无机及分析化学课件-第一章气体和溶液

无机及分析化学主讲教师：邓安平邮件地址：无机及分析化学（第四版）大学《无机及分析化学》编写组答疑时间间，地点实验作业参考书（第三版）（第六版）１ 《化学原理》（上、下册） 华彤文等译，•２ 《普通无机化学》 （第二版）严宣申等编３ 《无机化学》（上、下册）

（第三版）师范大学等编４ 《无机化学》（上、下册）大学等编５ 《Chemical Principle》•Masterton,Slowinski,Stanitski第一章

气体和溶液请有关分子、原子、元素等概念单质、化合物、元素和单质的关系、同素异形体、同位素等。国际单位制：米、千克、秒（m、kg、s），公制为基础，（The

International

Systemof

Unite），即SI制。物质的量及其单位－摩尔mol物质的基本单元数与0.012kg12C的原子数目相等。6.023×1023阿弗加德罗常数，必须指明基本单元是什么，如原子、分子、电子等。原子量、分子量的概念原子量与核素质量的关系等第一节

气

体１－1气体的通性物质存在的状态物质：固、液、气等离子态中子态，如CO2、水；对于纯物质，低温下高温下汽化，

等。2

气

体基本特征：对于气体的基本特征是扩散性

和压缩性。

中蓝墨水扩散；气体臭鸡蛋味的扩散；花香、香水。压缩：打气筒。对于膨胀，可以到无限、宇宙。气体与固体和液体显著不同之处在于它的体积随温度和压力发生明显的变化。系的因此，对气体的压力－体积－温度关常是化学中的一个重要的部分。3理想气体的状态方程••对于一定量的气体，如H2PV=

nRT其中：P 压力；V 体积；n 气体摩尔数；T

绝对温标（开尔文Kelvin温标，K），与摄氏度℃的关系t为：T=t+273.15；R

气体常数，所有的气体的R值均相同，P、V、T采用SI单位，则R=8.315

Pa﹒m3/mol﹒KR值的其它形式：如P通常用大气压表示，atm，当V用升

L表示时，则R

＝

0.08206

atm﹒L﹒mol-1﹒K-1如果PV用Pa﹒L表示，则R

＝

8314.3

Pa﹒L﹒mol-1﹒K-1一般取有效数字三-四位。理想气体状态方程的适用范围：（1）气体本身体积极小，lim

V=0；（2）分子间引力极小，可忽略。n

物质的摩尔数n

＝m/M••m

物质的质量；M

物质的分子量。PV

=

m/M﹒RTM

=

m/PV﹒RT密度 d

=

m/V

=

PM/RT

=

M﹒P/RT••••４

Boyle定律恒温条件下，(n、T不变)PV=nRT

＝

K1

（常数）V

=K1/PP1V1

=

P2V2５

Charlee和Gay-Lussac定律恒压条件下，（n、P不变）V=

K2TV1/T1

=

V2/T2由0℃和100℃的气体V可得到绝对温标（100年后）V100/V0=1.3661=

T100/T0

=

(T0

+100)/T0=

1

+

100/T0••••••••T0

=

100/0.3661

=273.15••一般为T=t＋273.15当然绝对零度是难以达到的。6

（P、T相同时）

Avogadro定律V=K

n(当V相同时)在相同的温度与相同的压力下，等体积的不同气体的摩尔数相等nA

=

nB•7

气体混合物

Dalton分压定律

一般情况下，互相不起反应的各种气体能以任意比例完全混合，混合气体压力可以用压力仪表度量出来，它是由各种气体所共同表现出来的总压力，其中每一种气体的压力不过是混合气体总压力的一部分，称为分压。•1801年英国科学家John Dalton提出理想气体混合物的总压力等于各组分气体的分压力之和。这种关系称为Dalton分压定律。（T、V恒定）P总

=

PA

+

PB

+

PC各分组分，由PV

=

nRTPA

= nART/V总PB

=

nBRT/ V总PC

=

nCRT/ V总P总=

PA

+

PB

+

PC•••=(nA+nB+nC)RT/V总= n总RT/ V总PA

/ P总

=

nA/ n总由于各组分的摩尔分数xA=nA/n总n总=nA+nB+nCx

=

xA

+

xB

+

xC

=

1即混合物中各组分摩尔分数之和必等于1。只

气体才严格遵守上述定律。应避免低温、高压条件下，应用气体分压定律。8气体扩散定律

一种气体可以自发地同另一种气体相混合，而且可以渗透，这种现象称为扩散。如花的香味。Gaham

Thomas得出结论：在相同T，相同P下，各种不同气体的扩散速度与气体密度的平方根成反比。这个结论称为气体扩散定律。U12/U22

=

M2/M1

=d2/d1U扩散速度，d气体密度，M分子量。在实际应用中有：UF6利用235UF6和238UF6的扩散速度不同来分离235U。第二节水1天然水源水是生命之源一方水土养育一方人国酒：2水的污染3水的净化矿泉水，蒸馏水，太空水（逆渗透水），白开水第三节溶液一、

分散系

相 注意定义 看一遍二、稀溶液的通性不同的溶质分别溶于某一种溶剂中（水），所得的溶液性质各不相同，但对于浓度较稀的溶液，有一种性质，这种性质只与溶液的浓度有关，而和溶质的本质无关，这类性质我们称为稀溶液的依数性。稀溶液的依数性包括稀溶液的蒸气压、沸点、凝固点和渗透压等。1、溶液的蒸气压

在一定的温度（T）下，纯的溶剂，

，有一定的蒸气压。•当向水中加入一些难挥发的物质（溶质）时，由于溶质的加入必然会降低单位体积内水分子的数目。溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。实验证明，在一定的温度下，难挥发非电

解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂在溶液中的摩尔分数。•*p

=

pB

xB*p为溶液的蒸气压，pB

为纯溶剂的蒸气压，xB为溶剂的摩尔分数。*由于xB

=

1-

xA

(xA为溶质的摩尔分数)p

=

pB

(1

-

xA)Raoult(拉乌尔)定律：Δp

=

pB-

p

=

pBxA*

*2、溶液的沸点和凝固点北极

沸点：液体的蒸气压等于外界压力时，液体沸腾的温度。水的沸点，100℃。高山上：

凝固点：物质的液体和固体达到平衡的温度。

也就是该物质的液体蒸气压和固体蒸气压相等时的温度。溶液的蒸气压和溶剂的蒸气压相比。若要和外界的压力相等，沸点升高。ΔTb

=

Kb﹒bΔTb为溶液沸点升高的数值（度）。Kb称为溶剂的摩尔沸点升高常数，单位K﹒kg/mol，Kb的大小只取决于溶剂的本性，而与溶质的本性无关。的Kb=0.512，苯的Kb=2.53。b为溶质的质量摩尔浓度(mol/Kg),代表物质的粒子的浓度，如糖，NaCl,CaCl2的浓度。水的冰点（此时的蒸气压）和溶液的冰点（此时的蒸气压），达到平衡时：ΔTf

=

Kf﹒bΔTf为溶液凝固点降低值；Kf为溶剂的摩尔凝固点下降常数，单位：K﹒kg/mol

；b为溶质的质量摩尔浓度。粒子数3

渗透压半透膜。 装置。溶剂分子通过半透膜自动扩散的过程称为渗透。当达到渗透平衡的时候，糖溶液的高度大于纯

水的高度。若要使两边的高度相等，需要压力。渗透压。ЛV=

nRTЛ=

n/VRT

=CRTЛ渗透压，单位kPa，V体积，n摩尔浓度，T温度(K),R气体常数。渗透压在生物学方面的意义。

动物细胞膜大多具有半透膜的性质。水分、养分在动植物体内的循环。

血液