第二章化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1、第二章第二章 化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 2-1-1 理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程 分子之間沒(méi)有引力，分子本身不占有體積的氣分子之間沒(méi)有引力，分子本身不占有體積的氣體稱為體稱為理想氣體理想氣體。真正的理想氣體實(shí)際上并不存在。真正的理想氣體實(shí)際上并不存在。高溫、低壓高溫、低壓下的實(shí)際氣體接近于理想氣體。下的實(shí)際氣體接近于理想氣體。 1、理想氣體、理想氣體 22-1 氣體氣體描述氣體狀態(tài)的物理量描述氣體狀態(tài)的物理量 物理量物理量單單 位位壓壓 強(qiáng)強(qiáng) P帕斯卡帕斯卡 Pa (Nm-2)體體 積積 V立方米立方米 m3溫溫 度度 T開(kāi)爾文開(kāi)爾文 K物質(zhì)的量物質(zhì)的量 n摩摩 爾爾 mol2、理想氣

2、體理想氣體狀態(tài)方程狀態(tài)方程R: 摩爾氣體常數(shù)摩爾氣體常數(shù)單單位位Jmol 1K 1m3 Pamol 1K 1L kPamol 1K 1取取值值8.3148.3148.314pV = nRT4由理想氣體的狀態(tài)方程由理想氣體的狀態(tài)方程 pV nRT 得得 n pV/RT 即即 m/M pV/RTmRTMpV理想氣體狀態(tài)的推導(dǎo)公式理想氣體狀態(tài)的推導(dǎo)公式可見(jiàn)，在一定溫度和壓強(qiáng)下，只要測(cè)出某氣體的密度，可見(jiàn)，在一定溫度和壓強(qiáng)下，只要測(cè)出某氣體的密度，就可以確定它的相對(duì)分子質(zhì)量就可以確定它的相對(duì)分子質(zhì)量5例如：在例如：在298K和和101.3KPa時(shí)，氣體時(shí)，氣體A的密度為的密度為1.80g dm-3。求

3、氣體。求氣體A的相對(duì)分子質(zhì)量。的相對(duì)分子質(zhì)量。 注意注意R的單位和取值的單位和取值。在相同溫度和壓力條件下，兩個(gè)容積相同的燒瓶在相同溫度和壓力條件下，兩個(gè)容積相同的燒瓶中分別充滿了中分別充滿了O3氣體和氣體和H2S氣體，已知?dú)怏w，已知H2S的質(zhì)量的質(zhì)量為為0.34g，則，則O3的質(zhì)量為的質(zhì)量為 g。2nPaVnbnRTV實(shí)實(shí)范德華方程范德華方程 當(dāng)當(dāng)n=1時(shí)，有：時(shí)，有：2aPVbRTV實(shí)實(shí)V為摩爾體積為摩爾體積 a、b 稱為氣體的范德華常數(shù)稱為氣體的范德華常數(shù) , a 和和 b 的值越大，的值越大，實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度越大。實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度越大。 a同分子間引同分子間引力有關(guān)

4、的常數(shù)，力有關(guān)的常數(shù)，b是同分子自身體積有關(guān)的常數(shù)是同分子自身體積有關(guān)的常數(shù) .7 2-1-2 實(shí)際氣體的狀態(tài)方程實(shí)際氣體的狀態(tài)方程8下列實(shí)際氣體中性質(zhì)最接近理想氣體的是下列實(shí)際氣體中性質(zhì)最接近理想氣體的是A. H2 B. He C. N2 D. O2分別用理想氣體狀態(tài)方程和分別用理想氣體狀態(tài)方程和van der Waals 方程方程計(jì)算（計(jì)算（NH3的范德華常數(shù)的范德華常數(shù)a = 4.17L2 atm mol-2， b= 0.0371 L mol-1），），25 C時(shí)，時(shí)，0.60mol NH3在在一體積為一體積為3.00L的容器中的壓力分別為下列中的的容器中的壓力分別為下列中的A 6.9

5、6.8atm B 5.3 5.2atm C 4.9 4.8atm D 4.1 4.0atm2-1-3 混合氣體的分壓定律混合氣體的分壓定律 1、基本概念、基本概念（1）總體積與分壓）總體積與分壓 混合氣體所占有的體積稱為總體積混合氣體所占有的體積稱為總體積, 用用 V總總表示表示. 當(dāng)某當(dāng)某組分氣體單獨(dú)存在組分氣體單獨(dú)存在, 且占有總體積時(shí)且占有總體積時(shí), 其具有的壓強(qiáng)其具有的壓強(qiáng), 稱為該組分氣體的分壓稱為該組分氣體的分壓, 用用 pi 表示表示. 且有關(guān)系式：且有關(guān)系式：10RTnVpii總（2）摩爾分?jǐn)?shù)）摩爾分?jǐn)?shù) 某組分氣體的物質(zhì)的量占混合氣體物質(zhì)的量的分某組分氣體的物質(zhì)的量占混合氣體物

6、質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)稱為摩爾分?jǐn)?shù)，用數(shù)稱為摩爾分?jǐn)?shù)，用xi表示表示。iinniinxn 在溫度和體積恒定時(shí)，混和氣體的總壓力等于各組在溫度和體積恒定時(shí)，混和氣體的總壓力等于各組分氣體分壓力之和，某組分氣體的分壓力等于該氣體單獨(dú)分氣體分壓力之和，某組分氣體的分壓力等于該氣體單獨(dú)占有總體積時(shí)所表現(xiàn)的壓力。占有總體積時(shí)所表現(xiàn)的壓力。123iip總pppp2、 Dalton分壓定律分壓定律122-1-4 混合氣體分體積定律混合氣體分體積定律1 總壓和分體積總壓和分體積 混合氣體所具有的壓強(qiáng)混合氣體所具有的壓強(qiáng), 稱為總壓稱為總壓, 用用 p總總 表示。表示。 當(dāng)某組分氣體單獨(dú)存在當(dāng)某組分氣體單獨(dú)存在, 且和混

7、合氣體的溫度和壓強(qiáng)且和混合氣體的溫度和壓強(qiáng)相同時(shí)相同時(shí), 其所占有的體積其所占有的體積, 稱為該組分氣體的分體積稱為該組分氣體的分體積, 用用 Vi 表示表示. 關(guān)系式為關(guān)系式為: 而而Vi/V總總 稱為該組分氣體的體積分?jǐn)?shù)。稱為該組分氣體的體積分?jǐn)?shù)。 13RTnVpii總2 阿瑪加分體積定律阿瑪加分體積定律分體積定律：當(dāng)溫度，壓力相同時(shí)，混合氣體的總分體積定律：當(dāng)溫度，壓力相同時(shí)，混合氣體的總體積等于各組分分體積之和體積等于各組分分體積之和 14 iVVVV213、分壓與組成之間的關(guān)系、分壓與組成之間的關(guān)系 p總總V總總 = n總總RT -(1) 由由(2)/(1) 得得: piV總總 =

8、niRT-(2) p總總Vi = niRT-(3) 即：組分氣體的分壓等于總壓與該組分氣體的摩爾組分氣體的分壓等于總壓與該組分氣體的摩爾分?jǐn)?shù)之積分?jǐn)?shù)之積.由由(3)/(1)得：得： iiiVnxVn總15iiixnnpp總總iixpp總總總總VVpxppiii40 C和和101.3kPa下下, 在水面上收集某氣體在水面上收集某氣體2.0L, 則則該氣體的物質(zhì)的量為該氣體的物質(zhì)的量為(已知已知40 C時(shí)水的蒸氣壓為時(shí)水的蒸氣壓為7.4kPa)A 0.56mol B 0.078mol C 0.072mol D 0.6mol 2-1-5 氣體擴(kuò)散定律氣體擴(kuò)散定律 （格拉罕姆擴(kuò)散定律（格拉罕姆擴(kuò)散定律

9、 ） 氣體擴(kuò)散定律氣體擴(kuò)散定律 ：同溫同壓下氣態(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散：同溫同壓下氣態(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散速度與速度與 其密度的平方根成反比其密度的平方根成反比(Graham， 1831 )。ABBAuu ui：擴(kuò)散速度：擴(kuò)散速度 i：表示密度：表示密度17由理想氣體狀態(tài)方程推得由理想氣體狀態(tài)方程推得 同溫同壓下，氣體的擴(kuò)散速度與其相對(duì)分子質(zhì)量同溫同壓下，氣體的擴(kuò)散速度與其相對(duì)分子質(zhì)量的平方根成反比。的平方根成反比。 ABBAuu()()r BABr AMuuM18 1、 溶液濃度的表示方法溶液濃度的表示方法 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 溶質(zhì)溶質(zhì) B 的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即 1

10、m3 溶溶液中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用液中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用 cB 表示。表示。BBncV SI 單位：?jiǎn)挝唬簃ol m3 , 但因數(shù)值通但因數(shù)值通常太大，使用不方便，所以普遍常太大，使用不方便，所以普遍采用采用moldm3 特點(diǎn)：較方便，實(shí)驗(yàn)室最常用；特點(diǎn)：較方便，實(shí)驗(yàn)室最常用； 由于體積受溫度的影響，使用時(shí)要指明溫度。由于體積受溫度的影響，使用時(shí)要指明溫度。19 2-2 液體和溶液液體和溶液質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度 溶質(zhì)溶質(zhì) B 的物質(zhì)的量除以的物質(zhì)的量除以溶劑溶劑 A 的質(zhì)量，用符號(hào)的質(zhì)量，用符號(hào) b表表示，示，SI 單位是單位是 mol/kg。特點(diǎn)：與溫度無(wú)關(guān)，可用于沸點(diǎn)及凝固點(diǎn)

11、的計(jì)算。特點(diǎn)：與溫度無(wú)關(guān)，可用于沸點(diǎn)及凝固點(diǎn)的計(jì)算。 對(duì)于稀的水溶液對(duì)于稀的水溶液 因?yàn)橐驗(yàn)閙水水 V CB bB20ABBmnb 2-2-2 飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓純?nèi)軇┰诿荛]容器中存在有兩個(gè)過(guò)程純?nèi)軇┰诿荛]容器中存在有兩個(gè)過(guò)程: 蒸發(fā)和凝聚蒸發(fā)和凝聚, 在一定溫度下在一定溫度下, 當(dāng)凝聚速度和當(dāng)凝聚速度和 蒸發(fā)速度相等時(shí)蒸發(fā)速度相等時(shí),蒸蒸氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做該溫度下的飽和蒸氣壓氣所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做該溫度下的飽和蒸氣壓.飽和蒸氣壓屬于液體的性質(zhì)飽和蒸氣壓屬于液體的性質(zhì),它和溫度有關(guān)它和溫度有關(guān).對(duì)同一對(duì)同一液體來(lái)說(shuō)液體來(lái)說(shuō), 若溫度高若溫度高, 蒸氣壓就大蒸氣壓就大, 溫度低溫度低, 則蒸氣則蒸

12、氣壓低壓低.判斷判斷:在一定的溫度下在一定的溫度下, 液體的蒸氣壓是一個(gè)定值液體的蒸氣壓是一個(gè)定值,但它與氣相的體積、液相的量有關(guān)。但它與氣相的體積、液相的量有關(guān)。依數(shù)性質(zhì)：指定溶劑的類型和數(shù)量后，稀溶液的某稀溶液的某些性質(zhì)些性質(zhì)只取決于所含溶質(zhì)粒子的數(shù)目，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。溶質(zhì)的粒子可以是分子、離子、大分子或膠粒.這些性質(zhì)稱為依數(shù)性。稀溶液的依數(shù)性包括這些性質(zhì)稱為依數(shù)性。稀溶液的依數(shù)性包括溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和滲透溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和滲透壓。壓。先討論難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液先討論難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液222 -2-3 稀溶液的依數(shù)性稀溶液的依數(shù)性（1）溶液

13、的蒸氣壓下降）溶液的蒸氣壓下降19世紀(jì)世紀(jì)80年代拉烏爾（年代拉烏爾（Raoult）研究了幾十種溶）研究了幾十種溶液的蒸氣壓與溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)：在一定溫度下液的蒸氣壓與溫度的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)：在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶液的蒸氣壓，難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶液的蒸氣壓p 等于純?nèi)軇┑扔诩內(nèi)軇┱魵鈮赫魵鈮簆 與溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x 的乘積，即：的乘積，即：p = p x p = kb23（2）液體的沸點(diǎn)升高）液體的沸點(diǎn)升高 Tb = K b 式中式中K 是溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)。不同溶劑的是溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)。不同溶劑的K 值值不同。利用沸點(diǎn)升高，可以測(cè)定溶質(zhì)的分子量。不同。利用沸

14、點(diǎn)升高，可以測(cè)定溶質(zhì)的分子量。24（3）溶液的凝固點(diǎn)降低）溶液的凝固點(diǎn)降低Tf = Kf b式中式中Kf 是溶劑的摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)。不同溶劑是溶劑的摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)。不同溶劑的的Kf 值不同。利用凝固點(diǎn)降低，可以測(cè)定溶質(zhì)的值不同。利用凝固點(diǎn)降低，可以測(cè)定溶質(zhì)的分子量，并且準(zhǔn)確度優(yōu)于沸點(diǎn)升高法。這是由于分子量，并且準(zhǔn)確度優(yōu)于沸點(diǎn)升高法。這是由于同一溶劑的同一溶劑的Kf 比比Kb 大，實(shí)驗(yàn)誤差相應(yīng)較小，而且大，實(shí)驗(yàn)誤差相應(yīng)較小，而且在凝固點(diǎn)時(shí)，溶液中有晶體析出，現(xiàn)象明顯，容在凝固點(diǎn)時(shí)，溶液中有晶體析出，現(xiàn)象明顯，容易觀察，因此利用凝固點(diǎn)降低測(cè)定分子量的方法易觀察，因此利用凝固點(diǎn)降低測(cè)定分子量的

15、方法應(yīng)用很廣。應(yīng)用很廣。25（4）溶液的滲透壓）溶液的滲透壓讓溶劑分子通過(guò)半透膜的單方向的擴(kuò)散過(guò)程，稱讓溶劑分子通過(guò)半透膜的單方向的擴(kuò)散過(guò)程，稱為滲透。為滲透。滲透方向：溶劑由濃度小的方向向濃度大的方向滲透方向：溶劑由濃度小的方向向濃度大的方向滲透滲透剛剛足以阻止發(fā)生滲透過(guò)程所外加的壓力叫做溶剛剛足以阻止發(fā)生滲透過(guò)程所外加的壓力叫做溶液的滲透壓。液的滲透壓。26滲透壓公式滲透壓公式稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度的關(guān)系同稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度的關(guān)系同理想氣體狀態(tài)方程式一致理想氣體狀態(tài)方程式一致即：即： V = nRT or = cRT27對(duì)于電解質(zhì)來(lái)說(shuō)，在溶液中要發(fā)生電離，這時(shí)稀對(duì)于電解質(zhì)來(lái)說(shuō)，在溶液中要發(fā)生電離，這時(shí)稀溶液的依數(shù)性公式中的溶液的依數(shù)性公式中的b或或c不再是溶質(zhì)的濃度，不再是溶質(zhì)的濃度，而應(yīng)換成溶液粒子的濃度，溶質(zhì)粒子的濃度越大而應(yīng)換成溶液粒子的濃度，溶質(zhì)粒子的濃度越大則沸點(diǎn)升高值、凝固點(diǎn)降低值和滲透壓越大。則沸點(diǎn)升高值、凝固點(diǎn)降低值和滲透壓越大。濃度均為濃度均為0.1mol dm-3的下列溶液中，凝固點(diǎn)的下列溶液中，凝固點(diǎn)最高的是最高的是A. NaCl B. MgCl2 C. AlCl3 D. Fe2(SO4)3氯乙酸是一元酸氯乙酸是一元酸, Ka=1.4 10-3試計(jì)算試計(jì)算0.01mol dm-3這種酸溶液的凝固點(diǎn)這種酸溶液的凝固點(diǎn)?假設(shè)