普通化学：第一章 气体和稀溶液

1、 普普 通通 化化 学学 General Chemistry生物化学生物化学海洋化学海洋化学地球化学地球化学宇宙化学宇宙化学营养化学营养化学药物化学药物化学海洋学海洋学医用化学医用化学环境化学环境化学材料化学材料化学农业化学农业化学物理化学物理化学土壤化学土壤化学医学医学环境科学环境科学材料科学材料科学农学农学物理学物理学土壤学土壤学宇宙学宇宙学营养学营养学药学药学生命科学生命科学地质学地质学 化学是一门中心科学 化学化学实用的、创造性的中心科学。实用的、创造性的中心科学。 化学化学与人们的衣食住行、人类社会的发展密切相与人们的衣食住行、人类社会的发展密切相关，与许多其他学科相互交叉，产生许多

2、边缘学科。关，与许多其他学科相互交叉，产生许多边缘学科。 普通化学课程普通化学课程 化学导论（概论）课。化学导论（概论）课。 高等学校非化学化工类专业一门化学基础课，对高等学校非化学化工类专业一门化学基础课，对于实施素质教育、培养创新人才具有重要于实施素质教育、培养创新人才具有重要 作用。作用。 教学内容教学内容: 1. 化学反应基本原理化学反应基本原理(第第15章章); 2. 物质结构基础理论物质结构基础理论(第第67章章)； 3. 配合物配合物(第第8章章)。 几点教学要求几点教学要求 1 1、课前预习，认真听课，记好笔记，及时复习。、课前预习，认真听课，记好笔记，及时复习。 、按时、认真

3、、独立完成作业（、按时、认真、独立完成作业（16开活页），开活页）， 解题规范，解题规范，用量方程表达，公式、数值、单位齐全用量方程表达，公式、数值、单位齐全 A = A A 字迹工整，注意有效数字。字迹工整，注意有效数字。 、有问题及时答疑，地点、有问题及时答疑，地点: : 办工楼办工楼C07-202室。 、认真做好实验，培养实验技能和创新能力。、认真做好实验，培养实验技能和创新能力。 教学参考书教学参考书 1 1、浙江大学普通化学教研室、浙江大学普通化学教研室普通化学（第六版）普通化学（第六版）高等教育出版社高等教育出版社2011、华彤文、华彤文 王颖霞等王颖霞等 普通化学原理（第四版）普

4、通化学原理（第四版） 北京大学出版社北京大学出版社 201320133 3、崔爱莉、崔爱莉 沈光球沈光球 寇会忠寇会忠 李强李强 现代化学基础现代化学基础 （第二版）清华大学出版社（第二版）清华大学出版社 20082008 * *4 4、曲保中曲保中 朱炳林朱炳林 周伟红新大学化学（第三版）周伟红新大学化学（第三版） 科学出版社科学出版社2012 * *5 5、朱裕贞、朱裕贞 顾达顾达 黑恩成黑恩成 现代基础化学（第三版）现代基础化学（第三版） 化学工业出版社化学工业出版社 20102010 6 6、曾政权曾政权 甘孟瑜甘孟瑜 等大学化学（第三版）等大学化学（第三版） 重庆大学出版社重庆大学出

5、版社20072007 教学参考书教学参考书 7 7、同济大学、同济大学 无机与普通化学教研室编无机与普通化学教研室编 普通化学普通化学 高等教育出版社高等教育出版社20048、强亮生、强亮生 徐崇泉徐崇泉 等等 工科大学化学工科大学化学 （第二版）（第二版） 高等教育出版社高等教育出版社 20099 9、西安交通大学、西安交通大学 曹瑞军曹瑞军 大学化学（第二版）大学化学（第二版） 高等教育出版社高等教育出版社 2008 1010、申泮文主编申泮文主编 近代化学导论近代化学导论 （第二版）（第二版）高等教育出版社高等教育出版社 2009*11、马家举、马家举 等编等编 普通普通化学（第二版）化

6、学（第二版） 科学出版社科学出版社2012*12、廖家耀、廖家耀 等编等编 普通普通化学化学 科学出版社科学出版社2012 1.1 气体定律气体定律第一章第一章 气体和稀溶液气体和稀溶液 1.2 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 1.1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程1.1.2 气体的分压定律气体的分压定律1.1 气体定律气体定律气体的基本特征： 具有可压缩性和扩散性。 理想气体(ideal gas) ： 气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。 描述理想气体压力、体积、温度和物质的量之间关系的方程式称为理想气体状态方程。1.1.1 理想气体状态方程理

7、想气体状态方程 pV = nRT R摩尔气体常数在p =101.325 kPa, T=273.15 K （标准状况）n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.41410-3 m3nTpVR R=8.314 kPaLK-1mol-1理想气体状态方程理想气体状态方程(state equation)：11KmolJ 314. 8K 15.273mol 1.0m 1022.414Pa 10132533 人们将符合理想气体状态方程的气体称为理想气体。 理想气体实际上并不存在。 可以把温度不太低、压力不太高的真实气体当做理想气体处理。 例1-1 某氧气钢瓶的容积为40.0L，27时氧气的压力为1

8、0.1MPa。计算钢瓶内氧气的物质的量。 解：V = 40.0 L = 4.0010-2 m3， T = (27+273.15) K = 300.15 K p = 10.1 MPa = 1.01107 Pa由 pV = nRT 得：RTpVn mol 162K 15.300Kmol 8.314Jm 1000. 4Pa 1001. 11 -1 -3271. 计算p，V，T，n中的任意物理量2. 确定气体的摩尔质量MmnM = Mr gmol-1 理想气体状态方程的应用：理想气体状态方程的应用：pVmRTM RTMmpV nRTpV pV = nRT =RTpMpVmRTM = m / VpRTM

9、3. 确定的气体密度组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体(components gases) 。分压： 组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压(partial pressure) 。VRTnpBB 1.1.2 气体的分压定律气体的分压定律（Dalton）分压定律 (law of partial pressure) ： 混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pB VnRTp ,2211VRTnpVRTnpVRTnnVRTnVRTnp2121 n =n1+ n2+ 分压的计算：x B B的摩

10、尔分数VRTnpBBBBBxnnppVnRTp pxpnnpBBB 例1-2 某容器中含有NH3、O2 、N2等气体。其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合气体的总压为133kPa。试计算各组分气体的分压。解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700mol35.5kPakPa0 .133200. 1320. 0pnnp33NH)NH(p(N2) = p p(NH3)p(O2) = (133.035.520.0) kPa = 77.5 kPapnnp)O()O(220

11、.180133.0kPa20.0kPa1.200分体积： 混合气体中某一组分气体B的分体积VB是该组分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。pRTnVBBV = V1 + V2 + pRTnVBBBBVV或pnRTpRTnpRTnV21BBBnnVV B的体积分数ppBBVVxppBBBB,pRTnn21 例1-3 某一煤气罐在27时气体的压力为600 kPa ，经实验测得其中CO和H2的体积分数分别为0.60和0.10。计算CO和H2的分压。解：根据，p(CO) = 0.60600kPa = 3.6102 kPap(H2) = 0.10600kPa = 60 kPappBB1

12、.2.2 稀溶液的依数性稀溶液的依数性1.2 稀溶液的依数性稀溶液的依数性1.2.1 溶液的浓度溶液的浓度1.2.1 溶液的浓度溶液的浓度1. 物质的量浓度2. 质量摩尔浓度 3. 质量分数1BBLmol,单位：Vnc1ABBkgmol,单位：mnb1 ,BB单位：mmw 4. 摩尔分数5. 质量浓度1 ,BB单位：nnx 11BBLmgLg,或单位：Vm1. 溶液的蒸气压下降1.2.2 稀溶液的依数性稀溶液的依数性(1)液体的蒸气压 在一定温度下，将纯液体引入真空、密闭容器中，当液体的蒸发与凝聚速率相等时，液面上方的蒸气所产生的压力称为该液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。 记作：p*，单位：Pa

13、或kPa。O(g)H O(l)H22 t/ p*/kPa t/ p*/kPa t/ p*/kPa 0 0.610 6 5 0.871 9 10 1.227 9 20 2.338 5 30 4.242 3 40 7.375 4 50 12.333 6 60 19.918 3 70 4.242 3 80 7.375 4 90 12.333 6100 101.324 7表1-1 不同温度下水的蒸气压* 同一种液体，温度升高，蒸气压增大。 * 相同温度下，不同液体的蒸气压不同。 相同温度下不同液体的蒸气压：1. 乙醚2. 正己烷3. 乙醇4. 苯5. 水 物质的蒸气压 温度关系图 液体的沸点 当液体的

14、蒸气压等于外界大气压时，液体沸腾，此时的温度称为该液体的沸点。 通常所说的沸点是指大气压为101.325kPa 时液体的正常沸点。p*纯溶剂的蒸气压p 溶液的蒸气压。实验表明 p (1)(4)(3)。解：蒸气压由低到高的顺序为(2)(1)(4)(3) 。沸点由低到高的顺序为(3)(4)(1)(2)。凝固点由低到高顺序为(2)(1)(4)(3)。【阅读材料阅读材料】有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则1.有效数字(significant figure)定义： 指实际能测到的数字。构成: 全部准确数字+最后一位估计的可疑数字。 如滴定管读数23.45mL，23.4是准确的，而第四位5可能是4也

15、可能是6，虽然是可疑的，但又是有效的。 例如： 分析天平(称至0.1mg): 12.8218g(6) ,0.2338g(4) 千分之一天平(称至0.001g): 0.234g(3) 1%天平(称至0.01g): 4.03g(3), 0.23g(2) 台秤(称至0.1g): 4.0g(2), 0.2g(1) 滴定管(量至0.01mL):26.32mL(4), 3.97mL(3) 容量瓶:100.0mL(4),250.0mL (4) 移液管:25.00mL(4); 量筒(量至1mL或0.1mL):25mL(2), 4.0mL(2) 数字前0不计,数字后计入 : 0.02450 数字后的0含义不清楚

16、时, 最好用指数形式表示 : 1000 ( 1.0103 ，1.00103 ,1.000 103 ) 自然数可看成具有无限多位数(如倍数关系、分数关系)；常数如 亦可看成具有无限多位数， pH、pKa、pKb、lgK等对数值的意义。,e 关于关于有效数字的有效数字的几项规定几项规定2.有效数字的修约有效数字的修约（1）修约）修约(rounding)规则规则 四舍六入五留双具体作法：当尾数4时舍弃；当尾数6时进位；当尾数=5时,5前面为偶数者舍弃，为奇数者进位，总之保留偶数。例如： 将下列数字修约成4位有效数字：0.5266610.245210.235010.24500.5267 10.2410.2410.2410.24400110.24（2）在修约有效数字时，只能一次修约到所需位数。与“四舍五入”比较该规则的优点： 避免数据偏向一边的缺点，避免引入系统的舍入误差。例如将0.1749修约成2为有效数字，应为0.17。3.有效数字的运算有效数字的运算（1）加减法）加减法 保留有效数字的位数，以绝对误差最大即以小数点后位数最