第二章 化学基础知识[1]1

1、v 2-1 气体气体v 2-2 液体和溶液液体和溶液v 2-3 固体固体v2-1-1 气体分子运动论气体分子运动论v2-1-2 理想气体理想气体v 假设有一种气体，它的分子只有位置而不占有假设有一种气体，它的分子只有位置而不占有体积，是一个具有质量的几何点；分子之间没有相体积，是一个具有质量的几何点；分子之间没有相互吸引力，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞互吸引力，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。不造成动能损失。理想气体（实际气体在高温理想气体（实际气体在高温和低压下比较接近理想气体）和低压下比较接近理想气体）v 描述气体性质的物理量：描述气体性质的物理量：v压力压力(P)

2、 体积体积(V) 温度温度(T) 物质的量物质的量(n)波义尔定律：当波义尔定律：当n和和T一定时，气体的一定时，气体的V与与p成反比成反比 V 1/1/p （21）注意：注意：R的取值，的取值，P、V、n、单位之间关系单位之间关系 2、混合、混合气体分压定律气体分压定律 分压分压: :指在相同温度下混合气体中的某种气体单独占指在相同温度下混合气体中的某种气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压强。（有混合气体的体积时所呈现的压强。（P Pi i表示）表示） 分体积分体积：在相同温度下，组分气体具有和混合气在相同温度下，组分气体具有和混合气体相同压力时所占的体积。（体相同压力时所占的体积。（V

3、Vi i表示）表示）道尔顿分压定律道尔顿分压定律：混合气体的总压等于组成混合气体的总压等于组成混合气体的各气体的分压之和。混合气体的各气体的分压之和。 P总总=pi=p1+p2+p3+ xi= ni/n总总 （212） ni:称为混合气体中某气体的摩尔分数称为混合气体中某气体的摩尔分数. PiV总总=niRT (213) P总总Vi=niRT (214) P总总V总总=n总总RT (215) Pi/ P总总=ni/n总总 Pi=xiP总总 (216) 称为混合气体中某气体的摩尔分数。称为混合气体中某气体的摩尔分数。2、气体分压定律、气体分压定律3、气体扩散定律、气体扩散定律n 英国物理学家格拉

4、罕姆（英国物理学家格拉罕姆（Graham）指出：指出：同温同压下，气体的扩散速度与共密度的平方根同温同压下，气体的扩散速度与共密度的平方根成反比成反比 iui1ABBAuu或或即即（式（式217）u u：表示扩散速度；：表示扩散速度；：表示密度：表示密度3、气体扩散定律、气体扩散定律RTPM由于由于ABBAMMuu（式（式220） 因为同温同压下，气体的密度与其相对分因为同温同压下，气体的密度与其相对分子质量成正比，所以式子质量成正比，所以式(2-17)可以写成：可以写成： 式式(2-20)表示，在同温同压下，气体的扩散表示，在同温同压下，气体的扩散速度与其相对分子质量的平方根成反比。速度与其

5、相对分子质量的平方根成反比。例例2-5例例2-62-1-3 2-1-3 实际气体状态方程式（自学）实际气体状态方程式（自学）2-1-4 气体的液化（自学）气体的液化（自学）气体变成液体的过程叫做液化或凝聚。气体变成液体的过程叫做液化或凝聚。2-1-6 气体分子运动论（自学）气体分子运动论（自学）2-1-5 气体分子的速率分布和能量分布（自学）气体分子的速率分布和能量分布（自学） 2-2 液体和溶液液体和溶液液体的性质：液体的性质： 液体没有固定的外形和显著的膨胀性，液体没有固定的外形和显著的膨胀性，有确定的体积，一定的流动性、一定的掺混有确定的体积，一定的流动性、一定的掺混性、一定的表面张力，

6、固定的凝固点和沸点。性、一定的表面张力，固定的凝固点和沸点。 2-2-1 液体的蒸发液体的蒸发 饱和蒸气所产生的压强叫做饱和蒸气压，简称饱和蒸气所产生的压强叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。蒸气压。1、蒸发过程、蒸发过程2、凝聚过程、凝聚过程3、饱和蒸气压、饱和蒸气压2-2-1 液体的蒸发液体的蒸发图图28 几种液体的蒸气压曲线几种液体的蒸气压曲线2-2-1 液体的蒸发液体的蒸发对同一种液体：对同一种液体：2-2-1 液体的蒸发液体的蒸发lg =12PP)TTTT(2.30RH1212vap（228）（228）称为）称为克劳修斯克劳修斯克拉贝龙方程式克拉贝龙方程式4、蒸发热蒸发热 维持液体恒温恒压下

7、蒸发所必须的热量，称为液体维持液体恒温恒压下蒸发所必须的热量，称为液体的蒸发热。的蒸发热。 在一定的温度和压强下蒸发在一定的温度和压强下蒸发1mol液体所需要的总液体所需要的总热量，称为该液体的摩尔蒸发热。热量，称为该液体的摩尔蒸发热。 不同的液体，分子间作用力不同，蒸发热必不同；不同的液体，分子间作用力不同，蒸发热必不同；同一液体，温度不同，蒸发热也不相同。同一液体，温度不同，蒸发热也不相同。 一般来说，蒸发热越大，液体分子间作用力越大。一般来说，蒸发热越大，液体分子间作用力越大。2-2-1 液体的蒸发液体的蒸发2-2-2 液体的沸点液体的沸点 利用液体沸点随外界气压变化的性质，对于高利用液

8、体沸点随外界气压变化的性质，对于高沸点或加热易分解的物质，可以采用减压蒸馏的方沸点或加热易分解的物质，可以采用减压蒸馏的方法实现分离和提纯的目的。法实现分离和提纯的目的。 从图中可以看从图中可以看出，外界气压升高，出，外界气压升高，液体的的沸点升高；液体的的沸点升高；外界气压下降，液外界气压下降，液体的沸点也随之下体的沸点也随之下降。降。2-2-2 液体的沸点液体的沸点2-2-3 水水2-2-3-1 水的结构水的结构水有一些反常的物理性质：水有一些反常的物理性质：2-2-3-2 水的物理性质水的物理性质一个标准大气压下：一个标准大气压下：水的相图水的相图水的相图水的相图n水的相图：水的相图：水

9、在不同的水在不同的P、T下，其状态不同，根据实验数下，其状态不同，根据实验数据可以绘出水的状态和温度、据可以绘出水的状态和温度、压力之间关系的几何图，叫水压力之间关系的几何图，叫水的状态图，又叫水的相图。的状态图，又叫水的相图。n在水的相图中，有三条线、三在水的相图中，有三条线、三个区及一个点，它们是：个区及一个点，它们是：OA线：水的蒸气压曲线，它代表线：水的蒸气压曲线，它代表水的饱和蒸气压随温度变化的水的饱和蒸气压随温度变化的情况。情况。A 是临界点（是临界点（T=647K，P=2.209107Pa）。）。OB线：冰的蒸气压曲线（升华曲线：冰的蒸气压曲线（升华曲线），代表冰的蒸气压随温度线

10、），代表冰的蒸气压随温度变化的情况。变化的情况。OC线：水的凝固点曲线，代表水线：水的凝固点曲线，代表水的凝固点随压力改变的情况。的凝固点随压力改变的情况。 三条曲线的共同点都是两三条曲线的共同点都是两相处于平衡状态。要维持体系相处于平衡状态。要维持体系的两相平衡状态，必须使体系的两相平衡状态，必须使体系所处的条件（所处的条件（P、T）沿着曲线）沿着曲线变动。因此变动。因此P、T这两个条件中这两个条件中只能自由地改变一个，另一个只能自由地改变一个，另一个则必然随之而确定，否则平衡则必然随之而确定，否则平衡状态会破坏。状态会破坏。水的相图水的相图n 在水的状态图中，三条曲线将平面分成三个区：在水

11、的状态图中，三条曲线将平面分成三个区：n 固相区（固相区（COB）、液相区（）、液相区（COA）、气相区（）、气相区（BOA）。在每个）。在每个区中，都只有一个相，叫做单相区。在单相区中，温度和压力可在一区中，都只有一个相，叫做单相区。在单相区中，温度和压力可在一定范围内自由改变而不会引起旧相消失和新相生成。单相区内的任一定范围内自由改变而不会引起旧相消失和新相生成。单相区内的任一点都是由温度和压力两个条件同时决定的。点都是由温度和压力两个条件同时决定的。n 在水的相图中，在水的相图中，O点是三个相的交点，叫做三相点。该点所对应点是三个相的交点，叫做三相点。该点所对应的温度和压力是固定的（的温

12、度和压力是固定的（T=273.0098K，P=6.105102Pa）。在）。在该条件下，三相共存于平衡体系中，若改变任何一个条件，三相平衡该条件下，三相共存于平衡体系中，若改变任何一个条件，三相平衡即遭破坏。即遭破坏。n注意注意 三相点与通常说的水的冰点不同。三相点是指纯水而言的，三相点与通常说的水的冰点不同。三相点是指纯水而言的，是单组分体系，是指水在它自己的蒸气压（是单组分体系，是指水在它自己的蒸气压（610.5Pa）下的凝固点。）下的凝固点。而冰点是在而冰点是在101.325kPa压力下被空气饱和了的水结冰时的温度。压力下被空气饱和了的水结冰时的温度。水的相图水的相图2-2-3-3 水的

13、化学性质水的化学性质2-2-4 溶液溶液2-2-4-1 溶液的一般概念溶液的一般概念2-2-4-2 溶液的浓度溶液的浓度（1）质量摩尔浓度）质量摩尔浓度（2）物质的量浓度）物质的量浓度（3）质量分数）质量分数bB=溶质溶质B的物质的量的物质的量溶剂的质量溶剂的质量（molkg-1）CB=nBV=溶质溶质B的物质的量的物质的量溶液的体积溶液的体积（molL-1） B=mBm=nBmA（）摩尔分数（）摩尔分数x质质=n质质n液液（）体积分数（）体积分数B=VBV总总xi=1(2-22)或n质质n质质+ n剂剂x质质=对于稀溶液：对于稀溶液：x 剂剂 x 质质，x质质=n质质n质质+ n剂剂n质质n

14、剂剂对于水溶液，对于水溶液，x质质n质质n剂剂=b55.56(2-23)(2-24)K=155.56x质质Kb摩尔分数与质量摩尔浓度的近似关系：摩尔分数与质量摩尔浓度的近似关系：C1V1=C2V22-2-4-3 溶解度原理溶解度原理影响溶解度的因素：影响溶解度的因素：本性本性溶剂溶剂压强压强温度温度液液液相溶液相溶液液固溶解固溶解气气液溶解液溶解（1）本性）本性（2）温度对溶解度的影响）温度对溶解度的影响对气体而言对气体而言P增大增大S增大。增大。n 亨利定律亨利定律 ： Ci=K Pi n Ci为气体在溶液中的浓度，为气体在溶液中的浓度， n Pi为为i气体分压，气体分压，n K为亨利常数。

15、为亨利常数。 （3）压强对溶解度的影响）压强对溶解度的影响2-2-5 非电解质溶液的依数性非电解质溶液的依数性2-2-5-1 蒸气压下降蒸气压下降2-2-5-2 沸点升高沸点升高2-2-5-3 凝固点下降凝固点下降2-2-5-4 渗透压渗透压h渗透压渗透压 与理想气体方程无本质联系。与理想气体方程无本质联系。 ：渗透压；：渗透压；V：溶液体积；：溶液体积；R：气体常数；：气体常数； n： 溶质物质的量；溶质物质的量； c：体积摩尔浓度；：体积摩尔浓度； T： 热力学温度；热力学温度； R :摩尔气体常数摩尔气体常数nRTV mRTcRT 给患者输液的浓度；给患者输液的浓度； 植物的生长；植物的

16、生长； 人的营养循环。人的营养循环。结论：结论： 蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。溶质的本性无关。2-2-5-5 依数性的应用依数性的应用（a）测定物质的摩尔质量）测定物质的摩尔质量例例29 在在26.6gCHCl3中溶解中溶解0.402g难挥发非电解质溶质，难挥发非电解质溶质，所得溶液的沸点升高了所得溶液的沸点升高了0.432K，CHCl3的沸点升高常数为的沸点升高常数为3.63Kk

17、gmol-1，求该溶质的平均分子质量，求该溶质的平均分子质量Mr。（b）制作防冻剂和致冷剂）制作防冻剂和致冷剂例例210 为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点下降为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点下降到到253K，即，即 在实验室中常用食盐和冰的混合物作致冷剂，在一定配比在实验室中常用食盐和冰的混合物作致冷剂，在一定配比时，最低温度可达时，最低温度可达250.6K，氯化钙和水的混合物最低温度可达，氯化钙和水的混合物最低温度可达218K。（c）配制等渗溶液）配制等渗溶液注意：注意：1、浓溶液也有蒸汽压降低、沸点升高、冰点下降的、浓溶液也有蒸汽压降低、沸点升高、冰点下降的现象，但定量

18、关系不准确。现象，但定量关系不准确。2、电解质溶液也存在以上现象，定量关系也不确切。、电解质溶液也存在以上现象，定量关系也不确切。 2-3 固体固体2-3-1 晶体与非晶体晶体与非晶体1、概念：、概念：晶体：固体内部质点呈现规则的空间排列。晶体：固体内部质点呈现规则的空间排列。非晶体：固体内部质点空间排列豪无规则。非晶体：固体内部质点空间排列豪无规则。液体液体固体固体凝固凝固熔化熔化 2、晶体与非晶体的不同点、晶体与非晶体的不同点 （1）可压性和扩散性均不同。可压性和扩散性均不同。 （2）完整晶体有固定的外形，非晶体没有。完整晶体有固定的外形，非晶体没有。 （3）晶体有固定的熔点，非晶体没有。晶体有固定的熔点，非晶体没有。 （4）晶体有各向异性，非晶体则是各向同性的。晶体有各向异性，非晶体则是各向同性的。 根据晶体中有序排列的质点的性质，可以根据晶体中有序排列的质点的性质，可以将晶体分为：将晶体分为：分子晶体分子晶体离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体金属晶体金属晶体气体分子运动气体分子运动波义尔波义尔P、V的单位R值R的单位Pam3PaLatmLmmHgmL8.31438314.30.0820662363Pam3mol -1 K-1或J mol -1 K-1PaL mol -1 K-1atmL mol -1 K-