第一章-物质的凝聚状态2

授人以鱼，不如授人以渔！从某种意义上讲，掌握学习的方法比掌握知识本身更重要！9/22/20241工科化学多媒体课件－石建军工科化学主讲人：

石建军授课对象：

非金属专业05级9/22/20242工科化学多媒体课件－石建军§1.3液体和溶液一、液体的蒸发和蒸气压蒸发（evaporation）：

液体变化气体（蒸气）的过程。凝聚（condensation）：气体（蒸气）变为液体的过程。饱和状态：蒸发和凝聚速率相等的平衡状态。饱和蒸气(saturatedvapor)：饱和状态时的蒸气。

（饱和）蒸气压（vaporpressure）：饱和蒸气的压力。沸点

（boilingpointTb）

：蒸气压等于外界压力时的温度。正常沸点（normalboilingpoint）

：外界压力等于101.3kPa时的沸点。9/22/20243工科化学多媒体课件－石建军影响蒸气压的因素：温度，外压，物种，分散度。二、溶液的一般概念溶液（solution）（或液态混合物）一种物质以分子或离子的状态均匀地分布在另一种物质中得到的分散系统，有时亦称液态混合物。通常把量少的称为溶质（solute），量多的称为溶剂（solvent）。水是最常用的溶剂，水溶液也简称为溶液。酒精、汽油等也可作为溶剂，所得溶液称为非水溶液。形成溶液时，往往有能量和体积的变化，表示着溶剂和溶质间有某种化学作用发生，故溶液与化合物相似。但化合物有一定组成，溶液中溶质和溶剂的相对含量可变；此外溶液中每个成分还多少保留着原有的性质，因此溶液又和混合物有些相似。9/22/20244工科化学多媒体课件－石建军

溶液是介于化合物和混合物之间的一种状态。

所有溶液都具有下列特性：（1）均匀性；（2）无沉淀；（3）组分皆以分子或离子状态存在。但最根本的特性是：它是热力学稳定的系统。三、溶液浓度的表示方法1、质量分数（wB）

溶质的质量在全部溶液的质量中所占的分数2、物质的量分数（摩尔分数）（xB或yB

）某一溶质的物质的量与全部溶质和溶剂的物质的量之比，称为该溶质的物质的量分数。9/22/20245工科化学多媒体课件－石建军

设n1和n2分别为溶液中溶剂和溶质的物质的量，溶剂和溶质的摩尔分数分别为x1和x2，则：溶质和溶剂的物质的量分数之和应等于1。3、物质的量浓度（cB）用每立方分米溶液或每升溶液中所含溶质的物质的量来表示的溶液浓度称物质的量浓度，用符号cB或［］表示。4、质量摩尔浓度(bB)

1kg溶剂中所含溶质的物质的量，称为质量摩尔浓度。在浓度很稀的水溶液中，b和c近似相等。举例说明9/22/20246工科化学多媒体课件－石建军例1：计算含HCl37.0%，密度l.19g

mL-1的浓盐酸的物质的量浓度和质量摩尔浓度。解：物质的量浓度：9/22/20247工科化学多媒体课件－石建军5、滴定度（T待测物/滴定剂）每毫升标准溶液相当的待测组分的质量，用T待测物/滴定剂表示。单位：g/ml。如TFe/KMnO4=0.005682g/ml，TFe2O3/KMnO4=0.008123g/ml即表示1ml的KMnO4溶液相当于0.005682g的铁和0.008123g的三氧化二铁。已知标准溶液的物质的量浓度，可求其滴定度T。对任意一反应

aA+bB====

lL+mM

设A为被滴定物，B为滴定剂，MA为被滴定物的摩尔质量。则有：TA/B=

10-3cBMA

9/22/20248工科化学多媒体课件－石建军根据滴定度定义，设任一化学反应如下，可得：

aA+bB====

lL+mMnAnB

举例说明9/22/20249工科化学多媒体课件－石建军例题：在酸性溶液中用高锰酸钾法测定Fe2+时，KMnO4溶液的浓度是0.02484，求用(1)Fe；(2)Fe2O3；(3)FeSO4

7H2O表示的滴定度。已知：Fe、Fe2O3、FeSO4

7H2O的摩尔质量分别为55.847、159.69和278.02（g/mol）

解：MnO4-+8H++5Fe2+===5Fe3++Mn2++4H2O

5Fe2O3——2MnO4-；FeSO4

7H2O——MnO4-；

（1）TFe/KMnO4=5

55.847

0.02484

10-3=6.936

10-3(g/ml)

（2）TFe2O3/KMnO4=5/2

159.69

0.02484

10-3=9.717

10-3(g/ml)

（3）TFeSO4.7H2O/KMnO4=5

278.02

0.02484

10-3=3.453

10-2(g/ml)9/22/202410工科化学多媒体课件－石建军四、拉乌尔定律

1.定律(Raoult’sLaw,

1887)2.意义:对于二组分溶液来说,3.适用条件:A.适用于稀溶液中的溶剂;B.适用于理想液态混合物中任一组分.例题已知298.15K时,纯水的饱和蒸气压为3.17kPa,求在该温度下,0.25kg水中含有甘油4.3x10-3kg的溶液的蒸气压,已知甘油的摩尔质量为92.0x10-3kg.mol-1.解平衡时，稀溶液中溶剂A在气相中的蒸气分压pA等于同一温度下，该纯溶剂的饱和蒸气压pA与该溶液中溶剂的摩尔分数xA的乘积。思考：

该式的物理意义是什么？9/22/202411工科化学多媒体课件－石建军五、亨利定律

1.定律:(Henry’sLaw，1803)kx,B:亨利常数(单位,Pa),其值由实验测

定,与溶剂、溶质的本性有关,还与温度、压力及浓度表示方法有关.2.说明:拉乌尔定律适用于稀溶液中溶剂；

亨利定律适用于稀溶液中的挥发性

溶质，但在气液两相中的分子状态必须相同。pA是溶剂的蒸气压,pB是指溶质在液

体上方蒸气中的平衡分压;两定律表达式相似,但比例常数意义

不同.例题在298.15K,但当氧的分压为23.3kPa时,测得每1.0×10-3m3水中溶解氧的量为9.5×10-6kg,试求在298.15K,空气中的氧溶于水中的量为多少?解(1)(2)一定温度下，稀溶液中挥发性溶质B在平衡气相中的分压力pB与该溶质B在平衡液相中的摩尔分数xB成正比。9/22/202412工科化学多媒体课件－石建军拉乌尔定律和亨利定律的微观解释对于溶剂分子，其受力情况和纯溶剂时基本相同，则溢出液面进入气相的几率与纯溶剂几乎相同，但由于溶质的存在，溶剂在液面上占总分子数的分数由1下降到x1，则蒸发速率按比例下降，因此溶剂的饱和蒸气压下降。纯溶剂x1＝1溶剂x1<1p1＝p1*p1＝p1*·x1对于溶质分子，由于周围基本上是溶剂分子，则其受力情况和纯溶质时不相同，其比例系数也不是纯溶质时的饱和蒸气压。9/22/202413工科化学多媒体课件－石建军拉乌尔定律和亨利定律的对比拉乌尔定律

亨利定律

P*氯仿kx,B丙酮氯仿x氯仿→拉乌尔定律和亨利定律是研究液态混合物或溶液的组成与饱和蒸气压的关系。9/22/202414工科化学多媒体课件－石建军理想溶液（理想液态混合物）1.理想液态混合物的定义液态混合物中任一组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律.2.形成理想混合物的必要条件各组分的性质和结构必须完全相似，即各组分之间的分子间作用力完全相同。3.几个实例a.同位素构成的化合物如：H2O和D2O;b.相邻的同系物如：苯和甲苯;正己烷和正丁烷c.旋光异构体如：不同构象的多卤代甲烷;9/22/202415工科化学多媒体课件－石建军下列说法对吗？为什么？

(1)自然界中没有真正的理想气体和理想溶液，因为两者都是分子间无作用力的模型。

(2)

当温度一定时，纯溶剂的饱和蒸气压越大，溶剂的液相组成也越大。

(3)

在一定的温度和同一溶剂中，某气体的亨利系数越大，则此气体在该溶剂中的溶解度越大。答案：(1)错，理想溶液是两者分子间作用力相同的模型。

(2)错，根据拉乌尔定律可知。

(3)错，kB

越大，XB

越小。练习：9/22/202416工科化学多媒体课件－石建军§1.4固体

固体的分类：晶体和非晶体（无定形物质）在本书“化学键和晶体结构”中讲解9/22/202417工科化学多媒体课件－石建军§1.5等离子体及其应用

等离子体（Plasma）：带电粒子密度达到一定程度（如＞0.1%）的电离气体。由电子、原子、离子、分子或自由基等粒子组成。等离子体的基本特性：（1）导电性由于存在自由电子和带正电荷的离子，所以等离子体有很强的导电性；（2）电中性粒子所带正负电荷总数相等；（3）与磁场可作用性可用磁场控制它的位置、形状和运动，同时带电粒子集体运动又可形成电磁场；（4）活泼的反应性由于等离子体空间富集了离子、电子、激发态的原子、分子及自由基，因此产生相应的高活性物种，易于参加各种化学反应。9/22/202418工科化学多媒体课件－石建军

等离子体的分类——依据粒子温度分类设等离子体中离子温度为Ti

；中性重粒子温度为Tg的；电子温度为Te。宏观温度主要取决于离子温度Ti和中性重粒子温度Tg。当Te=Ti时，称热等离子体或高温等离子体。由于气体分子与电子反复剧烈碰撞，使整个气体与电子温度达到平衡，其温度可达到5

103K~2

104K。这种等离子体一般是在高气压（大气压水平）、平衡条件下获得的，所以又称高压平衡等离子体。当Te>Ti时，称冷等离子体或低温等离子体。这类等离子体中，大部分气体粒子仍为中性，电子温度可以高达104K以上，而气体或离子温度却可低到300K~500K。是在低气压、非平衡条件下