無機(jī)化學(xué)第1章氣體與稀溶液

§1.1

理想氣體狀態(tài)方程第1章氣體與稀溶液§1.3

溶液

§1.2

混合氣體分壓定律1.1.1理想氣體模型1.1.2理想氣體狀態(tài)方程§1.1

理想氣體狀態(tài)方程描述氣體狀態(tài)的物理量物理量符號單位名稱及符號壓力p帕斯卡[Pa(N·m-2)]體積V

立方米（m3）溫度T開爾文（K）物質(zhì)的量n摩爾（mol）氣體的最基本特征：

具有可壓縮性和擴(kuò)散性。

人們將符合理想氣體狀態(tài)方程的氣體，稱為理想氣體。兩點(diǎn)假設(shè)：①理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥②分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略1.1.1

理想氣體模型實(shí)際氣體分子高溫

低壓？氣體分子體積分子間的作用力1.原因

氣體分子對器壁的碰撞。

不連續(xù)的，分子極多，造成宏觀上連續(xù)的感覺；

雨中打傘。氣體壓力的產(chǎn)生1.等壓變化(蓋·呂薩克定律）:

恒壓條件下，氣體的體積與其溫度成正比。 V∝T2.等溫變化（波義耳定律）：恒溫條件下，氣體的體積與壓強(qiáng)成反比。 pV=C

1.1.2

理想氣體狀態(tài)方程及應(yīng)用3.阿佛加得羅定律：在同溫同壓下，同體積氣體均含有相同數(shù)目的分子。

p,T一定時，V∝n

標(biāo)準(zhǔn)條件下1mol氣體:

分子數(shù)NA=6.02×1023mol-1

體積Vm=22.4×10-3m3

標(biāo)準(zhǔn)條件(standardcondition,或標(biāo)準(zhǔn)狀況）

101.325kPa

和

273.15K（即0℃）--STPStandardTemperature

and

Pressure（S.T.P.）

1.1.2

理想氣體狀態(tài)方程及應(yīng)用pV=nRT

R----

摩爾氣體常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時,Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPaLK-1mol-11.1.2

理想氣體狀態(tài)方程及應(yīng)用1.

計算p，V，T，n中的任意物理量2.確定氣體的摩爾質(zhì)量M=Mrgmol-1理想氣體狀態(tài)方程應(yīng)用用于溫度不太低，壓力不太高的真實(shí)氣體。pV=nRT==m/V3.確定氣體的密度例1-1一學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中，在73.3kPa和25℃下收集得到250mL某氣體。在分析天平上稱量得氣體質(zhì)量為0.118g。求這種氣體的摩爾質(zhì)量。解由理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT和，可得

將題給數(shù)據(jù)代入公式得

＝16.0g·mol–1

所以該氣體的摩爾質(zhì)量為16.0g·mol–1。

1.2.1分體積定律與摩爾分?jǐn)?shù)§1.2

混合氣體的分壓定律*1.2.2道爾頓分壓定律*1.2.3分體積、分壓與組成的關(guān)系分體積：

混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組份單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時所占有的體積。1.2.1

分體積定律組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。V=V1+V2

+pnRT=—稱為B的體積分?jǐn)?shù)ppBBj=VVxppBBBBj===,分壓：組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。

1.2.2

道爾頓分壓定律分壓定律：

混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。

p=p1+p2+

或p=

pB

n=n1+n2+

分壓的求解：xBB的摩爾分?jǐn)?shù)例1-2在潛水員自身攜帶的水下呼吸器中充有氧氣和氦氣混合氣體（氮?dú)庠谘褐腥芙舛容^大，易導(dǎo)致潛水員患上氣栓病，所以以氦氣代替氮?dú)猓σ惶囟ǖ臐撍僮鱽碚f，將25℃，0.10MPa的46LO2和25℃，0.10MPa的12LHe充入體積為5.0L的儲罐中，計算25℃下在該罐中兩種氣體的分壓和混合氣體的總壓

解

混合前后溫度保持不變，氦氣和氧氣的物質(zhì)的量不變?；旌锨埃旌蠚怏w總體積V=5.0L，，則其中

混合氣體總體積V=5.0L，混合氣體總體積V=5.0L，混合氣體總體積V=5.0L，混合氣體總體積V=5.0L，分壓定律的應(yīng)用

例題1-3：用金屬鋅與鹽酸反應(yīng)制取氫氣。在25℃下，用排水集氣法收集氫氣，集氣瓶中氣體壓力為98.70kPa（25℃時，水的飽和蒸氣壓為3.17kPa），體積為2.50L，計算反應(yīng)中消耗鋅的質(zhì)量。解：T=(273+25)K=298K

p=98.70kPaV=2.50L298K時，p(H2O)=3.17kPaMr(Zn)=65.39Zn(s)+2HClZnCl2+H2(g)65.39g1molm(Zn)=?0.0964mol

n(H2)=m(Zn)==6.30g=0.0964mol

例題1-4天然氣是多組分的混合物，其組成為CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若該混合氣體的溫度為25℃。總壓力為150.0kPa，n總=100.0mol。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)=47.0:2.0:0.80:0.20。計算各組分的分體積和體積分?jǐn)?shù)。解：以CH4的分體積、體積分?jǐn)?shù)為例。解法一：思路，需先求出n(CH4)n(CH4)=x(CH4)·n總解法二：

1.3.1溶液濃度的表示方法§1.3

溶液1.3.2稀溶液的依數(shù)性

特點(diǎn)：較方便，實(shí)驗(yàn)室最常用；由于體積受溫度的影響，使用時要指明溫度。cB

＝nBV

常用單位：mol?L－1

溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即1dm-3溶液中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用cB

表示,其單位mol?dm-3

。

1物質(zhì)的量濃度

1.3.1溶液濃度的表示方法2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m或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)的計算。bB＝nBmA1kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量來表示溶液的濃度。3質(zhì)量分?jǐn)?shù)

溶質(zhì)B的質(zhì)量與溶液質(zhì)量之比。

wB：SI單位為1wB

＝mBm總4摩爾分?jǐn)?shù)

溶質(zhì)和溶劑都用mol表示，溶質(zhì)的物質(zhì)的量占全部溶液的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)，用xB

表示。

對于多組分體系：xB

＝nBn總5質(zhì)量摩爾濃度與摩爾分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系

稀溶液中，x溶劑>>x溶質(zhì)，

則xB

＝≈n溶質(zhì)n溶質(zhì)n溶質(zhì)

+

n溶劑n溶劑

對于溶劑為1000g水的稀溶液來講，則

n溶劑＝1000g/(18g/mol)＝55.5mol時，

即x溶質(zhì)＝n溶質(zhì)/n溶劑＝b/55.5

令k’＝1/55.5，則xm

＝k’b

稀溶液中，溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)與其質(zhì)量摩爾濃度成正比。溶液的性質(zhì)與哪些因素有關(guān)？

導(dǎo)電性、酸堿性、氧化還原性???蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)、滲透壓???

與物質(zhì)的本性有關(guān)

與溶質(zhì)的數(shù)量有關(guān)

1.3.2稀溶液的依數(shù)性飽和蒸汽壓

1.3.1稀溶液的依數(shù)性1

純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎?/p>

在一定的溫度下，液體與蒸氣達(dá)到平衡時，水蒸氣壓力最大，稱飽和蒸氣壓，用p*

表示.

H2O(l)H2O(g)蒸發(fā)凝聚

A同一液體，溫度越高，蒸氣壓越大。

B與物質(zhì)的本性有關(guān)：同一溫度下，易揮發(fā)液體蒸氣壓大。

C

液體的蒸氣壓與氣相的體積及液相的量無關(guān)。2

溶液的飽和蒸氣壓

溶液的蒸氣壓低于純?nèi)軇┍芤簤毫τ嫳?/p>

在一定的溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。

p＝pA*?xA拉烏爾定律(F.M.Raoult)

在一定的溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值Δp與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。

適用范圍:非電解質(zhì)，難揮發(fā)，稀溶液。蒸氣壓下降p

＝pA*xB

p

＝pA*xA

p

＝pA*(1－xB)3

沸點(diǎn)升高

當(dāng)液體蒸氣壓力等于外界的壓力時，液體沸騰，此時的溫度稱為該液體的沸點(diǎn)。當(dāng)外壓為101.3kPa時，液體的沸點(diǎn)為正常沸點(diǎn)。(1)液體的沸點(diǎn)(2)影響沸點(diǎn)高低的因素與物質(zhì)的本性有關(guān)，在一定的外壓下，易揮發(fā)的液體沸點(diǎn)低；對于同一物質(zhì)，沸點(diǎn)與外壓有關(guān)，外壓越大，沸點(diǎn)越高；外壓一定時，純凈物具有固定的沸點(diǎn)。(3)溶液的沸點(diǎn)升高

難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高值與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比。

Kb:溶劑沸點(diǎn)升高常數(shù)，只與溶劑有關(guān)，與溶質(zhì)無關(guān),

單位是K?kg?mol-1。

Tb

＝kb·m

4溶液的凝固點(diǎn)(Freezingpoint)

一定外壓下，物質(zhì)的固相與其液相達(dá)成平衡時的溫度。(1)液體的凝固點(diǎn)H2O(s)H2O(l)融解凝固

正常凝固點(diǎn):101kPa下純液體和其固相平衡時的溫度。

難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液冰點(diǎn)降低的數(shù)值，與其蒸氣壓降低的數(shù)值成正比。

(2)溶液的凝固點(diǎn)下降：

kf:摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)，是與溶劑有關(guān)，與溶質(zhì)無關(guān)的常數(shù)，單位K?kg?mol-1。

ΔTf

＝kf?m

ΔTf

＝kf?m＝kf?nB/mA

＝kf?mB/(MB?mA)