東北師范大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)課件：第二章物質(zhì)的狀態(tài)

1、第二章 物質(zhì)的狀態(tài)（一）理想氣體 分子之間沒(méi)有引力，分子本身不占有體積的氣體稱(chēng)為理想氣體。真正的理想氣體實(shí)際上并不存在。低壓、高溫下的實(shí)際氣體接近于理想氣體。 (1) 理想氣體概念 1、理想氣體 2氣體(2) 描述氣體狀態(tài)的物理量 物理量單 位壓 強(qiáng) P帕斯卡 Pa (Nm-2)體 積 V立方米 m3溫 度 T開(kāi)爾文 K物質(zhì)的量 n摩 爾 mol2、理想氣體狀態(tài)方程R: 摩爾氣體常數(shù)單位Jmol1K1m3 Pamol1K1L kPamol1K1L Pamol1K1取值8.3148.3148.3148314pV = nRT41 mol 理想氣體氣體，0，1 atm 時(shí)的體積 22.4 L。在標(biāo)準(zhǔn)

2、狀況通常指溫度為0（273.15K）和壓力（或壓強(qiáng)）為101.325千帕（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）的情況下 5由理想氣體的狀態(tài)方程 pV nRT 得 n pV/RT 即 m/M pV/RT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，就可以確定它的相對(duì)分子質(zhì)量6例如：在298K和101.3KPa時(shí)，氣體A的密度為1.80gdm-3。求氣體A的相對(duì)分子質(zhì)量。 注意R的單位和取值。8 （二） 實(shí)際氣體由于實(shí)際氣體分子本身的體積不容忽視，那么實(shí)測(cè)體積總是大于理想狀態(tài)體積（即 V理 = V nb）；實(shí)際上分子之間有吸引力（內(nèi)聚力P ），這種吸引力使氣體對(duì)器壁碰撞產(chǎn)生的壓力減小，使實(shí)測(cè)壓力

3、要比理想狀態(tài)壓力?。磒 理 = p + p內(nèi) ）9p內(nèi)既與容器內(nèi)部的分子數(shù)目成正比，又與近壁分子數(shù)目成正比。這兩種分子數(shù)目又都與氣體的密度成正比，所以 p內(nèi)2 而n/V , 所以p內(nèi) (n/V )2 或p內(nèi)=a(n/ V )21 實(shí)際氣體的狀態(tài)方程 范德華方程 當(dāng)n=1時(shí)，有：為摩爾體積 a、b 稱(chēng)為氣體的范德華常數(shù) , a 和 b 的值越大，實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度越大。 a同分子間引力有關(guān)的常數(shù)，b是同分子自身體積有關(guān)的常數(shù) .1011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（三）混合氣體的分壓定律 1、基本概念（1）總體積與分壓 混合氣體所占

4、有的體積稱(chēng)為總體積, 用 V總表示. 當(dāng)某組分氣體單獨(dú)存在, 且占有總體積時(shí), 其具有的壓強(qiáng), 稱(chēng)為該組分氣體的分壓, 用 Pi 表示. 且有關(guān)系式：12（2）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?jǐn)?shù)稱(chēng)為摩爾分?jǐn)?shù)，用xi表示。 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)占有總體積時(shí)所表現(xiàn)的壓力。2、 Dalton分壓定律14（四）混合氣體分體積定律1 總壓和分體積 混合氣體所具有的壓強(qiáng), 稱(chēng)為總壓, 用 P總 表示。 當(dāng)某組分氣體單獨(dú)存在, 且和混合氣體的溫度和壓強(qiáng)相同時(shí), 其所占有的體積, 稱(chēng)為該組分氣體的分體積, 用 Vi

5、表示. 關(guān)系式為: 而Vi/V總 稱(chēng)為該組分氣體的體積分?jǐn)?shù)。 152 阿瑪加分體積定律分體積定律：當(dāng)溫度，壓力相同時(shí)，混合氣體的總體積等于各組分分體積之和 163、分壓與組成之間的關(guān)系 P總V總 = nRT -(1) PiV總 = niRT-(2) P總Vi = niRT-(3)由(2)/(1) 得: 即：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.由(3)/(1)得： 17例 某溫度下，將 2 105 Pa 的 O2 3 dm3 和 3 105 Pa 的 N2 1 dm3 充入 6 dm3 的真空容器中，求 混合氣體的各組分的分壓及總壓 .4、Dalton分壓定律的應(yīng)用 解：O2 p1

6、 2 105 Pa V1 3 dm3 p2 ? V2 6 dm3 O2 的分壓 p(O2) p1V1/V2 (2 105 3/6) Pa 1 105 Pa同理 N2 的分壓 ：p(N2) (31051/6)Pa 0.5 105 Pa 混合氣體的總壓力： p (總) p ( O2 ) + p ( N2 ) ( 1105 + 0.5105 )Pa 1.5 105 Pa 18 （五）氣體擴(kuò)散定律 （格拉罕姆擴(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)散速度與 其密度的平方根成反比(Graham， 1831 )。 ui：擴(kuò)散速度 i：表示密度19由理想氣體狀態(tài)方程推得 同溫同壓下，氣體的擴(kuò)散速

7、度與其相對(duì)分子質(zhì)量的平方根成反比。 20 1、 溶液濃度的表示方法 物質(zhì)的量濃度 溶質(zhì) B 的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即 1 m3 溶液中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用 cB 表示。 SI 單位：mol m3 , 但因數(shù)值通常太大，使用不方便，所以普遍采用moldm3 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。21 二、 液體和溶液質(zhì)量摩爾濃度 溶質(zhì) B 的物質(zhì)的量除以溶劑 A 的質(zhì)量，用符號(hào) m 表示，SI 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)的計(jì)算。 對(duì)于稀的水溶液 因?yàn)閙水 V CB mB22依數(shù)性質(zhì)：指定溶劑的類(lèi)型和數(shù)量后，稀溶液的某些性質(zhì)

8、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(chēng)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)降低和和滲透壓。先討論難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液232 稀溶液的依數(shù)性（1）溶液的蒸氣壓下降19世紀(jì)80年代拉烏爾（Raoult）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，難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶液的蒸氣壓p 等于純?nèi)軇┱魵鈮簆 與溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x 的乘積，即：p = p x p = km24（2）液體的沸點(diǎn)升高 Tb K m 式中K 是溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)。不同溶劑的K 值不同。利用沸點(diǎn)升高，可以測(cè)定溶質(zhì)的分子量。25（3

9、）溶液的凝固點(diǎn)降低Tf Kf m式中Kf 是溶劑的摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)。不同溶劑的Kf 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。這是由于同一溶劑的Kf 比Kb 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，容易觀察，因此利用凝固點(diǎn)降低測(cè)定分子量的方法應(yīng)用很廣。此外，溶液的凝固點(diǎn)降低在生產(chǎn)、科研方面也有廣泛應(yīng)用。例如在嚴(yán)寒的冬天，汽車(chē)散熱水箱中加入甘油或乙二醇等物質(zhì)，可以防止水結(jié)冰；食鹽和冰的混合物作冷凍劑，可獲得22.4的低溫。26（4）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(chēng)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

10、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。27滲透壓公式稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度的關(guān)系同理想氣體狀態(tài)方程式一致即：V = nRT or = cRT28滲透作用在動(dòng)植物生活中有非常重要的作用。動(dòng)植物體都要通過(guò)細(xì)胞膜產(chǎn)生的滲透作用，以吸收水分和養(yǎng)料。人體的體液、血液、組織等都有一定的滲透壓。對(duì)人體進(jìn)行靜脈注射時(shí)，必須使用與人體體液滲透壓相等的等滲溶液，如臨床常用的0.9 %的生理鹽水和5 %的葡萄糖溶液。否則將引起血球膨脹（水向細(xì)胞內(nèi)滲透）或萎縮（水向細(xì)胞外滲透）而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。同樣道理，如果土壤溶液的滲透壓高于植物細(xì)胞液的滲透壓，將導(dǎo)致植物枯死，所以不能使用過(guò)濃的肥料。29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)粒子的濃度越大則沸點(diǎn)升高值、凝固點(diǎn)降低值和滲透壓越大。濃度均為0.1moldm-3的下列溶液中，凝固點(diǎn)最高的是NaCl B. MgCl2 C. AlCl3 D. Fe2(SO4)3實(shí)際氣體與理想氣體性質(zhì)接近的條件是( )A