第二章 气体和溶液.ppt

1、2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，1，第2章气体和溶液，2.1气体2.2溶液，2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，2，理想气体：分子在没有分子间相互作用的情况下不占据体积，低压和高温，实际气体：分子在分子间相互作用的情况下具有体积。2.1.1理想气体的状态方程，2020年7月13日，无机和分析化学第2章，气体和溶液，3。玻意耳定律：17世纪中叶玻意耳的实验结果：当温度恒定时，一定量气体的压力与其体积的乘积是恒定的。PV=nRT(理想气体状态方程)。Pv=nRT是描述理想气体处于平衡状态时压力、体积、物质数量和温度之间关系的状态方程。PV=常数，2020年7月1

2、3日，无机和分析化学第2章，气体和溶液，4，气体状态方程的其他形式：m质量(kg)；m摩尔质量(kg mol-1)密度(kg m-3)，2020年7月13日，无机和分析化学第2章，气体和溶液，5，实施例2-1:一名学生在实验室收集了250毫升73.3千帕和25千帕的特定气体，并在分析天平上称重，气体的净质量为0.118克。溶液：相对分子质量为16.0，2020/7/13，无机和分析化学第2章，气体和溶液试着找出：(1)硫蒸气的摩尔质量，(2)硫蒸气的化学式。溶液： (1)，硫蒸气的化学分子式是S2，2020/7/13，无机和分析化学第二章，气体和溶液，7，2.1.2道尔顿分压定律(1807)，

3、气体混合物中某一气体产生的分压等于它在相同温度下单独占据整个容器时产生的压力；气体混合物的总压力等于气体分压之和，这就是气体分压定律。2020/7/13，无机和分析化学第2章，第8页。在正常情况下，气体分子之间的距离大，分子之间的力小，所以气体有两个主要特征，即扩散性和可压缩性，任何气体都可以均匀地填充它所占据的容器。如果几种不相互反应的气体放在同一个容器里，所有的气体都会充满整个容器，就好像它们是单独存在的一样。分压：在相同的温度下，当混合气体中的一种组分气体单独占据混合气体的体积时所产生的压力。公式：pi v=ni rt，2020年7月13日，无机和分析化学第2章，气体和溶液，9，道尔顿分

4、压定律：公式：p=p1 p2=，其中n是混合气体的总量。可以看出，理想气体的状态方程不仅适用于某种纯气体，也适用于混合气体。2020/7/13，无机和分析化学，第2章，气体和溶液，10，另一个表达式，pi V=ni RT pV=nRT，是通过将两个公式分开得到的：Xi:组分气体的摩尔分数是pi=xi p，也就是说，混合气体中组分气体的分压等于组分气体的摩尔分数和混合气体总压力的乘积。2020/7/13，无机和分析化学，第2章，气体和溶液，11，实施例2-3:在17，99.3千帕的压力下，通过排放气体收集方法收集150毫升氮气。计算在标准条件下干燥后的气体体积。解决方案：在水面上收集气体，测得的

5、压力是饱和蒸汽压力和气体压力的总和。查一下表1-1。17: 00时，饱和水蒸气压力为1.93千帕，2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，12，实施例2-4:25:将0.100毫升O2和0.350毫升H2放入3.00升容器中，通电后，氧气和氢气反应生成水，留下过量的氢气。求出反应前后气体的总压和各组分的分压。解决方案：反应前，2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，13，2H2 O2=2H2 O，0.100摩尔O2仅与0.200摩尔H2反应生成0.200摩尔H2O。与容器体积相比，液态水占据的体积可以忽略不计，但必须考虑产生的饱和水蒸气。因此，在反应：2020/7/13

6、之后，将具有相同初始压力的无机和分析化学第2章，14，实施例2-5: 25，5.0升氮气和15.0升氧气中的气体和溶液压缩到体积为10.0升的真空容器中，并且混合气体的总压力为150千帕。试着找出(1)两种气体的初始压力，(2)解决方案：2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，15，2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，16，(3)，2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，17，2.2解决方案2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，18，2.2.1分散系统333333333333分散的物质。分散剂分散分散质的物质。2020/7/13，无机和分析

7、化学第2章，气体和溶液，19，表2-1根据聚集状态分类的各种分散系统，如空气-空气、家用气体-液体-云、雾-固体-气体烟雾、粉尘-液体泡沫、苏打水-液体牛奶、豆浆、农药乳液-固体-液体泥浆、油漆、墨水-气体-固体泡沫塑料、木炭、浮石-液体-固体肉冻、硅胶、珍珠-固体红宝石、合金、有色玻璃、2020/7/13 粗分散质：大分子聚集体，多相，不稳定，缓慢扩散，乳化，颗粒不能通过滤纸悬浮液，2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，21，溶液性质，颜色，导电性，酸性和碱性，冰点降低，沸点升高，渗透压，蒸汽压降低，2.2.2稀溶液的一般性，2020年7月13日，无机和分析化学第2章气体和溶液

8、，22，1，蒸汽压降低，(1)饱和蒸汽压(简称po): 当其蒸发速率等于蒸汽凝结成液态的速率，即蒸发和凝结达到动态平衡时，此时液面上部的蒸汽量达到最大，称为饱和蒸汽，饱和蒸汽产生的压力称为饱和蒸汽压。2020/7/13，无机和分析化学第2章，23，在一定温度下，任何纯溶剂都有一定的饱和蒸汽压(p*)。挥发性物质：具有高蒸气压的挥发性物质：当蒸气压低时，固体也会蒸发并具有蒸气压，2020/7/13，无机和分析化学，气体和溶液，第2章，24，(2)溶液蒸气压：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，溶剂的蒸气压会发生变化。实验表明，在相同温度下，向溶剂中加入难挥发的非电解质溶

9、质形成溶液时，稀溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。在25时，水的饱和蒸气压为：帕(H2O)=3167.7帕；0.5molkg-1糖水的蒸汽为： p(H2O)=3135.7 pa；1.0摩尔/千克糖水的蒸汽压为：帕(H2O)=3107.7帕.2020/7/13，无机和分析化学第2章，气体和溶液，25，溶液的蒸汽压降，温度和压力，2020/7/13，无机和分析化学第2章，26，解释了这种现象的原因：当非挥发性电解质溶解在纯溶剂中时，纯溶剂的部分表面被溶剂化溶质溶解。单位时间内从溶液表面逃逸的分子数量将相应减少。结果，当达到平衡时，从溶液表面蒸发并返回到溶液表面的分子数量也少于纯溶剂，因此降低了溶液的

10、蒸气压。结论：溶液的蒸气压低于纯溶剂。溶液的浓度越大，蒸气压下降越多。2020/7/13，无机和分析化学，第2章，气体和溶液，27，思考问题，当一杯纯水和一杯溶液放入一个封闭的容器中会发生什么？2020/7/13，无机和分析化学，第2章，气体和溶液，28，(3)拉乌尔定律，p=poA，法国物理学家Roult F M在1887年总结了一个关于溶剂蒸汽压的定律。p溶液的蒸气压，单位为帕；po溶剂的饱和蒸汽压，单位为pa。溶剂的摩尔分数。2020/7/13，第2章无机和分析化学，气体和溶液，29，p=po(1-b)=po-pob po-p=pob p=po-p=pob p溶液的蒸汽压下降值，单位为p

11、a；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)，2020年7月13日，无机和分析化学气体和溶液第2章，30，2沸点升高：液体的沸点是指当其蒸汽压等于外部大气压力时的温度。溶液的蒸汽压总是低于纯溶剂。因此，溶液的沸点升高。2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，31，水的正常沸点是：100，溶液的沸点是：100时，溶液的沸点Tb升高，如果在纯水中加入少量非挥发性非电解质，会发生什么？2020/7/13，无机和分析化学，气体和溶液，第2章，32，当这种物质的液相和固相达到平衡时的温度(当p液体为p固体时为t)

12、，溶液的冰点TF下降，C，B，物质的冰点Tf，3冰点下降，溶液的蒸汽压总是低于纯溶剂的蒸汽压，因此溶液的冰点将下降。2020/7/13，第2章无机和分析化学中的气体和溶液，33，溶液沸点上升和可疑固体点下降图，图11溶液沸点上升和冰点下降示意图，2020/7/13，第2章无机和分析化学中的气体和溶液，34，思考问题：当难挥发物质的溶液连续沸腾时，沸点是否恒定？它的冰点在冷却过程中是恒定的吗？2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，35，4渗透压，渗透，(1)，渗透现象，2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，36，2020/7/13，无机和分析化学第2章气体和溶液，37浓度差：溶剂通过半透膜进入溶液的趋势取决于溶液浓度，溶液浓度差大，因此渗透趋势大。溶液渗透压：由于半透膜两侧单位体积溶液中水分子的数量不同，稀溶液中的溶剂分子容易渗透到浓溶液中。用来防止渗透的压力叫做溶液渗透压。(2)渗透现象的条件：2020/7/13，第2章无机和分析化学中的气体和溶液，38，图1-2渗透压图，2020/7/13，第2章无机和分析化学中的气体和溶液，39，渗透压的应用，当医用渗出物口渴时，一般不建议饮用含糖量过高的饮料。当稀溶液首先通过反渗透浓缩，然后通过蒸发蒸发至干时，速溶咖啡和速溶茶的生产成本将大大降低。)反渗透法测定溶