2015年高中化学竞赛第五章物质的聚集状态课件(共38张PPT).ppt

第五章第五章 物质的聚集状态物质的聚集状态 5.2 5.2 液体和溶液液体和溶液 5.1 5.1 气体气体 5.3 5.3 纯物质系统的相平衡和相图纯物质系统的相平衡和相图 5.4 5.4 等离子体等离子体 一、理想气体 5.1 5.1 气气 体体 （1）理想气体分子间无相互作用 （2）理想气体分子本身不占有体积，可视为质点。 1、理想气体模型的两个假设 实际气体若温度不太低（室温左右）、压强不太 大（1atm左右），可近似为理想气体。 5.1.1 理想气体 2、理想气体状态方程 （1）波义耳定律: 在恒定的温度下，一定量气体的 体积与所受压强成反比。 若T 恒定，则 5.1.1 理想气体 2、理想气体状态方程 （2）查理定律: 在恒定的压强下，一定量气体的体 积与绝对温度成正比。 若 p 恒定，则 （3）阿伏加德罗定律: 在恒定的温度和压强下，如 果气体的分子数相同，则气体的体积也相同。 若 T ，p 恒定，则 5.1.1 理想气体 2、理想气体状态方程 pVpV = = nRTnRT 方程变形，可求一定状态下给定气体的密度： 5.1.1 理想气体 3、摩尔气体常数 R R 当压力的单位为Pa，体积的单位为m3，在标准状况 下（101325 Pa ，273.15 K），实验测得1mol气体的体 积为22.41410-3 m3。据此，根据理想气体状态方程可 求出R R 。 5.1.1 理想气体 3、摩尔气体常数 R R 对应不同的单位，R R 有不同的数值： 若压强单位为kPa，体积单位为L，则R =？ 1 1、分压定律、分压定律 道尔顿（1766 1844）出生 于英国的一个手工业家庭。他本 人的职业一直是乡村小学教师。 从21岁开始业余研究气象学。通 过大量实验的观察和测定，分别 于1801年提出了混合气体分压定 律、1803年的原子论，并自行设 计了一套原子符号。 5.1.2 分压定律和分容定律 道尔顿设计的原子符号 1 1、分压定律、分压定律 (1) 混合气体中各组分气体的分压等于同温度下该气 体单独占有总体积时的压强。 5.1.2 分压定律和分容定律 （2）混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。 nA, nB, nC p, V, T pApCpB 对任一组分 i ,有 pi /p = ni /n = xixi 为组分 i 的摩尔分数 2 2、分容定律（分体积定律）、分容定律（分体积定律） (1) 混合气体中各组分气体的分体积等于同温同压下 该气体单独占有的体积。 5.1.2 分压定律和分容定律 （2）混合气体的总体积等于各组分气体的分体积之和。 nA, nB, nC p, V, T VAVCVB 对任一组分 i ,有 Vi /V = ni /n = xi = pi /p 例：加热KClO3制备O2，生成的O2用排水法收集。在 25，100kPa下，得到的气体体积为250mL。计算 （1）O2的物质的量；（2）干燥O2的体积。 5.1.2 分压定律和分容定律 解 ： （1）O2的物质的量： （2）干燥O2的体积： 气体分子运动论的基本要点： 5.1.3 气体分子运动论 （1）气体由不停地作无规则运动的分子组成。分子本 身占有的体积与气体总体积相比可以忽略。 1 1、气体分子运动论、气体分子运动论 （2）气体分子间相互作用力很小，可以忽略。分子可 视为独立运动。 （3）气体分子间彼此碰撞是完全弹性的，只有碰撞器 壁才产生压强。 （4）气体分子的平均平动能与气体的热力学温度成正 比。 同温同压下，气体的扩散速率与该气体的密度（或 分子量）的平方根成反比。 5.1.3 气体分子运动论 2 2、气体扩散定律、气体扩散定律 气体扩散模拟实验 浓氨水 浓盐酸 5.1.4 实际气体 1 1、实际气体与理想气体的偏差、实际气体与理想气体的偏差 CO2的 p V 图 动画1 动画5 动画4 动画3 动画2 CO2的压缩动画1 CO2的压缩动画2 CO2的压缩动画3 CO2的压缩动画4 CO2的压缩动画5 5.1.4 实际气体 2 2、理想气体状态方程的修正、理想气体状态方程的修正 （1）压缩因子 定义压缩因子 Z： 压缩因子压缩因子 p /p /MPaMPa 5.1.4 实际气体 2 2、理想气体状态方程的修正、理想气体状态方程的修正 （2）范德华方程 当n = 1mol， 与理想气体状态方程比较： 的存在导致 p实 V理想 例： 40时，1mol CO2气体在1.20dm3的容器中，实 验测定其压强为1.97MPa，试分别用理想气体状态方 程和范德华方程计算CO2的压强。 解：（1）用理想气体状态方程计算： 5.1.4 实际气体 （2）用范德华方程计算： 查表，得CO2的a , b 参数分 别为： 5.2 5.2 液体和溶液液体和溶液 一、液体的蒸发和蒸气压一、液体的蒸发和蒸气压 液体的饱和蒸气 压与液体的量无关 ！ 液体蒸发模拟实验液体蒸发模拟实验 5.2 5.2 液体和溶液液体和溶液 几种液体的饱和蒸气压曲线 t / p/kPa 液体的饱和蒸气压 仅与温度和液体的种 类有关，而与液体的 量无关！ 5.2.2 溶液的浓度 1 1，质量分数质量分数 ( (w w B B ) ) ：溶液中溶质的质量与全部溶液的溶液中溶质的质量与全部溶液的 质量之比，无量纲质量之比，无量纲。 2 2，物质的量分数物质的量分数 ( (x x B B ) ) ：溶液中溶质的摩尔数与全部溶液中溶质的摩尔数与全部 溶液的摩尔数之比，无量纲。溶液的摩尔数之比，无量纲。 3 3，物质的量浓度物质的量浓度 ( (c c B B ) ) ：单位体积单位体积 ( (通常为通常为1 1升升) ) 溶液中溶液中 含有溶质的摩尔数。单位：含有溶质的摩尔数。单位：molmolLL-1 -1 4 4，质量摩尔浓度质量摩尔浓度 ( (mm B B ) )：每每10001000克溶剂克溶剂中含有溶质的中含有溶质的 摩尔数。单位：摩尔数。单位：molmolkgkg-1 -1 5.2.3 稀溶液的依数性 一，非电解质稀溶液的依数性：一，非电解质稀溶液的依数性： 1，蒸气压下降 pi : 稀溶液的蒸气压。 pi *: 纯溶剂的蒸气压。 x1 : 溶剂的摩尔分数。 x2 : 溶质的摩尔分数。 稀溶液蒸气压下降实验 5.2.3 稀溶液的依数性 例： 将17.1克蔗糖（C12H22O11）溶于100克水中，求 20 时所得溶液的蒸气压。 解：蔗糖的摩尔质量为342克/摩尔, 查表得20 时纯 水的饱和蒸气压为2.34 kPa 根据根据 5.2.3 稀溶液的依数性 一，非电解质稀溶液的依数性：一，非电解质稀溶液的依数性： 2，稀溶液的沸点上升和凝固点下降 稀溶液的沸点上 升： 稀溶液的凝固点 下降： 5.2.3 稀溶液的依数性 一，非电解质稀溶液的依数性：一，非电解质稀溶液的依数性： 3，稀溶液的渗透压 或者：或者： 利用渗透压数据可求利用渗透压数据可求 物质的摩尔质量。物质的摩尔质量。渗透压演示实验 5.2.3 稀溶液的依数性 例：20时将1.00g某蛋白质样品溶于100g水，测得渗 透压为1.62kPa，试求蛋白质的摩尔质量。 解： 设蛋白质的摩尔质量为M，则摩尔浓度可表示为： 根据：根据： 反渗透与海水淡化反渗透与海水淡化 海水淡化海水淡化 工厂工厂 5.2.3 稀溶液的依数性 二，电解质稀溶液的依数性：二，电解质稀溶液的依数性： 获获首届诺贝尔化学奖的首届诺贝尔化学奖的 范特霍夫范特霍夫 授予化学的诺贝尔授予化学的诺贝尔 奖章反面图案奖章反面图案 5.2.3 稀溶液的依数性 二，电解质稀溶液的依数性：二，电解质稀溶液的依数性： 阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯 18871887年瑞典化学家年瑞典化学家阿阿 仑尼乌斯仑尼乌斯提出了电离理提出了电离理 论，解释了电解质溶液论，解释了电解质溶液 的的“ “反常反常” ”依数性依数性 5.2.3 稀溶液的依数性 二，电解质稀溶液的依数性：二，电解质稀溶液的依数性： 5.3 5.3 纯物质系统的纯物质系统的相平衡和相图相平衡和相图 C C B B D D A A E E F F t t b b t t f f 温温 度度 时间时间 C C B B D D A A E E F F t t b b t t f f 温温 度度 时间时间 冷却曲线示意图 1图2图 ABAB为气体降温，为气体降温，BCBC为气体冷凝，为气体冷凝，CDCD为液体降温为液体降温 ，DEDE为液体凝固，为液体凝固，EFEF为固体降温。为固体降温。 过冷液体 5.3 5.3 纯物质系统的纯物质系统的相平衡和相图相平衡和相图 COCO 2 2 相图相图HH 2 2 OO相图相图 三相点: tt=-56.6; pt=5170kPa 临界点: tc=31.01; pc=7383kPa tt=0.01; pt=0.610kPa tc=373.93; pc=22100kPa 5.4 5.4 等离子体等离子体 1 1、组成、组成 是一种导电流体，其中含有大量带电粒子(包括 正、负离子和电子)及中性粒子(分子、原子) 2 2、特征：、特征：正电荷总数负电荷总数，整体呈正电荷总数负电荷总数，整体呈电中性。电中性。 3 3、产生方法、产生方法 等离子体与普通气体有何区