東北師范大學(xué)無機(jī)化學(xué)課件：第二章化學(xué)基礎(chǔ)知識

1、第二章 化學(xué)基礎(chǔ)知識 2-1-1 理想氣體的狀態(tài)方程 分子之間沒有引力，分子本身不占有體積的氣體稱為理想氣體。真正的理想氣體實(shí)際上并不存在。高溫、低壓下的實(shí)際氣體接近于理想氣體。 1、理想氣體 22-1 氣體描述氣體狀態(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 kPamol1K1取值8.3148.3148.314pV = nRT4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

2、見，在一定溫度和壓強(qiáng)下，只要測出某氣體的密度，就可以確定它的相對分子質(zhì)量5例如：在298K和101.3KPa時(shí)，氣體A的密度為1.80gdm-3。求氣體A的相對分子質(zhì)量。 注意R的單位和取值。在相同溫度和壓力條件下，兩個(gè)容積相同的燒瓶中分別充滿了O3氣體和H2S氣體，已知H2S的質(zhì)量為0.34g，則O3的質(zhì)量為 g。范德華方程 當(dāng)n=1時(shí)，有：為摩爾體積 a、b 稱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) .7 2-1-2 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A. H2 B. He

3、 C. N2 D. O2分別用理想氣體狀態(tài)方程和van der Waals 方程計(jì)算（NH3的范德華常數(shù)a = 4.17L2 atmmol-2， b= 0.0371 L mol-1），25C時(shí)，0.60mol NH3在一體積為3.00L的容器中的壓力分別為下列中的A 6.9 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 1、基本概念（1）總體積與分壓 混合氣體所占有的體積稱為總體積, 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), 稱為該組分氣體的分壓, 用 pi 表示. 且有關(guān)系式：10（2

4、）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122-1-4 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, 稱為該組分氣體的分體積, 用 Vi 表示. 關(guān)系式為: 而Vi/V總 稱為該組分氣體的體積分?jǐn)?shù)。 132 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

5、和 143、分壓與組成之間的關(guān)系 p總V總 = n總RT -(1) 由(2)/(1) 得: piV總 = niRT-(2) p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分?jǐn)?shù)之積.由(3)/(1)得： 1540C和101.3kPa下, 在水面上收集某氣體2.0L, 則該氣體的物質(zhì)的量為(已知40 C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 （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)

6、散速度 i：表示密度17由理想氣體狀態(tài)方程推得 同溫同壓下，氣體的擴(kuò)散速度與其相對分子質(zhì)量的平方根成反比。 18 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。19 2-2 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 b表示，SI 單位是 mol/kg。特點(diǎn)：與溫度無關(guān)，可用于沸點(diǎn)及凝固點(diǎn)的計(jì)算。 對于稀的水溶液 因?yàn)閙

7、水 V CB bB202-2-2 飽和蒸氣壓純?nèi)軇┰诿荛]容器中存在有兩個(gè)過程: 蒸發(fā)和凝聚, 在一定溫度下, 當(dāng)凝聚速度和 蒸發(fā)速度相等時(shí),蒸氣所產(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),它和溫度有關(guān).對同一液體來說, 若溫度高, 蒸氣壓就大, 溫度低, 則蒸氣壓低.判斷:在一定的溫度下, 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)。依數(shù)性質(zhì)：指定溶劑的類型和數(shù)量后，稀溶液的某些性質(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)性包括溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和滲透壓。先討論

8、難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液222 -2-3 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 = kb23（2）液體的沸點(diǎn)升高 Tb = K b 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，可以測定溶質(zhì)的分子量。24（3）溶液的凝固點(diǎn)降低Tf = Kf b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

9、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)降低測定分子量的方法應(yīng)用很廣。25（4）溶液的滲透壓讓溶劑分子通過半透膜的單方向的擴(kuò)散過程，稱為滲透。滲透方向：溶劑由濃度小的方向向濃度大的方向滲透剛剛足以阻止發(fā)生滲透過程所外加的壓力叫做溶液的滲透壓。26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 = cRT27對于電解質(zhì)來說，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b或c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A. NaCl B. MgCl2 C. AlCl3 D. Fe2(SO4)3氯乙酸是一元酸, Ka=1.410-3試計(jì)算0.01moldm-3這種酸溶液的凝固點(diǎn)?假設(shè)摩爾濃度和質(zhì)量摩爾濃度相等.(已知 Kf