mol·L-1为单位，带入此公式时应注意单位变换。

溶液的渗透压——即上述水位差，可用Π表示。b.van’tHoff定律（类似于状态方程）范（特）霍夫因在立体化学、化学动力学、化学平衡的重要贡献获1901年首届诺贝尔化学奖例:在100g水中溶解多少克尿素CO(NH2)2才能使此溶液的凝固点达到–2.0℃？该溶液在100kPa下的沸点是多少？解:(1)M=60.0g.mol-1设溶解尿素为m克∵△Tf=Kf×bB

则(2)∵△Tb=Kb×bB

即沸点升高到100.55℃5依数性的应用a.测定分子量理论上各种依数性都可用于此，但从显著性、可靠性来考虑，常采用凝固点降低（小分子。可参考上例结果，Kf较大，变化明显，更准）和渗透压（大分子，这时凝固点变化微弱）。b.制作致冷剂和防冻剂在冰上撒食盐，少量水会溶解盐（电解质），溶液蒸气压降低，导致冰的蒸气压相对较高，因此融化。冰融化大量吸热，故冰盐混合物可达251K低温而制冷。由于溶液凝固点下降，因此可用于防冻剂。c.配制生理等渗（透压）输液输液时要保证外来液体和血浆基本等渗透浓度。如果输液高渗，会导致红细胞萎缩；如果输液低渗，会导致红细胞膨胀，严重时破裂，即溶血。2-3固体（略）由于固体的结构较为复杂，将在物质结构中专门讨论。作业题1.在25℃时，将初始压力相同的5.0L氮气和15L氧气压缩到一个10.0L的真空容器中，测得混合气体的总压为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）将温度上升到210℃后容器的总压。2.在1000℃和97kPa下测得硫蒸气的密度为0.5977g.L-1，求硫蒸气的摩尔质量和化学式。3.在25℃，1.47MPa下把氨气通入容积为1.00L刚性