气体和溶液课件

气体和溶液1.1

理想气体1.1.2

理想气体状态方程式的应用

1.1.3

道尔顿分压定律

1.1.4道尔顿分压定律的应用1.1.1

理想气体状态方程式1.1.1

理想气体状态方程式１.理想气体的基本假设分子间无相互作用力理想气体是实际气体在低压高温时的抽象分子本身不占体积

pV=nRT

R----

摩尔气体常量

p=101.325kPaT=273.15K

V=22.414L=22.414×10-3m3R=8.315kPa·L·mol-1·K-1R=8.315J·mol-1·K-1２、理想气体状态方程式：1.

计算p，V，T，n四个物理量之一。2.气体摩尔质量的计算M=Mrgmol-11.1.2

理想气体状态方程式的应用pV=nRT

=m/V3.气体密度的计算分组气体：

理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。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。

1.1.3

道尔顿（Dalton)分压定律分压定律：

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

n=n1+n2+

分压的求解：xB

B的摩尔分数1.1.4

分压定律的应用。氢气+水蒸气盐酸锌p(总压)pp1.2溶液一、分散系1、分散系：

分散系：一种或几种物质分散在另一种物质中所形成的体系，叫分散体系，简称分散体。

分散质（分散相）：分散系中被分散的物质。

分散剂（分散介质）：把分散质分散开来的物质。分散相粒子直径分散系类型分散相粒子的组成实例小于1nm分子分散系小分子或小离子生理盐水、葡萄糖溶液1~100nm胶体分散系胶粒（分子、离子或原子的聚集体）氢氧化铁溶胶、硫化砷溶胶高分子蛋白质溶液、核酸溶液大于100nm2、分散系的分类

溶胶高分子溶液粗分散系粗粒子泥浆、牛奶3.溶液:分散质以分子或比分子更小的质点均匀地分散在分散剂中所得的分散系。分子分散系又称溶液。4.相:体系中具有相同化学性质和物理性质的均匀部分。

特点：(1)任何部分的物理性质和化学性质相同。(2)一个相并不一定是一种物质，如食盐溶液。

5.单相体系:只有一个相的体系。如饱和食盐水、糖水等。特点：溶质与溶剂成为一体，组分间没有界面。6.相多体系:有两个或两个以上相的体系。如水和油等。特点：各组分的物理性质和化学性质不同，并具有明显的界面。1、物质的量及其单位nB=mB/MB(mol)2）基本单元：系统中组成物质的基本组分，可以是分子、离子、电子及这些粒子的特定组合。如O2、½(H2SO4)、（H2+½O2）1）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。物系所含的基本单元数与0.012kgC－12的原子数目相等(6.023×1023阿伏加德罗常数)，则为1mol。二、

溶液组成量度的表示方法2、物质的量浓度

定义：一升溶液中所含溶质的物质的量称为物质的量浓度，用符号c表示，单位是mol/Lc(B)=nB／V

【例】已知浓硫酸的密度ρ为1.84g/ml，其质量分数为95.6%，一升浓硫酸中含有的n(H2SO4)、n(1/2H2SO4)、c(H2SO4)、c(1/2H2SO4)各为多少？解:n(H2SO4)=1.84×1000×0.956/98.08=17.9moln(1/2H2SO4)=1.84×1000×0.956/49.04=35.9molc(H2SO4)=17.9/1=17.9mol/L

c(1/2H2SO4)=35.9/1=35.9mol/L

3、质量摩尔浓度

定义：1kg溶剂中所含溶质的物质的量表示为质量摩尔浓度，符号b(B)，单位为：mol/kgb(B)=nB／mA=mB/(MB·mA)

【例】

250克溶液中含有40克NaCl，计算此溶液的质量摩尔浓度。解：水的质量＝250-40=210（克）

b(NaCl)=[40/(58.5×210)]×1000=3.26mol/kg

4、物质的量分数（简称摩尔分数）

定义：某组分的物质的量与溶液的总物质的量之比称为物质的量分数，符号Ｘ，量纲为1。

nB

XB=———

nB+nA

nB：溶质的物质的量nA：溶剂的物质的量

【例】将10克NaOH溶于90克水中，求此溶液的物质的量分数浓度。解：nNaOH=10/40=0.25(mol)nH2O=90/18=5(mol)XNaOH=0.25/(0.25+5)=0.048三、几种溶液度量方法之间的关系1、物质的量浓度与百分含量的关系2、物质的量浓度与质量摩尔浓度的关系

若该体系是个两组分体系，且B组分的含量较少,当

时，

若该溶液是一个较稀的水溶液，其密度为3、质量摩尔浓度与百分含量的关系：

通过以上两个关系式的讨论得出，对一个浓度较稀的溶液体系来说，其质量摩尔浓度b(B)与百分含量w(B)之间关系为：

1.3稀溶液的依数性

溶液的蒸气压、沸点、凝固点和渗透压等与溶质的本性无关，而与溶液中溶质的粒子数有关，这类性质称为稀溶液的依数性。初始：

v蒸发>v凝聚平衡：

v蒸发=v凝聚纯水的蒸气压示意图气液两相平衡

蒸发H2O(l) H2O(g)

凝聚

1.3.1溶液的蒸气压饱和蒸气压：

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。

当水中溶入难挥发非电解质后，溶液的表面被一部分难挥发非电解质的分子占据着，这样在单位时间内从溶液的液面逸出的溶剂分子比纯溶剂减少。在一定温度下达到平衡时，溶液液面上方溶剂分子的数目比纯溶剂液面上方的少，因此难挥发非电解质的蒸气压要比纯溶剂的低，这种现象称为溶液的蒸气压下降。

1.3.2溶液的蒸气压下降△p=p纯－p液蒸汽压下降的原因：纯溶剂多溶液少

对由溶剂A和难挥发非电解质B组成的稀溶液：

在一定温度下，难挥发非电解质的稀溶液的蒸汽压下降与溶质的摩尔分数成正比，称为拉乌尔（Raoult)定律。

在稀溶液中

由以上两式，得1.3.3溶液的沸点

在相同温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压总比纯溶剂的低。

沸点:溶液的蒸气压（p溶液）与外压（p外压）相等时的温度称为该溶液的沸点。

纯水：

p外=101.3kPa，t纯水=100℃.根本原因：蒸汽压下降

p溶液<p纯溶剂,溶液的沸点上升示意图Tb*Tb溶剂溶液温度

ppokpa

蒸气压△p△Tb101.3kpaAB

测定出溶液的沸点升高，可计算出B的摩尔质量。

难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质B的质量摩尔浓度成正比。

凝固点：在一定的外界压下，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）

1.3.4溶液的凝固点

难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低与溶质B的质量摩尔浓度成正比。

测量出难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低可计算出B的摩尔质量。

溶剂的凝固点下降示意图1.3.4溶液的渗透压初始：溶剂分子扩散速度

V纯水>V糖水扩散方向：纯水糖水半透膜液面上升液面下降纯水糖水

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，称为该溶液的渗透压。用符号π表示。纯水糖水

h纯水糖水盐水淡水pp>反渗透法净化水

1886年，荷兰理论化学家归纳出渗透压力与浓度、温度之间的关系。渗透作用产生的条件：①半透膜存在；②膜两侧溶液的浓度不相等。c：

物质的量浓度

R：气体常数8.314kPa·L·mol-1.K-1T：热力学温度（绝对温度）

渗透现象在动植物的生命过程中有着重要的作用：

1、医学上输液必需输等渗溶液。2、动物体内水份的输送。3、植物从土壤中吸收水份和营养。4、求算溶质的分子量。【例】人体血的渗透压为709.275kPa,人体温度为37℃。试计算给人体输液时所用葡萄糖溶液的w是多少？(设葡萄糖溶液密度是1.01g.ml-1；葡萄糖的分子摩尔质量M为180g.mol-1)。解：∵π=c(葡)RT∴c=π/RTc(葡)=709.275/8.314×(273.15+37)=0.28mol.L-1

w=c(葡)·M/1000·ρ=(0.28×180/1000×1.01)×100%

=5.0%【例】实验测定未知物水溶液在298K时的渗透压为750kPa，求溶液的沸点和凝固点。解：溶液的浓度为：c=π/RT＝750kPa/(8.314kPa·L·K-1·mol-1×298K)＝0.302mol·L-1≈0.302mol·kg-1ΔTb=Kb·b未≈0.512K·kg·mol-1×0.302mol·kg-1＝0.154KΔTf=Kf·b未≈1.86K·kg·mol-1×0.302mol·kg-1＝0.562K(一）溶胶的光学性质-Tyndall现象

1.4.1溶胶的性质1.4胶体溶液

凸透镜丁达尔效应示意图光源光锥Fe(OH)3胶体

(二）溶胶的动力性质-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。

液体分子对溶胶粒子的撞击粗分散系

电泳管示意图(三）溶胶的电学性质1.电泳电泳：在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。

胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物的溶胶即为正溶胶。胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化物、硅酸、金、银、硫等溶胶。2．胶粒带电的原因

（1）胶核的选择吸附：胶核的比表面很大，很容易吸附溶液中的离子。实验表明，与胶粒具有相同组成的离子优先被吸附。

（2）胶粒表面分子的解离：胶粒与溶液中的分散介质接触时，表面分子发生解离，有一种离子进入溶液，而使胶粒带电。例如，硅酸溶胶的胶粒是由很多xSiO2·yH2O

分子组成的表面上的H2SiO3分子在水分子作用下发生解离：，[（AgI)m•nAg+•(n-x)NO3-]x+•xNO3-

胶核电位离子反离子反离子吸附层扩散层

胶粒胶团1.胶团结构:

以AgI为例：

AgNO3+KI=AgI+KNO3

当AgNO3

过量时，分散质带正电荷，胶团结构如下：1.4.2胶团的结构和电动电势AgI溶胶的胶团结构示意图2、电动电势EN+++++++++++++_____________MABC距离电势胶粒与介质之间的双电层及电势差

由以上胶团结构可知，胶粒与扩散层之间形成了扩散双电层。对于胶粒带正电，扩散层带负电的情况，双电层如下图所示：MN胶粒固相界面AB胶粒运动时的滑动面MA吸附层厚度AC扩散层厚度E胶粒固相表面到液体内部的电势差滑动面AB到液体内部的电势差电势吸附层扩散层电解质对的影响1、溶胶的稳定性1.4.3溶胶的稳定性与聚沉(1)布朗运动：能克服重力引起的沉降作用。(2)溶剂化作用：溶胶的吸附层和扩散层的离子都是水化的（如为非水溶剂，则是溶剂化的），在水化膜保护下，胶粒较难因碰撞聚集变大而聚沉。水化膜越厚，胶粒就越稳定。(3)胶粒带电：同一种溶胶的胶粒带有相同电荷，当彼此接近时，由于静电作用相互排斥而分开。胶粒荷电量越多，胶粒之间静电斥力就越大，溶胶就越稳定。胶粒带电是大多数溶胶能稳定存在的主要原因。ζ电势越大，静电排斥力越大，所以ζ电势的数值可以衡量溶胶的稳定性，ζ越大表明溶胶越稳定。

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。

1)、加入电解质；

2)、加入带相反电荷的胶体；

3)、长时间加热。促使胶体聚沉的方法有：注意：胶体的聚沉是不可逆的。电解质的聚沉能力大小常用聚沉值来表示。

聚沉值：使一定的溶胶在一定的时间内开始聚沉所需的电解质的最低浓度称为聚沉值。单位：mmol·L-1.聚沉值大，表示该电解质的聚沉能力小，聚沉值与聚沉能力