第一章-物質(zhì)的凝聚狀態(tài)2

授人以魚，不如授人以漁！從某種意義上講，掌握學(xué)習(xí)的方法比掌握知識本身更重要！9/22/20241工科化學(xué)多媒體課件－石建軍工科化學(xué)主講人：

石建軍授課對象：

非金屬專業(yè)05級9/22/20242工科化學(xué)多媒體課件－石建軍§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的溫度。正常沸點(diǎn)（normalboilingpoint）

：外界壓力等于101.3kPa時的沸點(diǎn)。9/22/20243工科化學(xué)多媒體課件－石建軍影響蒸氣壓的因素：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，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)和溶劑的相對含量可變；此外溶液中每個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。9/22/20244工科化學(xué)多媒體課件－石建軍

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)。9/22/20245工科化學(xué)多媒體課件－石建軍

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9/22/20246工科化學(xué)多媒體課件－石建軍例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：9/22/20247工科化學(xué)多媒體課件－石建軍5、滴定度（T待測物/滴定劑）每毫升標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)拇郎y組分的質(zhì)量，用T待測物/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

9/22/20248工科化學(xué)多媒體課件－石建軍根據(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9/22/20249工科化學(xué)多媒體課件－石建軍例題：在酸性溶液中用高錳酸鉀法測定Fe2+時，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)9/22/202410工科化學(xué)多媒體課件－石建軍四、拉烏爾定律

1.定律(Raoult’sLaw,

1887)2.意義:對于二組分溶液來說,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,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，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？9/22/202411工科化學(xué)多媒體課件－石建軍五、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

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,測得每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。9/22/202412工科化學(xué)多媒體課件－石建軍拉烏爾定律和亨利定律的微觀解釋對于溶劑分子，其受力情況和純?nèi)軇r基本相同，則溢出液面進(jìn)入氣相的幾率與純?nèi)軇缀跸嗤捎谌苜|(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)時不相同，其比例系數(shù)也不是純?nèi)苜|(zhì)時的飽和蒸氣壓。9/22/202413工科化學(xué)多媒體課件－石建軍拉烏爾定律和亨利定律的對比拉烏爾定律

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。9/22/202414工科化學(xué)多媒體課件－石建軍理想溶液（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;9/22/202415工科化學(xué)多媒體課件－石建軍下列說法對嗎？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，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，理想溶液是兩者分子間作用力相同的模型。

(2)錯，根據(jù)拉烏爾定律可知。

(3)錯，kB

越大，XB

越小。練習(xí)：9/22/202416工科化學(xué)多媒體課件－石建軍§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9/22/202417工科化學(xué)多媒體課件－石建軍§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）與磁場可作用性可用磁場控制它的位置、形狀和運(yùn)動，同時帶電粒子集體運(yùn)動又可形成電磁場；（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)。9/22/202418工科化學(xué)多媒體課件－石建軍

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，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，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~500K。是在低氣壓、非平衡條件下