第一章-物质状态

1、第一章 物质状态 o 1.1 气气 体体o 1.2 溶溶 液液o 1.3 胶胶 体体 溶溶 液液1.1 气气 体体o 1.1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程o 1.1.2 道尔顿分压定律道尔顿分压定律1.1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程o 理想气体：忽略分子的大小和分子间的作用力o 理想气体状态方程：pV= nRT R：摩尔气体常数，：摩尔气体常数，8.314 J mol-1 K-1 Pa m3 mol-1 K-1； kPa L mol-1 K-1 o 实际气体处于低压（低于数百千帕）、高温（高于273K）的情况下，可以近似地看成理想气体压力（P）体积（V）摩尔气体常数（R）帕斯

2、卡（Pa）米3（m3）8.3143 Jmol-1k-1帕斯卡（Pa）升（L）8314.3 PaLmol-1k-1大气压（atm）升（L）0.08206 atmLmol-1k-1毫米汞柱（mmHg）毫升（ml）62363 mmHgmlmol-1k-1 表 1 1 理想气体状态方程式的R值R叫摩尔气体常数，当n（mol）和 T（K）确定后，R值随P、V所用单位不同而异，见表 1 1o 气体状态方程式的另一些形式： RTpMRTMmpV m 质量(kg) ； M 摩尔质量(kg mol-1) 密度（kg m-3） 例：例：一学生在实验室中，在73.3kPa和25下收集得250mL某气体，在分析天平上

3、称量，得气体净质量为0.118g，求气体的相对分子质量。 解：解：113330 .16100 .16102503 .73)27325(314. 810118. 0molgMmolkgpVmRTMRTMmpV相对分子质量为相对分子质量为16.0 例：例：在1000和97kPa压力下，硫蒸气的密度是0.5977gL-1。试求：（1）硫蒸气的摩尔质量，（2）硫蒸气的化学式。 解解: ( 1 )RTpM113333mol2g.65molkg102 .651097)1000273(314. 810105977. 0pRTM03.232.072 .65)2(硫蒸气的化学式为硫蒸气的化学式为S21.1.2

4、道尔顿分压定律道尔顿分压定律o 由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子间的作用力很小，所以气体具有两大特征，即扩散性扩散性和可压缩性和可压缩性，任何气体都可以均匀充满它所占据的容器。o 如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容器中，各种气体如同单独存在时一样充满整个容器。o 分压力：分压力：在相同温度下，混合气体中某组分气体单独占有混合气体的容积时所产生的压力。 气体状态方程式不仅适用于单一气体，而且也适用于混合气体。这是因为混合气体中的组分气体若相互不起化学反应，则如同单独存在一样，混合的非常均匀，都充满整个容器。2NP2HP22NHPPP总o 公式：pi V = ni RT o 道

5、尔顿分压定律：道尔顿分压定律：混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和o 公式：p = p1 + p2 + = VnRTVRTnpiiiip 式中：n为混合气体的总量。可见理想气体状态方程不仅适用于某一纯净气体，也适用于混合气体。o pi V = ni RT pV = nRT 两式相除得： iiixnnpp xi： i 组分气体的摩尔分数 则：则：pi = xi p 即：即：混合气体中某组分气体的分压力等于该组混合气体中某组分气体的分压力等于该组 分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。1-2 溶液1、基本概念体系所要研究的对象。 环境体系周围与体系有密切关系

6、的部分。 相 体系中化学性质与物理性质完全相同的任何均匀部分。2、分散体系分散体系一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系。 分散质（相）被分散的物质。 分散剂（介质）容纳分散质的物质。 分散质分散剂3、分散体系的分类（、分散体系的分类（按分散质颗粒大小分类） （1） 真溶液：d 1 nm性质：粒子扩散速度快、能透过滤纸及半透膜，普通显微镜及超显微镜都不能看见。 举例： 蔗糖水、食盐（2）胶体分散体系： 1 nm d 100nm性质：粒子不扩散，不能透过滤纸及半透膜， 一般显微镜下能看见。 举例：悬浊液、乳浊液。4、基础运算（1）物质的量 物质的量是表示组成物质的基本单元数目的多少的物理量

7、。 物系所含的基本单元数与0.12kgC12的原子数目相等(6.0231023 阿伏加德罗常数L)，则为1mol。（2）量度方法名称定义数学表达式单位物质的量浓度molL-1质量分数量纲为1质量浓度gL-1物质的量分数量纲为1VBnBc)()(mmBwB)(VBmB)()(nBnBx)()(3)浓度之间的相互换算5、稀溶液的依数性 （1）溶液的性质 与溶质本性有关，如酸碱性、导电性、颜色等。 与溶质本性无关，只与溶质的数量有关。ABmBnmBnVBnBcBMBVBMmVBnBc)()()()()()()()()(（2）依数性定义：只与溶质粒子的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性。依

8、数性是指： 溶液的蒸气压下降 溶液的沸点上升 溶液的凝固点下降 溶液具有渗透压（3） 溶液的蒸气压下降 纯水的蒸气压示意图纯水的蒸气压示意图蒸发蒸发 H2O(l) H2O(g) 凝聚凝聚 气液两相平衡气液两相平衡 饱和蒸气压 在一定的温度下，当蒸发的速度等于凝聚的速度，液态水与它的蒸气处于动态平衡，这时的蒸气压称为水在此温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。用符号 p 表示。 蒸气压下降 在纯溶剂中加入难挥发的物质以后，达平衡时，p溶液溶液总是小于同 T 下的p纯溶剂纯溶剂 ，即溶液的蒸气压下降。 （4）拉乌尔（Raoult）定律： 在一定的温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压，等于纯溶剂的蒸气压

9、乘该溶剂在溶液中的摩尔分数。p ：溶液的蒸气压 P 0 ：纯溶剂的蒸气压 XA ：溶剂在溶液中的摩尔分数)()(1)()()()(00BxAppBxAxAxApp因为 xAxB 1 则 PP 0 （1 xB） P 0 P 0 xB所以 P P 0 P P 0 xB 在一定温度下，溶剂为水时，稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔质量浓度m(B)成正比。 )()(5 .55)(0BmKBmApp（5）溶液的沸点上升 实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。原因：溶液的蒸气压下降。TbKb m(B) Kb 为沸点上升常数，与溶剂的本性有关。解释:高山上饭煮不熟注：m(B)是溶质的摩尔质量浓度（

10、mol/kg）;溶质物质的量/溶剂的质量。溶液的沸点上升示意图溶液的沸点上升示意图Tb* T b 溶溶剂剂 溶溶液液温度温度 pTb B101.3kpa101.3kpa AB 蒸气压蒸气压 p/kpa（6）溶液的凝固点下降 凝固点：在一定的外压下，溶液与纯溶剂固体具有相同的蒸气压时的温度，称为该溶液的凝固点。（固液两相平衡时的温度）。注：溶液的凝固点注：溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点Tf* 。凝固点下降： Kf 为凝固点下降常数解释: 海水不易结冰fffTTT0)()(BmKTBmKTffbb几种溶剂的几种溶剂的K Kb b和和K Kf f值（值（K Kkgkgm

11、olmol-1 -1）29.8250.25.03349.7四氯化碳四氯化碳CCl43.90289.63.07390.9乙酸乙酸CH3COOH5.12278.52.53353.15 苯苯1.86273.150.512373.15水水H2OKfTfKb沸点沸点/K溶剂溶剂（7）溶液的渗透压 扩散方向：纯水扩散方向：纯水 糖水糖水 半透膜半透膜液面上升液面上升 液面下降液面下降纯水纯水糖水糖水 渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水 = v糖水渗透停止。糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。 渗透压：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需施加的外压力，称为该溶液的渗

12、透压。用符号表示。1.3 胶体溶液胶体溶液 1、溶胶简介：、溶胶简介：（1）分散系的分类）分散系的分类真溶液： d 1 nm 蔗糖水、食盐 胶体分散体系：1 nm d 100nm 悬浊液、乳浊液 （2）基本特征：）基本特征： 多相性、高分散性和热力学不稳定性（3）制备方法：）制备方法： 分散法；凝聚法2、溶胶的性质、溶胶的性质（1）光学性质：丁达尔效应 现象：在垂直方向上看到发光的圆锥体形成原因：溶胶对光的散射 溶液粒子直径一般不超过1 nm，胶体粒子介于溶液中溶质粒子和浊液粒子之间，其直径在1100 nm。小于可见光波长（400 nm700 nm）Fe(OH)3胶体丁达尔效应示意图丁达尔效应

13、示意图 光源光源凸透镜凸透镜光锥光锥（2）动力学性质（）动力学性质（布朗运动）布朗运动布朗运动 现象：超显微镜下看到的无规则的运动。 形成原因：分散介质的分子不断地由各个方向同时撞击胶粒。 布朗运动布朗运动布朗运动产生的原因： 分散质粒子本身处于不断的热运动中。分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。 液体分子对溶液体分子对溶 胶粒子的撞击胶粒子的撞击 粗分散系粗分散系（3）电学性质：电泳 现象：在外电场作用下的定向移动 电泳： 在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。 电泳管示意图电泳管示意图 直流电直流电例：Fe(OH)3溶胶向负极移动, As2S3溶胶向正极移动。胶粒带电的原因：吸附带电：吸

14、附吸附一种物质分子自动聚集到另一种物质表面上的过程。 吸附剂吸附剂能够将他种物质聚集到自己表面上的物质。 吸附质吸附质被聚集的物质。注：溶胶粒子电荷的主要来源是从介质中选择性的注：溶胶粒子电荷的主要来源是从介质中选择性的吸附某种离子。吸附某种离子。3、胶团结构、胶团结构（1）Fe(OH)3的胶团结构ClCl)(FeO)OH(Fe-3xxnnxm胶核电位离子 反离子 反离子吸附层 扩散层胶粒胶团（2）Fe(OH)3胶核吸附电位离子的示意图胶核吸附电位离子的示意图HH)(HSSAs:SAs3232xxnnxm溶胶HH)(HSiOSiOH:-332xxnnxm硅酸溶胶KK)(ClAgCl:AgClx

15、xnnxm负溶胶（3）几种常见溶胶的胶团结构注意注意：因制备溶胶的条件不同，可使胶体：因制备溶胶的条件不同，可使胶体粒子带不同的电荷。如粒子带不同的电荷。如AgCl溶胶：溶胶： AgCl溶胶的制备：溶胶的制备： AgNO3 + KCl = AgCl +KNO3当当AgNO3过量时，溶液过量时，溶液中有中有Ag+、NO3- 、K+ ，分，分散质散质AgCl 优先吸附优先吸附Ag+而而带正电荷。带正电荷。 Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ Ag+ 分散质分散质AgCl33NONO)(AgAgCl:AgCl

16、xxnnxm正溶胶KCl过量时，溶液中有过量过量时，溶液中有过量的的K+、Cl-、NO3- ，溶胶粒子优，溶胶粒子优先吸附先吸附Cl- 而带负电荷。而带负电荷。Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-分散质分散质AgCl若是等物质的量进若是等物质的量进行反应，则不能形成行反应，则不能形成溶胶。溶胶。 KK)(ClAgCl:AgClxxnnxm负溶胶4、溶胶的稳定性和聚沉（1）溶胶的稳定性热力学不稳定体系 总趋势是稳定的动力学稳定体系溶胶稳定性的原因： 胶粒带有同种电荷，相互排斥 。 胶粒的溶剂化膜阻止了胶粒之间的直接接触。 布朗运

17、动。（2）溶胶的聚沉定义：分散质粒子合并变大，最后从分散剂中分离出来的过程称为聚沉或凝结。溶胶聚沉后外观呈现浑浊。 破坏胶粒稳定性的两个因素，就可使溶胶聚沉。 促使胶体聚沉的方法有： 加入电解质；（研究最多应用最广）； 加入带相反电荷的胶体； 长时间加热。电解质对溶胶的聚沉聚沉的原因： 加入电解质后，吸附层的反离子增多， 胶粒所带电荷大大减少，排斥力减弱，使胶粒合并成大颗粒而聚沉。电解质聚沉的规则： 带相反电荷的离子对溶胶的聚沉起主要作用。 离子的聚沉能力随着离子价数的升高而显著增加 KCaAl23 同价离子的聚沉能力随着离子水化半径的增大而减小。同价离子的聚沉能力随着离子水化半径的增大而减小。