化學(xué)基礎(chǔ)知識

化學(xué)基礎(chǔ)知識第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－1

氣體2－1－1理想氣體的狀態(tài)方程

理想氣體：分子本身不占體積，分子間沒有作用力的氣體。低壓高溫下的氣體接近于理想氣體。第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－1

氣體2－1－1理想氣體的狀態(tài)方程

理想氣體：分子本身不占體積，分子間沒有作用力的氣體。低壓高溫下的氣體接近于理想氣體。第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日

Boyle定律

V∝

1

p當(dāng)n和T一定時，氣體的V

與p

成反比。第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日

V∝T

Charles－Gay?Lussac定律

當(dāng)n和p一定時，氣體的V與T成正比。第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日V∝n

Avogadro定律當(dāng)p和T一定時，氣體的V和n成正比。第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日實驗測得，其比例系數(shù)是R，

則

pV＝

nRT

V

＝

nRT

p

V∝

nT

p綜合以上三個經(jīng)驗公式，得或理想氣體狀態(tài)方程式第七頁，共五十九頁，2022年，8月28日

R

＝8.3145Pa?m3?mol-1?K-1

＝8.3145J?mol-1?K-1

R:摩爾氣體常數(shù)

1mol理想氣體氣體，0℃，1atm時的體積22.4L。

pV＝

nRT

第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日物質(zhì)的量(n)mol溫度T(temperature)

T

＝(t+273.15)K壓力p(pressure)1atm＝760mmHg＝101325Pa≈101kPa≈0.1MPa體積V(volume)

1m3

＝103L＝103dm3

＝106cm3第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日解：依據(jù)題意可知V1＝V2

，n1＝n2此時解得T2

＝900K當(dāng)溫度達到900K以上時，燒瓶會炸裂。例2-1一玻璃燒瓶可以耐壓3.08×105Pa，在溫度為300K和壓強為1.03×105Pa時，使其充滿氣體。問在什么溫度時，燒瓶將炸裂。第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日例2－227℃和101kPa下，1.0dm3某氣體質(zhì)量為0.65

g，求它的相對分子質(zhì)量。解：由理想氣體的狀態(tài)方程

pV＝

nRT

得n＝

pV/RT即

m/M＝

pV/RT第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－1－1實際氣體狀態(tài)方程

理想氣體是在對于實際氣體進行假定的基礎(chǔ)上抽象出的模型，實際氣體的實驗數(shù)據(jù)偏離理想氣體的狀態(tài)方程，因此，必須對理想氣體狀態(tài)方程進行修正，才能夠適用于實際氣體。第十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日

考慮到實際氣體分子之間的相互作用，實際氣體分子碰撞器壁時所產(chǎn)生的壓力小于理想氣體所產(chǎn)生的壓力。因此

p

＝p實

+p內(nèi)

p：理想氣體的壓強

p實：實際氣體的壓強

p內(nèi)：理想氣體的壓強p與實際氣體的壓強p實的差第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日

p內(nèi)和內(nèi)部分子的密度成正比，也和碰撞器壁的外層分子的密度成正比，即設(shè)其比例系數(shù)為a，則上式可寫成則

p內(nèi)∞

n

V()2

p內(nèi)＝a

n

V()2

p

＝p實

+

a()2Vn第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日

V＝

V實－nb

實際氣體分子自身的體積不能忽略，實際氣體的體積大于理想氣體，氣體分子自身體積與氣體的物質(zhì)的量有關(guān)，所以，理想氣體方程可以寫為

[p

實

+a(n/V)2][V實－

nb]＝nRT范德華方程

a、b稱為氣體的范德華常數(shù)

a和b的值越大，實際氣體偏離理想氣體的程度越大。第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－1－3混合氣體的分壓定律

混合氣體：由兩種或兩種以上的，相互之間不發(fā)生反應(yīng)的氣體混合在一起組成的體系。組分氣體：混合氣體中的每一種氣體混合氣體的物質(zhì)的量為n各組分氣體的物質(zhì)的量ni則第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日對于雙組分體系，T，V一定時pA+pBnAnBnA+nBpApB

pB

＝nBRT/V

pA＝nART/Vp總

＝

pA

+pB1道爾頓理想氣體分壓定律第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日對于多組分體系

pi＝niRT/V總

在溫度和體積恒定時，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占有總體積時所表現(xiàn)的壓力。第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日p

＝∑pi

＝∑niRT/V

＝nRT/V

n-混合氣體總的物質(zhì)的量pi/p＝

ni/norpi

＝

nip/n＝

xip第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日2分體積定律(1880－E.H.Amage)

p，T

一定時nBp，VBp，VA+VBnA+nB

pVA

＝nART

pVB

＝nBRTV總＝VA+VB

在恒溫恒壓下，某組分的分體積等于該組分產(chǎn)生與混合氣體相同的壓力時所占據(jù)的體積。p，VAnA第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日例2－3某溫度下，將2×105Pa的O23dm3

和

3×105Pa的N21dm3充入6dm3的真空容器中，求混合氣體的各組分的分壓及總壓.解：O2

p1

＝2×105PaV1

＝3dm3

p2＝?V2

＝6dm3

O2的分壓p(O2)＝p1V1/V2＝(2×105×3/6)Pa＝1×105Pa第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日同理N2的分壓

混合氣體的總壓力

p(N2)＝(3×105×1/6)Pa＝0.5×105Pa

p(總)＝p(O2)+p(N2)＝(1×105+0.5×105)Pa＝1.5×105Pa第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日例2－4制取氫氣時，在22℃和100.0kPa下，用排水集氣法收集到氣體1.26dm3，在此溫度下水的蒸氣壓為2.7kPa，求所得氫氣的質(zhì)量。解：由此法收集到的是氫氣和水蒸氣的混合氣體，則其中水蒸氣的分壓p(H2O)＝2.7kPa那么p(H2)＝100kPa－2.7kPa＝97.3kPa第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日由pi

V總＝niRT

故所得氫氣的質(zhì)量為

2g·mol×1×0.05mol＝0.1g

ni

＝

piV總/(RT)

＝[97.3×103×1.26×10－3/(8.314×295)]mol

＝0.05mol第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－1－4氣體擴散定律

氣體擴散定律：同溫同壓下氣態(tài)物質(zhì)的擴散速度與其密度的平方根成反比(Graham，1831)。

ui：擴散速度

ρi：表示密度第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日由理想氣體狀態(tài)方程推得

Mr＝·

mRT

Vp

同溫同壓下，氣體的擴散速度與其相對分子質(zhì)量的平方根成反比。

Mr

＝·RT

ρp第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－1－5氣體分子的速率分布和能量分布1氣體分子的速率分布

u:代表分子的運動速率。

單位速率間隔內(nèi)分子的數(shù)目。ΔNΔu：

速率大的分子少；速率小的分子也少；速率居中的分子較多。第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日氣體分子的速率分布

up

：最可幾速率氣體分子中具有up這種速率的分子數(shù)目最多，在分子總數(shù)中占有的比例最大。第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日不同溫度下的氣體分子運動速率的分布曲線T2>T1

溫度升高時，氣體分子的運動速率普遍增大，具有較高速率的分子的分?jǐn)?shù)提高，分布曲線右移。第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日氣體分子的能量分布

2

氣體分子的能量分布

第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－2

液體和溶液2－2－1

溶液濃度的表示方法

第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日特點：較方便，實驗室最常用；由于體積受溫度的影響，使用時要指明溫度。

cB

＝

nB

V

SI單位：mol?m－3

溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即1m3溶液中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用cB

表示。1物質(zhì)的量濃度第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日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表示，SI單位是mol/kg。特點：與溫度無關(guān)，可用于沸點及凝固點的計算。mB＝nBmA第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日3質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶質(zhì)B的質(zhì)量與混合物質(zhì)量之比。

wB：SI單位為1

wB

＝

mB

m總第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日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

＝

nB

n總第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日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溶劑第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日對于水溶液，當(dāng)

n溶劑＝1000g/(18g/mol)＝55.6mol時，

n溶質(zhì)＝m溶質(zhì)即x溶質(zhì)＝n溶質(zhì)/n溶劑＝m溶質(zhì)/55.6令k’＝1/55.6，則xm

＝k’m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。第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－2－2飽和蒸汽壓

1

純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎?/p>

在一定的溫度下，液體與蒸氣達到平衡時，水蒸氣壓力最大，稱飽和蒸氣壓，用p?

表示.

H2O(l)H2O(g)蒸發(fā)凝聚第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日乙醚乙醇水pT

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)。第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日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谒氖?，共五十九頁?022年，8月28日

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)第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日2－2－3

非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性

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、沸點、滲透壓???

與物質(zhì)的本性有關(guān)與溶質(zhì)的數(shù)量有關(guān)第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日水、溶液和冰的蒸氣壓－溫度圖AA’—水線，BB’—溶液線，A’B’—冰線第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日在一定的溫度下，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。1

蒸氣壓下降p

＝pA*xB

p

＝pA*xA

p

＝pA*(1－xB)第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日2

沸點升高

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。當(dāng)外壓為101.3kPa時，液體的沸點為正常沸點。(1)液體的沸點第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日(2)影響沸點高低的因素與物質(zhì)的本性有關(guān)，在一定的外壓下，易揮發(fā)的液體沸點低；對于同一物質(zhì)，沸點與外壓有關(guān)，外壓越大，沸點越高；外壓一定時，純凈物具有固定的沸點。第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日(3)溶液的沸點升高難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的沸點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

第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日3溶液的凝固點(Freezingpoint)一定外壓下，物質(zhì)的固相與其液相達成平衡時的溫度。(1)液體的凝固點

H2O(l)H2O(g)蒸發(fā)凝聚正常凝固點:101kPa下純液體和其固相平衡時的溫度。第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液冰點降低的數(shù)值，與其蒸氣壓降低的數(shù)值成正比。(2)溶液的凝固點下降：

kf:摩爾凝固點降低常數(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

第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日ΔTf

＝kf?m＝kf?nB/mA

＝kf?mB/(MB?mA)利用此式可以測定溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日3

滲透壓滲透現(xiàn)象和滲透壓第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日

a滲透現(xiàn)象

b滲透壓

c滲透壓的定量計算

π

＝

cBRTπ：kPa

cB:mol?L-1

R

＝8.314kPa?L?mol-1?K-1第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日

π小π大稀溶液濃溶液理解①滲透方向

②等滲溶液滲透能力相同的溶液

③反滲透作用溶劑溶液第五十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日依數(shù)性使用范圍: