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2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍1§1.3液體和溶液一、液體的蒸發(fā)和蒸氣壓
蒸發(fā)(evaporation):
液體變化氣體(蒸氣)的過程。
凝聚(condensation):氣體(蒸氣)變?yōu)橐后w的過程。
飽和狀態(tài):蒸發(fā)和凝聚速率相等的平衡狀態(tài)。
飽和蒸氣(saturatedvapor):飽和狀態(tài)時(shí)的蒸氣。
(飽和)蒸氣壓(vaporpressure):飽和蒸氣的壓力。
沸點(diǎn)
(boilingpointTb)
:蒸氣壓等于外界壓力時(shí)的溫度。
正常沸點(diǎn)(normalboilingpoint)
:外界壓力等于101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)。2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍2
影響蒸氣壓的因素:溫度,外壓,物種,分散度。二、溶液的一般概念
溶液(solution)(或液態(tài)混合物)
一種物質(zhì)以分子或離子的狀態(tài)均勻地分布在另一種物質(zhì)中得到的分散系統(tǒng),有時(shí)亦稱液態(tài)混合物。
通常把量少的稱為溶質(zhì)(solute),量多的稱為溶劑(solvent)。水是最常用的溶劑,水溶液也簡(jiǎn)稱為溶液。酒精、汽油等也可作為溶劑,所得溶液稱為非水溶液。
形成溶液時(shí),往往有能量和體積的變化,表示著溶劑和溶質(zhì)間有某種化學(xué)作用發(fā)生,故溶液與化合物相似。但化合物有一定組成,溶液中溶質(zhì)和溶劑的相對(duì)含量可變;此外溶液中每個(gè)成分還多少保留著原有的性質(zhì),因此溶液又和混合物有些相似。2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍3
溶液是介于化合物和混合物之間的一種狀態(tài)。
所有溶液都具有下列特性:
(1)均勻性;(2)無沉淀;(3)組分皆以分子或離子狀態(tài)存在。但最根本的特性是:它是熱力學(xué)穩(wěn)定的系統(tǒng)。三、溶液濃度的表示方法1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)(wB)
溶質(zhì)的質(zhì)量在全部溶液的質(zhì)量中所占的分?jǐn)?shù)2、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(摩爾分?jǐn)?shù))(xB或yB
)
某一溶質(zhì)的物質(zhì)的量與全部溶質(zhì)和溶劑的物質(zhì)的量之比,稱為該溶質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍4
設(shè)n1和n2分別為溶液中溶劑和溶質(zhì)的物質(zhì)的量,溶劑和溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)分別為x1和x2,則:
溶質(zhì)和溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)之和應(yīng)等于1。3、物質(zhì)的量濃度(cB)
用每立方分米溶液或每升溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量來表示的溶液濃度稱物質(zhì)的量濃度,用符號(hào)cB或[]表示。4、質(zhì)量摩爾濃度(bB)1kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量,稱為質(zhì)量摩爾濃度。在濃度很稀的水溶液中,b和c近似相等。舉例說明2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍5例1:計(jì)算含HCl37.0%,密度l.19g
mL-1的濃鹽酸的物質(zhì)的量濃度和質(zhì)量摩爾濃度。
解:物質(zhì)的量濃度:2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍65、滴定度(T待測(cè)物/滴定劑)
每毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)拇郎y(cè)組分的質(zhì)量,用T待測(cè)物/滴定劑表示。單位:g/ml。
如TFe/KMnO4=0.005682g/ml,TFe2O3/KMnO4=0.008123g/ml即表示1ml的KMnO4溶液相當(dāng)于0.005682g的鐵和0.008123g的三氧化二鐵。
已知標(biāo)準(zhǔn)溶液的物質(zhì)的量濃度,可求其滴定度T。對(duì)任意一反應(yīng)
aA+bB====lL+mM
設(shè)A為被滴定物,B為滴定劑,MA為被滴定物的摩爾質(zhì)量。則有:TA/B=
10-3cBMA
2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍7
根據(jù)滴定度定義,設(shè)任一化學(xué)反應(yīng)如下,可得:
aA+bB====lL+mMnAnB
舉例說明2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍8例題:在酸性溶液中用高錳酸鉀法測(cè)定Fe2+時(shí),KMnO4溶液的濃度是0.02484,求用(1)Fe;(2)Fe2O3;(3)FeSO4
7H2O表示的滴定度。已知:Fe、Fe2O3、FeSO4
7H2O的摩爾質(zhì)量分別為55.847、159.69和278.02(g/mol)
解:MnO4-+8H++5Fe2+===5Fe3++Mn2++4H2O
5Fe2O3——2MnO4-;FeSO4
7H2O——MnO4-;
(1)TFe/KMnO4=5
55.847
0.02484
10-3=6.936
10-3(g/ml)
(2)TFe2O3/KMnO4=5/2
159.69
0.02484
10-3=9.717
10-3(g/ml)
(3)TFeSO4.7H2O/KMnO4=5
278.02
0.02484
10-3=3.453
10-2(g/ml)2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍9四、拉烏爾定律1.定律(Raoult’sLaw,1887)2.意義:對(duì)于二組分溶液來說,3.適用條件:A.適用于稀溶液中的溶劑;B.適用于理想液態(tài)混合物中任一組分.例題已知298.15K時(shí),純水的飽和蒸氣壓為3.17kPa,求在該溫度下,0.25kg水中含有甘油4.3x10-3kg的溶液的蒸氣壓,已知甘油的摩爾質(zhì)量為92.0x10-3kg.mol-1.解
平衡時(shí),稀溶液中溶劑A在氣相中的蒸氣分壓pA等于同一溫度下,該純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮簆A與該溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)xA的乘積。思考:
該式的物理意義是什么?2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍10五、亨利定律1.定律:(Henry’sLaw,1803)kx,B:亨利常數(shù)(單位,Pa),其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)
定,與溶劑、溶質(zhì)的本性有關(guān),還與溫度、壓力及濃度表示方法有關(guān).2.說明:拉烏爾定律適用于稀溶液中溶劑;
亨利定律適用于稀溶液中的揮發(fā)性
溶質(zhì),但在氣液兩相中的分子狀態(tài)必須相同。pA是溶劑的蒸氣壓,pB是指溶質(zhì)在液
體上方蒸氣中的平衡分壓;兩定律表達(dá)式相似,但比例常數(shù)意義
不同.例題在298.15K,但當(dāng)氧的分壓為23.3kPa時(shí),測(cè)得每1.0×10-3m3水中溶解氧的量為9.5×10-6kg,試求在298.15K,空氣中的氧溶于水中的量為多少?解(1)(2)
一定溫度下,稀溶液中揮發(fā)性溶質(zhì)B在平衡氣相中的分壓力pB與該溶質(zhì)B在平衡液相中的摩爾分?jǐn)?shù)xB成正比。2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍11拉烏爾定律和亨利定律的微觀解釋
對(duì)于溶劑分子,其受力情況和純?nèi)軇r(shí)基本相同,則溢出液面進(jìn)入氣相的幾率與純?nèi)軇缀跸嗤?,但由于溶質(zhì)的存在,溶劑在液面上占總分子數(shù)的分?jǐn)?shù)由1下降到x1,則蒸發(fā)速率按比例下降,因此溶劑的飽和蒸氣壓下降。純?nèi)軇﹛1=1
溶劑x1<1p1=p1*p1=p1*·x1
對(duì)于溶質(zhì)分子,由于周圍基本上是溶劑分子,則其受力情況和純?nèi)苜|(zhì)時(shí)不相同,其比例系數(shù)也不是純?nèi)苜|(zhì)時(shí)的飽和蒸氣壓。2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍12拉烏爾定律和亨利定律的對(duì)比拉烏爾定律
亨利定律
P*氯仿kx,B丙酮氯仿x氯仿→
拉烏爾定律和亨利定律是研究液態(tài)混合物或溶液的組成與飽和蒸氣壓的關(guān)系。2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍13
理想溶液(理想液態(tài)混合物)1.理想液態(tài)混合物的定義液態(tài)混合物中任一組分在全部組成范圍內(nèi)都符合拉烏爾定律.2.形成理想混合物的必要條件
各組分的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)必須完全相似,即各組分之間的分子間作用力完全相同。3.幾個(gè)實(shí)例a.同位素構(gòu)成的化合物如:H2O和D2O;b.相鄰的同系物如:苯和甲苯;正己烷和正丁烷c.旋光異構(gòu)體如:不同構(gòu)象的多鹵代甲烷;2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍14下列說法對(duì)嗎?為什么?
(1)自然界中沒有真正的理想氣體和理想溶液,因?yàn)閮烧叨际欠肿娱g無作用力的模型。
(2)當(dāng)溫度一定時(shí),純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮涸酱?,溶劑的液相組成也越大。
(3)在一定的溫度和同一溶劑中,某氣體的亨利系數(shù)越大,則此氣體在該溶劑中的溶解度越大。答案:(1)錯(cuò),理想溶液是兩者分子間作用力相同的模型。
(2)錯(cuò),根據(jù)拉烏爾定律可知。
(3)錯(cuò),kB
越大,XB
越小。練習(xí):2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍15§1.4固體
固體的分類:晶體和非晶體(無定形物質(zhì))
在本書“化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)”中講解2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍16§1.5等離子體及其應(yīng)用
等離子體(Plasma):帶電粒子密度達(dá)到一定程度(如>0.1%)的電離氣體。由電子、原子、離子、分子或自由基等粒子組成。
等離子體的基本特性:(1)導(dǎo)電性由于存在自由電子和帶正電荷的離子,所以等離子體有很強(qiáng)的導(dǎo)電性;(2)電中性粒子所帶正負(fù)電荷總數(shù)相等;(3)與磁場(chǎng)可作用性可用磁場(chǎng)控制它的位置、形狀和運(yùn)動(dòng),同時(shí)帶電粒子集體運(yùn)動(dòng)又可形成電磁場(chǎng);(4)活潑的反應(yīng)性由于等離子體空間富集了離子、電子、激發(fā)態(tài)的原子、分子及自由基,因此產(chǎn)生相應(yīng)的高活性物種,易于參加各種化學(xué)反應(yīng)。2023/10/11工科化學(xué)多媒體課件-石建軍17
等離子體的分類——依據(jù)粒子溫度分類
設(shè)等離子體中離子溫度為Ti
;中性重粒子溫度為Tg的;電子溫度為Te。
宏觀溫度主要取決于離子溫度Ti和中性重粒子溫度Tg。
當(dāng)Te=Ti時(shí),稱熱等離子體或高溫等離子體。
由于氣體分子與電子反復(fù)劇烈碰撞,使整個(gè)氣體與電子溫度達(dá)到平衡,其溫度可達(dá)到5
103K~2
104K。這種等離子體一般是在高氣壓(大氣壓水平)、平衡條件下獲得的,所以又稱高壓平衡等離子體。
當(dāng)Te>Ti時(shí),稱冷等離子體或低溫等離子體。
這類等離子體中,大部分氣體粒子仍為中性,電子溫度可以高達(dá)104K以上,而氣體或離子溫度卻可低到300K~5
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