第二章氣體和溶液ppt課件

1、第二章第二章 氣體和溶液氣體和溶液 o 2.1 氣氣 體體o 2.2 溶溶 液液O2 理想氣體：理想氣體： 分子不占體積分子不占體積 分子間無相互作用分子間無相互作用低壓低壓高溫高溫 實際氣體：實際氣體： 分子有體積分子有體積 分子間有相互作用分子間有相互作用2.1.1 理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式oBoyleBoyle定律：定律：1717世紀中葉，波義爾的實驗結世紀中葉，波義爾的實驗結果：溫度恒定時，一定量氣體的壓力和它體果：溫度恒定時，一定量氣體的壓力和它體積的乘積為恒量。積的乘積為恒量。 PV=nRTPV=nRT理想氣體狀態(tài)理想氣體狀態(tài)方程式）。方程式）。o Pv=nRTPv=n

2、RT是描述理想氣體在處于平衡態(tài)時，是描述理想氣體在處于平衡態(tài)時，壓強、體積、物質的量、溫度間關系的狀態(tài)壓強、體積、物質的量、溫度間關系的狀態(tài)方程。方程。 PV = constanto氣體狀態(tài)方程式的另一些形式： RTpMRTMmpV m 質量質量(kg) ； M 摩爾質量摩爾質量(kg mol-1) 密度密度kg m-3）o 例2-1 ：一學生在實驗室中，在73.3kPa和25下收集得250mL某氣體，在分析天平上稱量，得氣體凈質量為0.118g，求氣體的相對分子質量。o 解：相對分子質量為相對分子質量為16.0mpVRTMmRTMpV330.118 108.315 (25273)73.3 2

3、50 103116.0 10 kg mol116.0Mg molo 例例2-2：在：在1000和和97kPa壓力下，硫蒸氣的密度是壓力下，硫蒸氣的密度是0.5977gL-1。試求：（。試求：（1硫蒸氣的摩爾質量，（硫蒸氣的摩爾質量，（2硫硫蒸氣的化學式。蒸氣的化學式。o 解解: ( 1 )RTpM03.232.072 .65)2(硫蒸氣的化學式為硫蒸氣的化學式為S2RTMp3330.5977 10108.315 (273 1000)97 103165.2 10 kg mol165.2g mol2.1.2 道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律(1807) 某一氣體在氣體混合物中產生的分壓等于在相同某一氣

4、體在氣體混合物中產生的分壓等于在相同溫度下它單獨占有整個容器時所產生的壓力；而溫度下它單獨占有整個容器時所產生的壓力；而氣體混合物的總壓強等于其中各氣體分壓之和氣體混合物的總壓強等于其中各氣體分壓之和,這這就是氣體分壓定律。就是氣體分壓定律。2H2.4PatmHe6.0Patm20.50Hmol1.25Hemol8.4tolPatm1.25Hemol20.50Hmol1.75lmo gas(a) 5.0 L at 20(b) 5.0 L at 20(c) 5.0 L at 20o由于在通常條件下，氣體分子間的距離大，分子間的作用力很小，所以氣體具有兩大特征，即擴散性和可壓縮性，任何氣體都可以均

5、勻充滿它所占據(jù)的容器。o如果將幾種彼此不發(fā)生化學反應的氣體放在同一容器中，各種氣體如同單獨存在時一樣充滿整個容器。o分壓力：在相同溫度下，混合氣體中某組分氣體單獨占有混合氣體的容積時所產生的壓力。o公式：pi V = ni RT o道爾頓分壓定律：o公式：p = p1 + p2 + = VnRTVRTnpiiiip式中：n為混合氣體的總量?？梢娎硐霘怏w狀態(tài)方程不僅適用于某一純凈氣體，也適用于混合氣體。o另一種表現(xiàn)形式另一種表現(xiàn)形式o pi V = ni RT pV = nRT o 兩式相除得：兩式相除得： iiixnnppxi： i 組分氣體的摩爾分數(shù)組分氣體的摩爾分數(shù)那么：那么：pi = x

6、i p 即：混合氣體中某組分氣體的分壓力等于該組分即：混合氣體中某組分氣體的分壓力等于該組分的摩爾分數(shù)與混合氣體總壓力的乘積。的摩爾分數(shù)與混合氣體總壓力的乘積。o例例2-3：在：在17 ，99.3kPa的氣壓下，用排水集氣法的氣壓下，用排水集氣法收集氮氣收集氮氣150mL。求在標準狀況下該氣體經干燥后。求在標準狀況下該氣體經干燥后的體積。的體積。o解：在水面上收集氣體，測出的壓力是飽和水蒸氣解：在水面上收集氣體，測出的壓力是飽和水蒸氣壓力和氣體壓力之和。壓力和氣體壓力之和。o 查表查表1-1，17 時飽和水蒸氣壓力為時飽和水蒸氣壓力為1.93kPa2() (99.3 1.93)P NkPa97

7、.4kPa1 12 212pVp VTT1 1 222 197.4 150 273136101.3 (17273)pVTVmLp To例例2-4： 在在25 下，將下，將0.100mol的的O2和和 0.350molH2裝入裝入3.00L的容器中，通電后氧氣和氫的容器中，通電后氧氣和氫氣反應生成水，剩下過量的氫氣。求反應前后氣體氣反應生成水，剩下過量的氫氣。求反應前后氣體的總壓和各組分的分壓。的總壓和各組分的分壓。o解：反應前解：反應前:VRTnOpO2)(20.100 8.315 29882.63.00kPa22()HnRTp HV0.350 8.315 2982893.00kPa82.62

8、89p 371.6()kPa 2H2 + O2 = 2H2O 通電時通電時0.100mol O2只與只與0.200molH2反應生成反應生成0.200molH2O。液態(tài)水所占體積與容器體積相比可忽略。液態(tài)水所占體積與容器體積相比可忽略不計，但因此產生的飽和水蒸氣卻必須考慮。因此，反不計，但因此產生的飽和水蒸氣卻必須考慮。因此，反應后：應后：20.150 8.315 298()3.00p H124()kPa2()3.171 1p H OkPa（由表查得）1243.17127.17()pkPao 例2-5：25時，初始壓力相同的5.0L氮和15.0L氧壓縮到體積為10.0L的真空容器中，混合氣體總

9、壓力是150kPa，試求1兩種氣體的初始壓力，（2混合氣體中氮和氧的分壓，（3如果把溫度升到210 ，容器的總壓力。o解：605mol. 025)273(315. 80 .10150RTpVn) 1 (總310 .150 .5nnVV2222ONON混合前：2222ONNNP 75kPa5.0298315. 8151. 0VRTnp混合前：0.454moln43n0.151moln41n22ON總總所以：o( 3 ) 22NNpn1(2) pn4總總混合氣體中：2N11pp15037.5kPa44總2O33pp150112.5kPa44總T210273483(K) nRTpV 0.605 8.

10、315 48310.0243(kPa) 2.2溶液溶液solution）o2.2.1分散系分散系o2.2.2 稀溶液的通性稀溶液的通性 2.2.1分散系分散系:分散質分散質分散劑分散劑分散分散分散系分散系（固、液、氣態(tài)）（固、液、氣態(tài)）分散系分散系一種或幾種物質以細小一種或幾種物質以細小的粒子分散在另一種物的粒子分散在另一種物質里所形成的體系。質里所形成的體系。分散質分散質被分散的物質。被分散的物質。分散劑分散劑把分散質分散開來把分散質分散開來的物質。的物質。表 2-1 按聚集狀態(tài)分類的各種分散系 分 散 質 分 散 劑 實 例 氣 氣 空氣、家用煤氣 液 氣 云、霧 固 氣 煙、灰塵 氣 液

11、 泡沫、汽水 液 液 牛奶、豆?jié){、農藥乳濁液 固 液 泥漿、油漆、墨水 氣 固 泡沫塑料、木炭、浮石 液 固 肉凍、硅膠、珍珠 固 固 紅寶石、合金、有色玻璃 表表 2-2 2-2 按分散質粒子大小分類的各種分散系按分散質粒子大小分類的各種分散系分散質分散質 分散系類型分散系類型 分散分散質質 主要性質主要性質 粒子直徑粒子直徑1nm 100nm 100nm 粗分散系：粗分散系： 分子的大集合體分子的大集合體 多相多相, ,不穩(wěn)定不穩(wěn)定, ,擴散很慢擴散很慢 乳濁液乳濁液 、 顆粒不能透過濾紙顆粒不能透過濾紙 懸浮液懸浮液溶液的性質溶液的性質顏色、導電性、酸堿性顏色、導電性、酸堿性由溶質的本性

12、由溶質的本性 決議決議取決于溶液中溶質的粒子數(shù)目取決于溶液中溶質的粒子數(shù)目稱為溶液的稱為溶液的凝固點下降凝固點下降沸點升高沸點升高滲透壓滲透壓溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降2.2.2稀溶液的通性稀溶液的通性1、溶液蒸氣壓的下降、溶液蒸氣壓的下降 （1）、飽和蒸氣壓）、飽和蒸氣壓saturated vapor pressure）,簡稱蒸氣壓簡稱蒸氣壓(po) ： 初始：初始： V蒸發(fā)蒸發(fā) V凝聚凝聚 平衡：平衡： V蒸發(fā)蒸發(fā) = V凝聚凝聚 在一定溫度下，將純液體放在密閉容器中當其在一定溫度下，將純液體放在密閉容器中當其蒸發(fā)速率與蒸汽凝聚成液態(tài)的速率相等蒸發(fā)速率與蒸汽凝聚成液態(tài)的速率相等V時，

13、即蒸時，即蒸發(fā)與凝聚達到動態(tài)平衡，此時液面上部的蒸氣量發(fā)與凝聚達到動態(tài)平衡，此時液面上部的蒸氣量達到最大，稱為飽和蒸氣，飽和蒸氣所產生的壓達到最大，稱為飽和蒸氣，飽和蒸氣所產生的壓力叫飽和蒸氣壓。力叫飽和蒸氣壓。l在一定溫度下，任何純溶劑都有一定的在一定溫度下，任何純溶劑都有一定的飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓p p* *）。）。 易揮發(fā)性物質：蒸氣壓大易揮發(fā)性物質：蒸氣壓大 難揮發(fā)性物質：蒸氣壓低難揮發(fā)性物質：蒸氣壓低 固體也會蒸發(fā)，也有蒸氣壓固體也會蒸發(fā)，也有蒸氣壓（2溶液的蒸氣壓：指溶液中溶劑的蒸溶液的蒸氣壓：指溶液中溶劑的蒸氣壓。氣壓。 如果在純溶劑中加入一定量的非揮如果在純溶劑中加入一定量的非

14、揮發(fā)性溶質，溶劑的蒸氣壓就會發(fā)生改發(fā)性溶質，溶劑的蒸氣壓就會發(fā)生改變。實驗證明，在相同的溫度下，當變。實驗證明，在相同的溫度下，當把難揮發(fā)的非電解質溶質加入溶劑形把難揮發(fā)的非電解質溶質加入溶劑形成溶液后，稀溶液的蒸氣壓比純溶劑成溶液后，稀溶液的蒸氣壓比純溶劑的蒸氣壓低。的蒸氣壓低。實驗測定實驗測定25C25C時：時：水的飽和蒸氣壓水的飽和蒸氣壓: p (H2O) = 3167.7 Pa: p (H2O) = 3167.7 Pa；0.5molkg-1 0.5molkg-1 糖水的蒸氣為糖水的蒸氣為:p(H2O)=3135.7Pa:p(H2O)=3135.7Pa；1.0molkg-1 1.0mol

15、kg-1 糖水的蒸氣壓為糖水的蒸氣壓為:p(H2O)=3107.7 Pa:p(H2O)=3107.7 Pa。溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降溫度壓強純溶劑純溶劑C1C2C2C1o 解釋產生這種現(xiàn)象的原因：當純溶劑中溶入了難揮發(fā)的非電解質時，純溶劑的部分表面被溶劑化的溶質所占據(jù)，單位時間內逸出溶液液面的分子數(shù)目就會相應減少，結果在達到平衡時，溶液表面蒸發(fā)的分子數(shù)和回到溶液表面的分子數(shù)也較純溶劑的少，因而使溶液的蒸氣壓下降。結論：結論： 溶液的蒸氣壓比純溶劑低，溶液濃度溶液的蒸氣壓比純溶劑低，溶液濃度越大，蒸氣壓下降越多。越大，蒸氣壓下降越多。v 思考題思考題 一杯純水和一杯溶液放入一個一杯純水和

16、一杯溶液放入一個密閉的容器中會產生怎樣的現(xiàn)象？密閉的容器中會產生怎樣的現(xiàn)象？（3拉烏爾定律拉烏爾定律p =poAo法國物理學家拉烏爾(Roult F M) 在1887年總結出一條關于溶劑蒸氣壓的規(guī)律。oP 溶液的蒸氣壓，單位為Pa； opo 溶劑的飽和蒸氣壓，單位為Pa；oA 溶劑的摩爾分數(shù)。 由于 A十Bl，即 Al一B所以 p = po（1-B）=po-p oB po-p = p oB p = po-p = p oBp 溶液蒸氣壓的下降值，單位為Pa； B 溶質的摩爾分數(shù)。結論 : 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓的下降值與溶質的摩爾分數(shù)成 正比。拉烏爾定律 （溶液越稀，越符合定

17、律） 水的正常沸點水的正常沸點:100:100C C加入溶質加入溶質溶液的沸點溶液的沸點: :？100100C C溶液沸點溶液沸點Tb升高升高若在純水中加入少量難揮發(fā)的非電解質后，若在純水中加入少量難揮發(fā)的非電解質后， 會產生什么現(xiàn)象呢？會產生什么現(xiàn)象呢？該物質的液相和固相達到平衡時該物質的液相和固相達到平衡時的溫度的溫度p p液液p p固時的固時的T T）水的凝固點水的凝固點:0:0C C加入溶質加入溶質 海水0C時是否凍結？溶液凝固點溶液凝固點Tf下降下降p液液 p固固: 液相液相 固相固相p液液 p固固: 固相固相 液相液相CB 物質的凝固點物質的凝固點(Tf)o溶液蒸氣壓總是低于純溶劑

18、的o蒸氣壓，因此溶液凝固點會下降。bKTff溶液沸點升高和疑固點下降圖溶液沸點升高和疑固點下降圖 圖圖 11 11 溶液的沸點升高凝固點降低示意圖溶液的沸點升高凝固點降低示意圖 思考題：難揮發(fā)物質的溶液在不斷沸騰時，它的思考題：難揮發(fā)物質的溶液在不斷沸騰時，它的沸點是否恒定？在冷卻過程中它的凝固點是否恒沸點是否恒定？在冷卻過程中它的凝固點是否恒定？定？（一）、滲透現(xiàn)象（一）、滲透現(xiàn)象濃溶液濃溶液稀溶液稀溶液半透膜半透膜滲透平衡滲透平衡o半透膜：可以允許溶劑分子自由通半透膜：可以允許溶劑分子自由通過而不允許溶質分子通過。過而不允許溶質分子通過。o濃度差：溶劑透過半透膜進入溶液濃度差：溶劑透過半透膜進入溶液的趨向取決于溶液濃度的大小，溶的趨向取決于溶液濃度的大小，溶液濃度差大，滲透趨向大。液濃度差大，滲透趨向大。o溶液的滲透壓：由于半透膜兩邊的溶液的滲透壓：由于半透膜兩邊的溶液單位體積內水分子數(shù)目不同而溶液單位體積內水分子數(shù)目不同而引起稀溶液溶劑分子滲透到濃溶液引起稀溶液溶劑分子滲透到濃溶液中的傾向。為了阻止發(fā)生滲透所需中的傾向。為了阻止發(fā)生滲透所需施加的壓力，叫溶液的滲透壓。施加的壓力，叫溶液的滲透壓。（二）、滲透現(xiàn)象產生的條件：（二）、滲透現(xiàn)象產生的條件： 圖 1-2 滲透壓示意圖 滲透壓的應用滲透壓的應用醫(yī)用等滲液醫(yī)用等