無(wú)機(jī)及分析化學(xué)第一章-氣體和溶液課件

“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材無(wú)機(jī)及分析化學(xué)（第二版）葉芬霞主編“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材第一章氣體和溶液1.1氣體

1.2溶液

1.3膠體學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.掌握理想氣體方程及其應(yīng)用；2.

掌握道爾頓分壓定律的應(yīng)用和計(jì)算；3.

理解稀溶液的依數(shù)性及其應(yīng)用；4.熟悉膠體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、穩(wěn)定性等。前言化學(xué)反應(yīng)中常涉及到的兩個(gè)問(wèn)題:(1)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向、程度以及反應(yīng)過(guò)程中的能量變化關(guān)系(2)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢即化學(xué)反應(yīng)的速率問(wèn)題可能性現(xiàn)實(shí)性化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)初步化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)平衡1.1氣體1.理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT

p—壓力，Pa；V—體積，m３；ｎ—物質(zhì)的量，mol；T—熱力學(xué)溫度，K；

R—摩爾氣體常數(shù)，又稱氣體常數(shù)。

表明了氣體的p、V、T、n四個(gè)量之間的關(guān)系

pV=mRT/M

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1摩爾氣體的體積Vm=22.414×10-3m3R=pV/nT

=ρ=m/Vρ=

pM/RT=8.314Pa·m3/(mol·K)=8.314J/(mol·K)R的數(shù)值與氣體的種類無(wú)關(guān)，所以也稱通用氣體常數(shù)

壓力不太高、溫度不太低時(shí)的實(shí)際氣體：理想氣體低溫或高壓時(shí)的實(shí)際氣體：理想氣體理想氣體：氣體分子本身無(wú)體積、分子間無(wú)作用力2.道爾頓分壓定律分壓：在相同溫度下，各組分氣體占有與混合氣體相同體積時(shí)，所產(chǎn)生的壓力。（1）（2）分體積：組分氣體在保持混合氣體的溫度、壓力下，單獨(dú)存在時(shí)所占有的體積。例25℃時(shí)，裝有0.3MPaO2的體積為1dm3的容器與裝有0.06MPaN2的體積為2dm3的容器用旋塞連接。旋塞打開，待兩氣體混合后，計(jì)算：（1）

O2、N2的物質(zhì)的量；（2）

O2、N2的分壓力；（3）

混合氣體的總壓力（4）

O2、N2的分體積解：（1）混合前后氣體物質(zhì)的量沒(méi)有發(fā)生變化：（2）O2、N2的分壓是它們各自單獨(dú)占有3dm3時(shí)所產(chǎn)生的壓力。當(dāng)O2由1dm3增加到

當(dāng)N2由2dm3增加3dm3到時(shí)：

（3）混合氣體總壓力：

（4）O2、N2的分體積：

注意：?jiǎn)挝坏慕y(tǒng)一和換算！1.2溶液把一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中就構(gòu)成分散體系。分散相：分散系中被分散的物質(zhì)。分散介質(zhì)：容納分散質(zhì)的物質(zhì)。例如①小水滴+空氣=云霧，其中小水滴是分散相，空氣是分散介質(zhì)。②二氧化碳+水=汽水，其中二氧化碳是分散相，水是分散介質(zhì)。

按分散質(zhì)粒子直徑大小不同分為三類：類型顆粒直徑/nm主要性質(zhì)實(shí)例粗分散系>100顆粒不能透過(guò)濾紙，擴(kuò)散慢，多相，很不穩(wěn)定泥漿牛奶膠體分散系1~100顆粒能透過(guò)濾紙，透不過(guò)半透膜，擴(kuò)散慢，多相或單相，不穩(wěn)定金溶膠硅酸溶膠分子分散系<1顆粒能透過(guò)濾紙和半透膜，擴(kuò)散快，單相，穩(wěn)定蔗糖、氯化鈉溶液

一、溶液濃度的表示方法1.摩爾分?jǐn)?shù)(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))溶質(zhì)(B)的物質(zhì)的量占溶液物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)。

XB=nB/nA+nBXA+XB=12.質(zhì)量摩爾濃度溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量（nB）與溶劑A的質(zhì)量（mA）之比單位為mol·kg-1

3.質(zhì)量分?jǐn)?shù)系統(tǒng)中溶質(zhì)的質(zhì)量（mB

）與溶液質(zhì)量（m）之比

4.物質(zhì)的量濃度單位體積（V）的溶液內(nèi)所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量（nB），稱為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度，簡(jiǎn)稱B的濃度.單位為mol·L-1。二、稀溶液的依數(shù)性溶質(zhì)溶解在溶劑中形成溶液,溶液的性質(zhì)已不同于原來(lái)的溶質(zhì)和溶劑,這種性質(zhì)上的變化可分為兩類:

第一類由溶質(zhì)本性不同所引起。如酸堿性、導(dǎo)電性、顏色、味道等。第二類由溶質(zhì)數(shù)量不同所引起。如蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)、滲透壓等。稀溶液的依數(shù)性:稀溶液的某些性質(zhì)只與溶質(zhì)的粒子數(shù)目有關(guān),而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān),這一類性質(zhì)稱為稀溶液的依數(shù)性。在一定溫度下,某溶劑的飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱為該溶劑的飽和蒸氣壓,簡(jiǎn)稱蒸氣壓。pA*1.溶液的蒸氣壓下降(1)純?nèi)軇┑恼魵鈮?/p>

(2)溶液的蒸氣壓p<pA*溶液的蒸氣壓下降值Δp為

Δp

=pA*－p水糖水pA*p溶液的蒸氣壓降低的原因：溶質(zhì)是難揮發(fā)非電解質(zhì)，因此溶液的蒸氣壓實(shí)際上是溶液中溶劑的蒸氣壓。由于溶液中溶質(zhì)分子占據(jù)了溶液的一部分表面，阻礙了溶劑分子的蒸發(fā)，使達(dá)到平衡時(shí)蒸發(fā)出來(lái)的溶劑分子數(shù)減少，產(chǎn)生的壓力降低。比較不同濃度溶液的蒸氣壓。顯然，濃度越大，溶液的蒸氣壓越低。蒸氣壓與溶液的濃度有沒(méi)有定量規(guī)律？拉烏爾定律：在一定溫度下,難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降（ΔP）與溶質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(XB)成正比,而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。

Δp=pA*XB

2.溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低

沸點(diǎn)：液體蒸氣壓等于外界大氣壓力時(shí)的溫度。凝固點(diǎn)：物質(zhì)的液相蒸氣壓和固相蒸氣壓相等時(shí)的溫度,即固相和液相平衡共存時(shí)的溫度。右圖：3條曲線：AB（水的蒸氣壓曲線），AˊBˊ（溶液的蒸氣壓曲線），AAˊ(冰的蒸氣壓曲線）由上圖可以看出，溶液的蒸氣壓下降，導(dǎo)致溶液的沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低。定量關(guān)系:

Kb－沸點(diǎn)升高常數(shù)

;Kf

－凝固點(diǎn)降低常數(shù)

Kb,Kf只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，單位：0C·kg/mol或K·kg/mol。

因此，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。日常生活中的應(yīng)用

:如：植物為什么表現(xiàn)出一定的抗旱性和耐寒性？

因?yàn)榧?xì)胞液是溶液，溶液的蒸汽壓下降(抗旱性），溶液的凝固點(diǎn)降低（耐寒，不致結(jié)冰凍壞）又如：冬天在汽車水箱里加少量甘油或乙二醇，防止水箱里的水結(jié)冰（防凍劑等）3、溶液的滲透壓蔗糖溶液純水半透膜

產(chǎn)生滲透壓示意圖滲透作用:溶劑分子通過(guò)半透膜進(jìn)入溶液的現(xiàn)象稱為滲透作用。滲透壓:為了阻止?jié)B透作用而施加于溶液的最小壓力稱為該溶液的滲透壓。范特霍夫定律：非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液物質(zhì)的量濃度(C)和溫度(T)成正比,而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。

Π=CBRT產(chǎn)生滲透壓的條件：存在半透膜；半透膜兩側(cè)溶液濃度不同。

滲透作用的應(yīng)用：①測(cè)定大分子的M(B).②動(dòng)植物生理：如植物體內(nèi)水分傳導(dǎo)，動(dòng)物溶血，輸血（等滲溶液），合理施肥，淡水魚在海水中養(yǎng)殖會(huì)使魚脫水。③海水淡化，污水處理（反滲技術(shù)）。按分散質(zhì)粒子直徑大小不同分為三類：分散介質(zhì)分散相名稱實(shí)例液氣液固

液溶膠肥皂泡沫含水原油，牛奶金溶膠，泥漿，油墨固氣液固固溶膠浮石,泡沫玻璃珍珠某些合金，染色的塑料氣液固氣溶膠霧，油煙粉塵，煙1．3膠體

一、膠體的性質(zhì)1、光學(xué)性質(zhì)（丁達(dá)爾現(xiàn)象）

粒子粒徑大于照射光的波長(zhǎng)時(shí)，粒子表面反射光；粒徑略小于波長(zhǎng)時(shí)，發(fā)生散射成乳光。

2.動(dòng)力學(xué)性質(zhì)(布朗運(yùn)動(dòng))

3.溶膠的電學(xué)性質(zhì)電泳：在外電場(chǎng)作用下，膠粒向電極移動(dòng)的現(xiàn)象。電滲：在外電場(chǎng)作用下，限制膠粒不能移動(dòng)，而液體介質(zhì)發(fā)生定向移動(dòng)的現(xiàn)象。膠粒帶電的原因：1、膠粒在溶液中選擇性吸附與膠粒組成有關(guān)的粒子。2、膠粒表面的分子電離，一種離子脫離膠粒進(jìn)入溶液，另一種離子留在膠粒表面。

如Fe(OH)3溶膠：

{[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-

膠核電位離子反離子反離子電位離子:能使固體表面帶電的離子稱為電位離子。反離子:溶液中與電位離子帶相反電荷的離子稱為反離子。二、溶膠的結(jié)構(gòu){[Fe(OH)3]m·nFeO+·(n-x)Cl-}x+·xCl-

膠核電位離子反離子反離子

膠粒

膠核

吸附層

擴(kuò)散層

膠團(tuán)

I—膠核(AgI)mI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+吸附層擴(kuò)散層膠粒膠團(tuán)膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式：[（AgI）m·nI-·(n-x)K+]X-·xK+三、膠體的聚沉溶膠穩(wěn)定的主要原因:（1）膠粒間同種電荷的排斥作用（2）膠粒的溶劑化作用（3）膠粒的布朗運(yùn)動(dòng)

1.溶膠的穩(wěn)定性2.溶膠的聚沉(1)電解質(zhì)的聚沉作用①中和了膠粒的電荷②破壞了膠粒的溶劑化膜電解質(zhì)聚沉能力的大小:①聚沉能力主要取決于與膠粒帶相反電荷的離子的價(jià)數(shù)。價(jià)數(shù)越高,聚沉能力越強(qiáng)。②同價(jià)離子的聚沉能力隨離子水化半徑的增大而減小。聚沉值:使一定量的溶膠在一定時(shí)間內(nèi)開始聚沉所需電解質(zhì)的最低濃度。聚沉值越小,聚沉能力越強(qiáng)。(2)溫度對(duì)溶膠穩(wěn)定性的影響加熱能破壞膠體的主要原因:①膠粒運(yùn)動(dòng)加劇,碰撞機(jī)會(huì)增多。②膠粒所帶電量減少。(3)溶膠的相互聚沉聚沉的主要原因:膠粒所帶電荷被中和。應(yīng)用：Ⅰ、土壤中的Fe(OH)3、Al(OH)3等正電溶膠和粘土、腐殖質(zhì)等負(fù)電溶膠互相聚沉，對(duì)土壤膠粒的結(jié)構(gòu)有重要影響；

Ⅱ、明礬的凈水作用：明礬溶于水，水解形成Al(OH)3溶膠，結(jié)構(gòu)為｛[Al(OH)3]m﹒nAl3+﹒（n-x）SO42-｝2x+﹒xSO42-;膠粒帶正電，而天然水中的懸浮粒子一般帶負(fù)電荷。四、大分子溶液和凝膠相對(duì)分子質(zhì)量大于104的物質(zhì)稱為大分子物質(zhì)。分天然和合成兩大類.與溶膠相同點(diǎn):大分子的分子大小與膠粒大小相近，擴(kuò)散速度慢，不能透過(guò)半透膜等。與溶膠不同點(diǎn):單相的熱力學(xué)穩(wěn)定體系,溶解的可逆性。不像溶膠那樣容易聚沉。鹽析: