第一章氣體和溶液

第一章氣體和溶液第1頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章氣體和溶液

1.1氣體

1.2溶液

1.3膠體溶液第2頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1

氣體

1.1.1理想氣體狀態(tài)方程式

1.1.2道爾頓分壓定律第3頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1.1理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體：忽略分子的大小和分子間的相互作用力理想氣體狀態(tài)方程：pV=nRTR：摩爾氣體常數(shù)，8.315Pam3mol-1K-1；

kPaLmol-1K-1

；Jmol-1K-1

實(shí)際氣體處于低壓（低于數(shù)百千帕）、高溫（高于273K）的情況下，可以近似地看成理想氣體。第4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體狀態(tài)方程式的另一些形式：m質(zhì)量(kg)；M摩爾質(zhì)量(kg

mol-1)

ρ密度（kg

m-3）第5頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

例1-1(p.2)：一學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室中，在73.3kPa和25℃下收集得250mL某氣體，在分析天平上稱量，得氣體凈質(zhì)量為0.118g，求氣體的相對分子質(zhì)量。

解：該氣體的相對分子質(zhì)量為16.0P,T,V與R的單位要

統(tǒng)一第6頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

例：在1000℃和97kPa壓力下，硫蒸氣的密度是0.5977gL-1。試求：（1）硫蒸氣的摩爾質(zhì)量，（2）硫蒸氣的化學(xué)式。解:

(1)硫蒸氣的化學(xué)式為S2P,T,與R的單位要

統(tǒng)一第7頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1.2

道爾頓分壓定律1800年，道爾頓（DaltonJ）加熱相同體積的不同氣體，發(fā)現(xiàn)：1）溫度升高所引起的氣體壓強(qiáng)變化值與氣體種類無關(guān)，2）當(dāng)溫度變化相同時(shí)，氣體壓強(qiáng)變化也是相同的。1801年，他將水蒸汽加入干燥空氣中，發(fā)現(xiàn)混合氣體中某組分的分壓力與其他組分壓強(qiáng)無關(guān)，且總壓強(qiáng)等于兩者壓強(qiáng)和。這就是道爾頓分壓定律（Dalton’lawofpartialpressure）：

混合氣體的總壓力等于各組分氣體的

分壓力之和。

第8頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月分壓力：在同一溫度下，某組分氣體單獨(dú)占有混合氣體的容積時(shí)所產(chǎn)生的壓力。由于在通常條件下，氣體分子間的距離大，分子間的作用力很小，所以氣體具有兩大特征，即擴(kuò)散性和可壓縮性，任何氣體都可以均勻充滿它所占據(jù)的容器。如果將幾種彼此不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體放在同一容器中，各種氣體如同單獨(dú)存在時(shí)一樣充滿整個(gè)容器。

第9頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月道爾頓分壓定律的公式表達(dá)：p=p1+p2+……=

對于混合氣體中的每一個(gè)組分有：則由道爾頓分壓定律可知：

式中：n為混合氣體的總量。可見理想氣體狀態(tài)方程不僅適用于某一純凈氣體，也適用于混合氣體。第10頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)piV=niRT(2)pV=nRT兩式相除得：xi：

i組分氣體的摩爾分?jǐn)?shù)則：pi=xip

即：混合氣體中某組分氣體的分壓力等于該組分的摩爾分?jǐn)?shù)與混合氣體總壓力的乘積。顯然第11頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月例1-2（p.3)：在17℃，99.3kPa的氣壓下，用排水集氣法收集氮?dú)?50mL。求在標(biāo)準(zhǔn)狀況下該氣體經(jīng)干燥后的體積。解：在水面上收集氣體，測出的壓力是飽和水蒸氣壓力和氣體壓力之和。查表1-1，17℃時(shí)飽和水蒸氣壓力為1.93kPa第12頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月例1-3（p.4)：在25℃下，將0.100mol的O2和0.350molH2裝入3.00L的容器中，通電后氧氣和氫氣反應(yīng)生成水，剩下過量的氫氣。求反應(yīng)前后氣體的總壓和各組分的分壓。解：反應(yīng)前:第13頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

2H2

（g）+O2(g)=2H2O(l)

通電時(shí)0.100molO2只與0.200molH2反應(yīng)生成0.200molH2O。液態(tài)水所占體積與容器體積相比可忽略不計(jì)，但因此產(chǎn)生的飽和水蒸氣卻必須考慮。因此，反應(yīng)后：第14頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

例：25℃時(shí)，初始壓力相同的5.0L氮和15.0L氧壓縮到體積為10.0L的真空容器中，混合氣體總壓力是150kPa，試求（1）兩種氣體的初始壓力，（2）混合氣體中氮和氧的分壓，（3）如果把溫度升到210℃，容器的總壓力。解：第15頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)

第17頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2溶液

基本概念體系——所要研究的對象。環(huán)境——體系周圍與體系有密切關(guān)系的部分。相——體系中化學(xué)性質(zhì)與物理性質(zhì)完全相同的任何均勻部分。1.2.1分散體系分散體系——一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中所形成的體系。分散質(zhì)（相）——被分散的物質(zhì)。分散劑（介質(zhì)）——容納分散質(zhì)的物質(zhì)第18頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

分散質(zhì)分散介質(zhì)（分散劑）第19頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

分散體系的分類（按分散質(zhì)顆粒大小分類）

（1）分子離子分散系：d<1nm性質(zhì)：粒子擴(kuò)散速度快、能透過濾紙及半透膜，普通顯微鏡及超顯微鏡都不能看見。舉例：蔗糖水、食鹽（2）膠體分散體系：1nm<d<100nm性質(zhì)：粒子擴(kuò)散速度慢、能透過濾紙，但不能透過半透膜，普通顯微鏡不能看見，高倍顯微鏡能看見。舉例：Fe(OH)3、淀粉溶液。第20頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）粗分散體系:d>100nm性質(zhì)：粒子不擴(kuò)散，不能透過濾紙及半透膜，一般顯微鏡下能看見。舉例：懸濁液、乳濁液。第21頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.2.2稀溶液的依數(shù)性(通性)定義：只與溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為溶液的依數(shù)性，又叫溶液的通性。依數(shù)性是指：溶液的蒸氣壓下降；溶液的沸點(diǎn)上升.溶液的凝固點(diǎn)下降；溶液具有滲透壓.

第22頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

1溶液的蒸氣壓下降

純水的蒸氣壓示意圖蒸發(fā)

H2O(l) H2O(g)

凝聚

氣液兩相平衡

第23頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

ⅰ飽和蒸氣壓在一定的溫度下，當(dāng)蒸發(fā)的速度等于凝聚的速度，液態(tài)水與它的蒸氣處于動態(tài)平衡，這時(shí)的蒸氣壓稱為水在此溫度下的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。用符號p表示。ⅱ蒸氣壓下降在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)的物質(zhì)以后，達(dá)平衡時(shí)，p溶液總是小于同T下的p純?nèi)軇?，即溶液的蒸氣壓下降。?4頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

第25頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

蒸汽壓下降的原因

純?nèi)軇?/p>

正常

溶液

少

單位時(shí)間內(nèi)逸出液面的溶劑分子數(shù)目減少。第26頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

拉烏爾（Raoult）定律

在一定的溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓，等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?shù)。p

：溶液的蒸氣壓：純?nèi)軇┑恼魵鈮簒A：溶質(zhì)在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)

只適用于稀溶液第27頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

因?yàn)閤A＋xB

＝1,

xA:溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)，xB:溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。在一定溫度下，溶劑為水時(shí)，稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量濃度b成正比。

第28頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月溶液的沸點(diǎn)上升實(shí)驗(yàn)證明：難揮發(fā)物質(zhì)溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。原因：溶液的蒸氣壓下降。ΔTb＝Kb·bKb為沸點(diǎn)上升常數(shù)，與溶劑的本性有關(guān)。解釋:家里的骨頭湯要它沸騰，溫度要高于100攝氏度注：b是溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量濃度（mol/kg）;溶質(zhì)物質(zhì)的量/溶劑的質(zhì)量。第29頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

Tb*

Tb

溶劑

溶液△p△Tb

B101.325

AB’溶液的沸點(diǎn)上升示意圖P/kPat/℃第30頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

溶液的凝固點(diǎn)下降

凝固點(diǎn)：在一定的外壓下，溶液與純?nèi)軇┕腆w具有相同的蒸氣壓時(shí)的溫度，稱為該溶液的凝固點(diǎn)。（固液兩相平衡時(shí)的溫度）。注：溶液的凝固點(diǎn)Tf總是低于純?nèi)軇┑哪厅c(diǎn)。凝固點(diǎn)下降：Kf

為凝固點(diǎn)下降常數(shù)。解釋:海水不易結(jié)冰。第31頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

B'溶液

純水A'

A

B

C

△Tf

△p

TfTf*(273K)T凝固點(diǎn)下降原因：溶液的蒸氣壓下降p/kPa溶液的凝固點(diǎn)下降示意圖t/℃第32頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

幾種溶劑的Kb和Kf值（K·kg·mol-1）29.8250.25.03349.7四氯化碳CCl43.90289.63.07390.9乙酸CH3COOH5.12278.52.53353.15

苯1.86273.150.512373.15水（H2O）KfTfKb沸點(diǎn)/K溶劑第33頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

溶液的滲透壓

擴(kuò)散方向：純水糖水

半透膜液面上升

液面下降純水糖水

第34頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

滲透：溶劑分子通過半透膜自動單向擴(kuò)散的過程稱為滲透。當(dāng)v純水

=v糖水滲透停止。糖水溶液增高的這部分水的靜壓力就是糖水溶液的滲透壓。滲透壓：在一定的溫度下，恰能阻止?jié)B透發(fā)生所需施加的外壓力，稱為該溶液的滲透壓。用符號∏表示。第35頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

計(jì)算公式：∏V=nBRT∏=cBRT≈bBRT

（溶液很稀時(shí)，cB≈bB

）

nB溶質(zhì)的物質(zhì)的量，cB

溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度

R：氣體常數(shù)8.314kPa·L·mol-1·K-1T：熱力學(xué)溫度（絕對溫度）第36頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

稀溶液依數(shù)性的應(yīng)用

分子量的測定第37頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月例題取0.817g苯丙氨酸，溶于50.0g水中，測得凝固點(diǎn)為-0.184℃，求苯丙氨酸的摩爾質(zhì)量。解：△Tf=0.184K=Kf×b0.184K=1.86×(0.817/M)/(5×10-2)kgM=165g/mol第38頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.3膠體溶液1.3.1、溶膠簡介：（1）分散系的分類分子離子分散系：d<1nm蔗糖水、食鹽

膠體分散體系：1nm<d<100nmFe(OH)3、淀粉溶液粗分散體系:d>100nm懸濁液、乳濁液（2）基本特征：多相性、高分散性和熱力學(xué)不穩(wěn)定性（3）制備方法：分散法；凝聚法

第39頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.3.2、溶膠的性質(zhì)（1）光學(xué)性質(zhì)：丁鐸爾效應(yīng)現(xiàn)象：在垂直方向上看到發(fā)光的圓錐體形成原因：溶膠對光的散射Fe(OH)3膠體丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖

光源凸透鏡光錐第40頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）動力學(xué)性質(zhì)（布朗運(yùn)動）布朗運(yùn)動現(xiàn)象：超顯微鏡下看到的無規(guī)則的運(yùn)動。形成原因：分散介質(zhì)的分子不斷地由各個(gè)方向同時(shí)撞擊膠粒。

布朗運(yùn)動第41頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

布朗運(yùn)動產(chǎn)生的原因：

分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動中。分散劑分子對分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。

液體分子對溶膠粒子的撞擊

粗分散系第42頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）電學(xué)性質(zhì)：電泳現(xiàn)象：在外電場作用下的定向移動

電泳：在電場中，分散質(zhì)粒子作定向移動，稱為電泳。

電泳管示意圖

例：Fe(OH)3溶膠向負(fù)極移動,As2S3溶膠向正極移動。直流電第43頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

膠粒帶電的原因：吸附帶電：吸附——一種物質(zhì)分子自動聚集到另一種物質(zhì)表面上的過程。吸附劑——能夠?qū)⑺N物質(zhì)聚集到自己表面上的物質(zhì)。吸附質(zhì)——被聚集的物質(zhì)。注：溶膠粒子電荷的主要來源是從介質(zhì)中選擇性的吸附某種離子。第44頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)（1）Fe(OH)3的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)膠核電位離子

反離子

反離子吸附層

擴(kuò)散層膠粒膠團(tuán)第45頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

（2）Fe(OH)3膠核吸附電位離子的示意圖第46頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

（3）幾種常見溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)注意：因制備溶膠的條件不同，可使膠體粒子帶不同的電荷。如AgCl溶膠：

第47頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2月

AgCl溶膠的制備：

AgNO3+KCl=AgCl+KNO3ⅰ當(dāng)AgNO3過量時(shí)，溶液中有Ag+、NO3-、K+

，分散質(zhì)AgCl優(yōu)先吸附Ag+而帶正電荷。

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

Ag+

分散質(zhì)AgCl第48頁，課件共52頁，創(chuàng)作于2023年2