大学基础化学课件工科物质的聚集状态.ppt

第五章 物质的聚集状态,5.1 物质的聚集状态概述 5.2 气体 5.3 溶液,掌握内容： 理想气体状态方程、气体的分压定律和分体积定律；基本单元、溶液浓度；基准物质、标准溶液； 熟悉(理解)内容： 晶体结构类型、超临界流体、等离子体、离子液体等的概念 了解内容： 实际气体的状态方程、非电解质溶液、电解质溶液的依数性；胶体、溶胶、凝胶，胶体的稳定性及聚沉作用，晶格及晶格参数。,基 本 要 求,P67-68： 习题3、4、6、7、8,作 业,5.1 物质的聚集状态概述,超临界流体(SCF，supercritical fluid),温度和压力处于临界点以上对应的物质的状态称为超临界流体。,等离子体(plasma),当对气体物质施以高温、放电、电磁场、高能磁场、热核反应等作用时，气态原子可以获得很高的能量，从而被解离成阳离子和自由电子，由于整个体系正、负电荷数相等，故称为等离子体。,离子液体,熔融盐，如熔融状态的NaCl，就是由阴、阳离子组成的液体，称为高温离子液体。,室温离子液体，它在-100200C均呈液体状态，与一般的液态物质不同，它完全是由离子组成的，一般是由有机阳离子和无机阴离子组成。也不同于等离子体，应该是物质的另一种聚集状态。,5.2 气体,5.2.1 理想气体状态方程,理想气体(ideal gases),分子之间没有相互作用 分子本身体积为零的气体,注：低压、高温下的气体可近似按理想气体处理,理想气体状态方程(state equation),pV = nRT,式中：p 气体的压力(Pa),T 热力学温度(K),V 气体的体积(m3),n 气体的物质的量(mol),R 摩尔气体常数(8.314 J mol-1 K-1),若用 m 气体的质量 M 气体的摩尔质量 气体的密度,则,例：一学生在实验室中，在73.3kPa和25C 下收集得250ml某气体。在分析天平上 称量，得气体净质量为 0.118 克。求这 种气体的物质的量和摩尔质量。,16.0 gmol-1,例：为了行车的安全， 可在汽车中装备 上空气袋，防止 碰撞时司机受到 伤害。这种空气 袋是用氮气充胀 起来的，所用的 氮气是由叠氮化 钠与三氧化二铁 在火花的引发下 反应生成的。总 反应是：,6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g) 在25、748 mmHg下，要产生75.0 L的 N2，计算需要叠氮化钠的质量。,131 g,5.2.2 气体的分压定律和分体积定律,气体的分压定律(Law of partial pressure),组分气体,理想气体混合物中的每一种气体,组分气体的分压力,组分气体B在相同温度下单独占有与 混合气体相同体积时所产生的压力,混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和；组分气体的分压大小与它在气体混合物中的摩尔分数成正比,分压定律,p = p1 + p2 + 或 p = pB,pB = xB p = (nB / n) p,例：某容器中含有NH3、O2 、N2等 气体的混合物。取样分析后， 其中 n(NH3) = 0.320mol， n(O2) = 0.180mol， n(N2) = 0.700mol。 混合气体的总压 p = 133.0kPa。 试计算各组分气体的分压。,解： n = n(NH3) + n(O2) + n(N2) = 0.320 + 0.180 + 0.700 = 1.200 mol,p(N2) = p - p(NH3) - p(O2) = 133.0 - 35.5 - 20.0 = 77.5 kPa,分压定律的应用,p(总压) = p (气体) + p (水蒸气),气体的分体积定律(Law of partial volume),组分气体的分体积,组分气体 B 单独存在并具有 与混合气体相同温度和压力 时所占有的体积,混合气体的总体积等于各组分气体的分体积之和；组分气体的分体积大小与它在气体混合物中的摩尔分数成正比,分体积定律,V = V1 + V2 + 或 V = VB,VB = xB V = (nB / n) V,的密度为1.03gcm-3，温度为20。在这种条件下，若维持O2、He混合气中p(O2) = 21kPa，氧气的体积分数为多少？以 1.000 L混合气体为基准，计算氧气的分体积和氦气的质量。 (重力加速度取9.807m/s2),5.2%；52ml；0.63g,5.3 溶液,5.3.1 基本单元及溶液浓度,基本单元(basic cell),系统中的基本组分,分子、原子、离子、电子及其 它粒子或这些粒子的特定组合,注：若物质A在反应中转移的质子数或得 失电子数为ZA时，基本单元常选为,某一特定的过程或反应,溶液的浓度(concentration),物质的量的浓度(amount-of-substance ),单位体积的溶液中所含溶 质基本单元 B 的物质的量,单位：molL-1,质量摩尔浓度(molality),单位质量的溶剂中所含溶质B 的物质的量,单位：molkg-1,摩尔分数(mole fraction),组分B的物质的量占溶液的物质的量的分数,5.3.2 有关浓度的计算,例：在298.15K时，质量分数w(H2SO4) = 9. 47%的硫酸溶液，其密度 = 1.0603 103 kgm-3，在该温度下，纯水的密度 = 997.1 kgm-3。试求： (1) 硫酸的质量摩尔浓度； (2) 硫酸的物质的量的浓度； (3) 硫酸的摩尔分数。,1.067 mol/kg 1.025 mol/L 0.01885,用以直接配制标准溶液或标定溶液的物质,对基准物的要求,纯度高 (99.9%以上),组成(包括结晶水)与化学式相符,性质稳定 不分解，不吸潮，不吸收CO2 不被空气氧化，不失结晶水,5.3.3 标准溶液及其配制,基准物质(norm substance),最好有较