普通化學(xué)復(fù)習(xí)課后作業(yè)講解

普通化學(xué)GeneralChemistry復(fù)習(xí)+課后習(xí)題講解Reviewandhomeworkexplanation第二章氣體2.1理想氣體定律2.2氣體化學(xué)體積定律和Avogadro假說(shuō)2.3氣體分壓定律2.4氣體擴(kuò)散定律2.5氣體分子運(yùn)動(dòng)論2.6分子的速率分布和能量分布2.7實(shí)際氣體和vanderWaals方程一、氣體定律的實(shí)驗(yàn)總結(jié)二、微觀角度論證氣體定律三、實(shí)際氣體的狀態(tài)方程一、氣體定律的實(shí)驗(yàn)總結(jié)Boyle氣體定律：溫度恒定時(shí)，一定量氣體的壓力和它的體積的乘積為恒量。其數(shù)學(xué)表達(dá)式：pV=恒量（T,n恒定）;Charles－Gay-Lussac定律:壓力恒定時(shí)，一定量氣體的體積(V)與它的熱力學(xué)溫標(biāo)(T)成正比；或恒壓時(shí)，一定量氣體的V對(duì)T的商值是恒量。其數(shù)學(xué)表達(dá)式：V/T=恒量（p，n恒定）；理想氣體定律（又稱理想氣體狀態(tài)方程、Claperyron方程）：pV=nRT.理想氣體狀態(tài)方程是本章最重要的公式之一。使用的時(shí)候特別注意兩點(diǎn)：（1）使用理想氣體定律的兩個(gè)前提條件:a.分子間距離很遠(yuǎn)，相互作用力可忽略不計(jì)；b.分子自身的體積很小，與氣體所占體積相比，可忽略不計(jì)。（2）理想氣體定律中各物理量的單位：最易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是摩爾氣體常數(shù)R。由于R的單位與p和V的單位相關(guān)，要熟悉各單位之間的換算關(guān)系。一、氣體定律的實(shí)驗(yàn)總結(jié)R：摩爾氣體常數(shù)R=PV/nT=0.082057Latmmol-1

K-1=8.3145dm3

kPamol-1K-1=8.3145Jmol-1K-1=62.4mmHgLmol-1

K-1(1mol理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下(273.15K,101.33kPa)體積為22.414dm3)相關(guān)單位換算：1Pa=1N?m-21bar=1×105Pa=100kPa1atm=760mmHg=1.010325×105Pa≈101kPa≈0.1Mpa1kPa?dm3

=1J=0.239cal1cal=4.184J一、氣體定律的實(shí)驗(yàn)總結(jié)5.氣體化合物體積定律和Avogadro假說(shuō)(1)氣體化合體積定律(Gay-Lussac,1808)在恒溫恒壓下，氣體反應(yīng)中各氣體的體積互成簡(jiǎn)單整數(shù)比道爾頓原子論無(wú)法解釋導(dǎo)致引出分子的概念(2)Avogadro假說(shuō)(1811)與分子概念的提出在相同的溫度與相同的壓力下，相同體積的氣體的物質(zhì)的量相同（含有相同數(shù)目的分子）。一、氣體定律的實(shí)驗(yàn)總結(jié)6.氣體分壓定律在溫度與體積恒定時(shí)，混合氣體的總壓力等于各組分氣體分壓力之和。某組分氣體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。某氣體分壓等于總壓力乘以該氣體摩爾分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。英國(guó)化學(xué)家道爾頓(1766-1844)一、氣體定律的實(shí)驗(yàn)總結(jié)7.氣體擴(kuò)散定律LawofGasDiffusionThomasGraham(1805-1869，蘇格蘭)1828年，Graham由實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：等溫等壓條件下，氣體的隙流速率(??,mols-1)和它的密度(ρ)的平方根成反比，而氣體的密度又與摩爾質(zhì)量(M)成正比MA,MB：氣體分子的分子量υA,υB：隙流速率(擴(kuò)散速率)二、微觀角度論證氣體定律1.氣體分子運(yùn)動(dòng)論三點(diǎn)假設(shè)氣體由大量分子組成，分子是具有一定質(zhì)量的微粒。與氣體所占體積以及分子間的距離相比，分子本身的體積是很小的，分子間距很大，分子間作用力很小，所以分子運(yùn)動(dòng)自由，并且容易被壓縮。分子不斷做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，并均勻分布于整個(gè)容器空間。無(wú)規(guī)則的分子運(yùn)動(dòng)不做功，就沒(méi)有能量損失，體系的溫度不會(huì)自動(dòng)降低。分子運(yùn)動(dòng)時(shí)不斷相互碰撞，同時(shí)也撞擊器壁而產(chǎn)生壓力，這種碰撞是完全彈性的，撞擊后能量沒(méi)有損失。二、微觀角度論證氣體定律1.氣體分子運(yùn)動(dòng)論ZlllXA2A1YOa-mvxmvx前提：在邊長(zhǎng)l的立方體容器中有N個(gè)同類分子作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量均為m，各向機(jī)會(huì)均等，但是任意方向皆可分解為x，y，z三個(gè)方向分量，所以簡(jiǎn)化為氣體分子分別沿x，y，z三個(gè)坐標(biāo)方向運(yùn)動(dòng)，mvx

，mvy

，mvz表示在3個(gè)方向的分子運(yùn)動(dòng)速率。平衡態(tài)下，平均來(lái)說(shuō)，朝各方向運(yùn)動(dòng)的分子數(shù)相同。在各不同方向上，分子速度的各種平均值相同。（統(tǒng)計(jì)意義）二、微觀角度論證氣體定律1.氣體分子運(yùn)動(dòng)論根據(jù)Clapeyron方程：pV=nRT（1）氣體分子統(tǒng)計(jì)速率（均方根速率）與溫度的關(guān)系：氣體的均方根速率只與氣體的溫度有關(guān)。溫度越高，氣體運(yùn)動(dòng)的速度越快。k=R/NA,Boltzman常數(shù)，1.3806510-23JK-1（2）理想氣體分子平均動(dòng)能與溫度的關(guān)系：宏觀物理量溫度與分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能成正比(N=nNA)二、微觀角度論證氣體定律1.氣體分子運(yùn)動(dòng)論由上述氣體分子運(yùn)動(dòng)論的基本方程式，即可從理論上導(dǎo)出：波意耳定律Charles定律Avogadro定律道爾頓氣體分壓定律理想氣體狀態(tài)方程二、微觀角度論證氣體定律2.分子的速率分布19世紀(jì)60年代物理學(xué)家Maxwell和Boltzmann用概率論及統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法從理論上推導(dǎo)了氣體分子速率分布和能量分布的規(guī)律：到20世紀(jì)中葉，隨著高真空技術(shù)的發(fā)展，人們通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定了某些氣體分子的速率分布，驗(yàn)證Maxwell分布律。氣體分子速率分布圖氣體分子能量分布圖二、微觀角度論證氣體定律3.實(shí)際氣體和vanderWaals方程理想氣體基本假設(shè)：分子間距離很大，分子間吸引力可忽略不計(jì)分子自身很小，分子所占體積可忽略不計(jì)實(shí)際氣體：遠(yuǎn)距離相互吸引近距離相互排斥分子占有一定體積凡沸點(diǎn)低的氣體在較高溫度與較低壓力時(shí)，實(shí)際氣體和理想氣體的偏差小。二、微觀角度論證氣體定律3.實(shí)際氣體和vanderWaals方程引入壓縮系數(shù)(Z)表示實(shí)際氣體的實(shí)驗(yàn)值和理想值的偏差：1mol實(shí)際氣體的壓縮系數(shù)(25oC)其中p、V、T都是實(shí)測(cè)值。若氣體完全理想，則Z=1。若有偏差，則Z>或<1二、微觀角度論證氣體定律3.實(shí)際氣體和vanderWaals方程vanderWaals方程P+(V–nb)=nRTan2V2()}correctedpressure}correctedvolume其中，常數(shù)a用于校正壓力，常數(shù)b用于修正體積，稱為vanderWaals常數(shù)。常數(shù)b大致等于氣體在液態(tài)時(shí)的摩爾體積，而常數(shù)a值隨沸點(diǎn)升高而增大。(分析得知，內(nèi)聚力可表示為an2/V2)。P+(V–b)=RTaV2()(n=1mol時(shí))本章小結(jié)課后作業(yè)第二章習(xí)題：2.1，2.2，2.4，2.8，2.9，2.12，2.13，2.16，2.19，2.21課后作業(yè)講解【例題】在57℃，讓空氣通過(guò)水，用排水集氣法在1.00105Pa時(shí)把氣體收集在一個(gè)帶活塞的瓶中，此時(shí)濕空氣體積為1.00L，問(wèn)：①溫度不變，若壓力降為5104Pa時(shí)，該氣體體積變?yōu)槎嗌?？②溫度不變，若壓力增?105Pa時(shí)，該氣體體積又變?yōu)槎嗌?？③壓力不變，若溫度升高?00℃，該氣體體積應(yīng)是多少？④壓力不變，若溫度降為10℃，該氣體體積應(yīng)是多少？已知：在57℃，，在10℃，課后作業(yè)講解解：①降低壓力，水蒸氣分壓相應(yīng)減小，小于蒸氣壓，不會(huì)液化，適用Boyle定律②增加壓力，水蒸氣分壓相應(yīng)增大，大于蒸氣壓，部分水蒸氣液化，其分壓保持為蒸氣壓。整體物質(zhì)的量改變，對(duì)空氣適用Boyle定律③升高溫度，水的蒸氣壓增大，分壓小于蒸氣壓，全部為氣體，適用Charles-Gay-Lussac定律課后作業(yè)講解④降低溫度，水的蒸氣壓降低，分壓大于蒸氣壓，部分水蒸氣液化，其分壓為低溫時(shí)的蒸氣壓。整體物質(zhì)的量改變，對(duì)空氣適用理想氣體狀態(tài)方程1L4La)1atmO2真空混合后：b)

真空2atmN2混合后：c)1atmO22atmN2混合后:P=?Dalton分壓定律適用條件：(1)

無(wú)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生(2)只適用于理想氣體T保持不變混合氣體(Mixtureofgases)

Dalton分壓定律(Dalton’sLawofPartialPressures)Dalton分壓定律：在溫度與總體積恒定時(shí)，混合氣體的總壓等于各組分氣體的分壓強(qiáng)之和。

Dalton分壓定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式:上面的例子中：P總=pO2+pN2=0.2+1.6=1.8atm分壓

：一定溫度下，混合氣體中單個(gè)組分氣體單獨(dú)占有總體積時(shí)所表現(xiàn)的壓強(qiáng)。分壓不可以測(cè)量。P總=PA+PB+PC+……+Pi

每一組分氣體都是理想氣體，則有：于是：（Dalton分壓定律的另一種表達(dá)方式）（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）Dalton分壓定律的其它表達(dá)形式小結(jié)：氣體分壓如何求解？PA=nART/V總,

PB=nBRT/V總,Pi=niRT/V總P總=nART/V總

+nBRT/V總

+……+niRT/V總

=(nA+nB+……+ni)RT/V總=n總RT/V總在溫度和總壓強(qiáng)恒定的條件下，混合氣體的總體積等于各組分氣體的分體積之和。分體積：一定溫度下，混合氣體中單個(gè)組分氣體在壓強(qiáng)為P總時(shí)所占有的體積。分體積不可以測(cè)量。V總=VA+VB+VC+……+Vi

P總Vi

=niRT對(duì)于一混合氣體（T，P總，V總），可以從兩個(gè)角度來(lái)描述：P總=PA+PB+PC+……+Pi

V總=VA+VB+VC+……+Vi

PiV總=niRT（每一種氣體都符合理想氣體狀態(tài)方程）P總Vi=niRT（每一種氣體都符合理想氣體狀態(tài)方程）當(dāng)把混合氣體看成一整體時(shí)，則有：P總V總＝n總RT注意：下列關(guān)系式錯(cuò)誤PiVi＝niRT()第三章相變液態(tài)一、相變1.1氣體的液化臨界現(xiàn)象1.2液體的氣化蒸氣壓1.3液體的凝固固體的熔化1.4水的相圖二、相圖一、相變1.氣體的液化-臨界現(xiàn)象臨界溫度Tc：每種氣體都有一個(gè)特定溫度，在此溫度以上，不論怎樣加大壓力都不能使氣體液化，氣體的液化必須在此臨界溫度之下才能發(fā)生。臨界壓力pc：在臨界溫度使氣體液化所需的最低壓力。臨界體積Vc：在Tc和Pc條件下，1mol氣體所占的體積。一、相變2.液體的氣化-蒸氣壓相平衡：蒸發(fā)與冷凝過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)蒸發(fā)分子數(shù)目和冷凝分子數(shù)目相等時(shí)，氣相和液相達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，簡(jiǎn)稱“相平衡”。飽和蒸氣(壓)：與液相處于動(dòng)態(tài)平衡的氣體稱為飽和蒸氣，其壓力叫飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。溫度一定時(shí)，液體的蒸氣壓是定值（與氣相體積，液相的量無(wú)關(guān)）。液-氣平衡，液體的蒸氣壓敞口擴(kuò)散到周圍空間封閉蒸發(fā)和冷凝，液氣平衡蒸發(fā)為主出入數(shù)目相等增多一、相變2.液體的氣化-蒸氣壓液體的蒸氣壓與溫度的關(guān)系Clapeyron-Clausius方程表明液體飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系其中p1,p2分別為液體在溫度T1和T2的蒸氣壓，?Hvap為液體的摩爾蒸發(fā)熱，R為摩爾氣體常數(shù)。一、相變3.液體的凝固固體的熔化凝固點(diǎn)和熔點(diǎn)：液-固兩相共存時(shí)，加熱或吸熱只能改變液體、固體的相對(duì)量，而溫度不變，該溫度稱為凝固點(diǎn)（或熔點(diǎn)）。液體的冷卻曲線固體的受熱曲線AA’BCDE過(guò)冷液體ABCD固液共存二、相圖物質(zhì)的存在相態(tài)一方面由物質(zhì)的自身性質(zhì)，另一方面與溫度和壓力有關(guān)?；瘜W(xué)工作者習(xí)慣上用“相圖”表明溫度、壓力與各種相變的關(guān)系，一目了然。這種溫度與壓力對(duì)于相變影響的關(guān)系圖叫作“相圖”。什么是相圖？相圖就是物質(zhì)的物態(tài)（物相）與溫度、壓力和組成等的關(guān)系圖。二、相圖相圖的理解示意圖相圖中的三相點(diǎn)表示三相共存的條件，曲線上的任意點(diǎn)表示兩相共存的條件，兩線間的平面表示一相獨(dú)存的條件。3.1溶液的濃度3.2溶解度3.3非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性3.4電解質(zhì)溶液的依數(shù)性與導(dǎo)電性3.5膠體溶液第四章溶液一、溶液和溶解性概念二、溶液依數(shù)性一、溶液和溶解性的概念溶液的定義和溶液濃度的表示方法；溶解度的概念；二、溶液的依數(shù)性●依數(shù)性：不同溶液的特性不同，但有幾種性質(zhì)是一般稀溶液所共有的，這類性質(zhì)與濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)，并且測(cè)定了一種性質(zhì)還能推算其它幾種性質(zhì)。Ostwald(奧斯瓦爾德，物理化學(xué)之父)把這類性質(zhì)命名為“依數(shù)性”(colligativeproperties)，包括蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和滲透壓（II）溶液的幾種性質(zhì)二、溶液的依數(shù)性1.蒸氣壓下降（Raoult定律）Raoult定律(1887):溶液蒸氣壓相對(duì)降低值與溶質(zhì)的濃度成正比(x1：溶劑的摩爾分?jǐn)?shù))(x2為溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù);

p0為純?nèi)軇┑恼魵鈮?或p=p0x1當(dāng)溶質(zhì)用質(zhì)量摩爾濃度m表示時(shí)，簡(jiǎn)單推導(dǎo)可得：Δp＝p0M/1000m=km(M為溶劑摩爾質(zhì)量,k=p0M/1000)溶液蒸氣壓下降Δp與摩爾濃度（m）成正比1.2.3.二、溶液的依數(shù)性2.沸點(diǎn)升高溶液沸點(diǎn)的升高ΔTb與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度(m)成正比，其比值Kb是沸點(diǎn)升高常數(shù)，單位為K