第二章气体和溶液课件

O2

理想气体：分子不占体积分子间无相互作用低压高温

实际气体：分子有体积分子间有相互作用2.1.1理想气体状态方程式7/23/20231无机及分析化学第二章气体和溶液Boyle定律：17世纪中叶，波义尔的实验结果：温度恒定时，一定量气体的压力和它体积的乘积为恒量。PV=nRT（理想气体状态方程式）。

Pv=nRT是描述理想气体在处于平衡态时，压强、体积、物质的量、温度间关系的状态方程。

PV=constant7/23/20232无机及分析化学第二章气体和溶液气体状态方程式的另一些形式：m质量(kg)；M摩尔质量(kg

mol-1)ρ密度（kg

m-3）7/23/20233无机及分析化学第二章气体和溶液

例2-1：一学生在实验室中，在73.3kPa和25℃下收集得250mL某气体，在分析天平上称量，得气体净质量为0.118g，求气体的相对分子质量。

解：相对分子质量为16.07/23/20234无机及分析化学第二章气体和溶液

例2-2：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:

(1)硫蒸气的化学式为S27/23/20235无机及分析化学第二章气体和溶液2.1.2道尔顿分压定律(1807)

某一气体在气体混合物中产生的分压等于在相同温度下它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和,这就是气体分压定律。(a)5.0Lat20℃(b)5.0Lat20℃(c)5.0Lat20℃7/23/20236无机及分析化学第二章气体和溶液由于在通常条件下，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，即扩散性和可压缩性，任何气体都可以均匀充满它所占据的容器。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。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。公式：piV=niRT7/23/20237无机及分析化学第二章气体和溶液道尔顿分压定律：公式：p=p1+p2+……=

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。7/23/20238无机及分析化学第二章气体和溶液另一种表现形式piV=niRTpV=nRT两式相除得：

xi：

i组分气体的摩尔分数则：pi=xip

即：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。7/23/20239无机及分析化学第二章气体和溶液例2-3：在17℃，99.3kPa的气压下，用排水集气法收集氮气150mL。求在标准状况下该气体经干燥后的体积。解：在水面上收集气体，测出的压力是饱和水蒸气压力和气体压力之和。查表1-1，17℃时饱和水蒸气压力为1.93kPa7/23/202310无机及分析化学第二章气体和溶液例2-4：

在25℃下，将0.100mol的O2和0.350molH2装入3.00L的容器中，通电后氧气和氢气反应生成水，剩下过量的氢气。求反应前后气体的总压和各组分的分压。解：反应前:7/23/202311无机及分析化学第二章气体和溶液

2H2+O2=2H2O通电时0.100molO2只与0.200molH2反应生成0.200molH2O。液态水所占体积与容器体积相比可忽略不计，但因此产生的饱和水蒸气却必须考虑。因此，反应后：7/23/202312无机及分析化学第二章气体和溶液

例2-5：25℃时，初始压力相同的5.0L氮和15.0L氧压缩到体积为10.0L的真空容器中，混合气体总压力是150kPa，试求（1）两种气体的初始压力，（2）混合气体中氮和氧的分压，（3）如果把温度升到210℃，容器的总压力。解：7/23/202313无机及分析化学第二章气体和溶液7/23/202314无机及分析化学第二章气体和溶液(3)

7/23/202315无机及分析化学第二章气体和溶液2.2溶液（solution）

2.2.1分散系2.2.2稀溶液的通性

7/23/202316无机及分析化学第二章气体和溶液2.2.1分散系:分散质分散剂分散分散系（固、液、气态）分散系一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质里所形成的体系。分散质被分散的物质。分散剂把分散质分散开来的物质。7/23/202317无机及分析化学第二章气体和溶液表2-1按聚集状态分类的各种分散系分散质分散剂实例

气气空气、家用煤气液气云、雾固气烟、灰尘气液泡沫、汽水液液牛奶、豆浆、农药乳浊液固液泥浆、油漆、墨水气固泡沫塑料、木炭、浮石液固肉冻、硅胶、珍珠固固红宝石、合金、有色玻璃

7/23/202318无机及分析化学第二章气体和溶液表2-2按分散质粒子大小分类的各种分散系分散质分散系类型分散质主要性质粒子直径<1nm低分子或离子小分子或离子均相，稳定，扩散快分散系(溶液)颗粒能透过半透膜1-100nm胶体分散系：高分子溶液高分子均相，稳定，扩散慢颗粒不能透过半透膜溶胶分子、离子、多相，较稳定，扩散慢原子的聚集体颗粒不能透过半透膜>100nm粗分散系：分子的大集合体多相,不稳定,扩散很慢乳浊液、颗粒不能透过滤纸悬浮液

7/23/202319无机及分析化学第二章气体和溶液溶液的性质－－－颜色、导电性、酸碱性由溶质的本性决定取决于溶液中溶质的粒子数目称为溶液的依数性凝固点下降沸点升高渗透压溶液的蒸气压下降2.2.2稀溶液的通性7/23/202320无机及分析化学第二章气体和溶液1、溶液蒸气压的下降

（1）、饱和蒸气压（saturatedvaporpressure）,简称蒸气压(po)：初始：V蒸发>V凝聚平衡：V蒸发=V凝聚

在一定温度下，将纯液体放在密闭容器中当其蒸发速率与蒸汽凝聚成液态的速率相等V时，即蒸发与凝聚达到动态平衡，此时液面上部的蒸气量达到最大，称为饱和蒸气，饱和蒸气所产生的压力叫饱和蒸气压。7/23/202321无机及分析化学第二章气体和溶液在一定温度下，任何纯溶剂都有一定的饱和蒸气压（p*）。

易挥发性物质：蒸气压大

难挥发性物质：蒸气压低

固体也会蒸发，也有蒸气压7/23/202322无机及分析化学第二章气体和溶液（2）溶液的蒸气压：指溶液中溶剂的蒸气压。如果在纯溶剂中加入一定量的非挥发性溶质，溶剂的蒸气压就会发生改变。实验证明，在相同的温度下，当把难挥发的非电解质溶质加入溶剂形成溶液后，稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。实验测定25C时：水的饱和蒸气压:p(H2O)=3167.7Pa；0.5mol·kg-1糖水的蒸气为:p(H2O)=3135.7Pa；1.0mol·kg-1糖水的蒸气压为:p(H2O)=3107.7Pa。7/23/202323无机及分析化学第二章气体和溶液溶液的蒸气压下降温度压强纯溶剂C1C2C2>C17/23/202324无机及分析化学第二章气体和溶液

解释产生这种现象的原因：当纯溶剂中溶入了难挥发的非电解质时，纯溶剂的部分表面被溶剂化的溶质所占据，单位时间内逸出溶液液面的分子数目就会相应减少，结果在达到平衡时，溶液表面蒸发的分子数和回到溶液表面的分子数也较纯溶剂的少，因而使溶液的蒸气压下降。结论：溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。7/23/202325无机及分析化学第二章气体和溶液思考题

一杯纯水和一杯溶液放入一个密闭的容器中会产生怎样的现象？7/23/202326无机及分析化学第二章气体和溶液（3）拉乌尔定律p=po×χA法国物理学家拉乌尔(RoultFM)在1887年总结出一条关于溶剂蒸气压的规律。P—溶液的蒸气压，单位为Pa；

po

—溶剂的饱和蒸气压，单位为Pa；χA

—溶剂的摩尔分数。7/23/202327无机及分析化学第二章气体和溶液

由于

χA十χB＝l，即

χA＝l一χB所以

p=po×（1-χB）=po-p

o·χB

po-p=p

o·χB△p

=po-p=p

o·χB△p—溶液蒸气压的下降值，单位为Pa；B—溶质的摩尔分数。结论:

在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压的下降值与溶质的摩尔分数成正比。——拉乌尔定律

（溶液越稀，越符合定律）7/23/202328无机及分析化学第二章气体和溶液2．

沸点上升沸点：液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压；因此溶液的沸点升高。7/23/202329无机及分析化学第二章气体和溶液水的正常沸点:100ºC加入溶质溶液的沸点:？100ºC溶液沸点Tb升高若在纯水中加入少量难挥发的非电解质后，会产生什么现象呢？7/23/202330无机及分析化学第二章气体和溶液该物质的液相和固相达到平衡时的温度（p液＝p固时的T）水的凝固点:0ºC加入溶质

海水0ºC时是否冻结？溶液凝固点Tf下降p液>p固:液相

固相p液<p固:固相

液相CB物质的凝固点(Tf)3．凝固点下降溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，因此溶液凝固点会下降。7/23/202331无机及分析化学第二章气体和溶液溶液沸点升高和疑固点下降图图1—1溶液的沸点升高凝固点降低示意图7/23/202332无机及分析化学第二章气体和溶液思考题：难挥发物质的溶液在不断沸腾时，它的沸点是否恒定？在冷却过程中它的凝固点是否恒定？7/23/202333无机及分析化学第二章气体和溶液4．

渗透压渗透（一）、渗透现象浓溶液稀溶液半透膜渗透平衡7/23/202334无机及分析化学第二章气体和溶液7/23/202335无机及分析化学第二章气体和溶液半透膜：可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。浓