大学物理--气体和溶液

1、主讲：谭建红,化学化工学院,无机及分析化学,第一章 气体和溶液,学习要求： 1、掌握理想气体状态方程式及其应用； 2、掌握道尔顿分压定律； 3、熟悉溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉作用； 4、了解稀溶液的依数性及其在本专业中的应用； 5、了解大分子溶液及凝胶。,主要内容,1-1 气体 1-2 液体 1-3 胶体（自学） 1-4 大分子溶液及凝胶（自学）,1-1气体 一、 理想气体状态方程 二、道尔顿（Dalton）分压定律,一、 理想气体状态方程 1、理想气体状态方程 pV=nRT,真实气体，特别是非极性分子或极性小的分子，在压力不太高，温度不太低的情况下，可视为理想气体。,2、理想气体状态方程

2、的应用,二、道尔顿（Dalton）分压定律 分压:在相同温度时，某组分气体单独占有混合气体总体积时的压力。 道尔顿（Dalton）分压定律： 只有理想气体的混合物才严格遵守此定律，在高温、低压下的真实气体近似服从。 推论：,例在17 ，99.3kPa的大气压下，用排水法收集氮气150ml。求在标准状况下气体经干燥后的体积。,解 17 时水的饱和蒸气压1.93kPa,例在 下， 将0.100mol 和0.350mol 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,通电时0.100molO2只与0.200molH2反应生成0.2

3、00 molH2O，而剩余0.150molH2.液态水所占的体积与容器体积相比可忽略不记，但由此产生的饱和水蒸气却必须考虑。因此反应后,1-2液体 一、分散系 二、溶液,一分散系 1、几个概念 分散系一种或几种物质以细小的粒子分散到另一种物质中形成的体系。 分散质被分散的物质。 分散剂把分散质分开来的物质。 相系统中物理性质和化学性质完全相同而与其它部分有明确界面分隔开来的任何均匀部分。 单相体系只有一个相的体系。 多相体系有两个或两个以上的相。,2、分类：,二、溶液 1、溶液浓度 2、非电解质稀溶液的依数性,1、溶液浓度： （1）量度方法,（2）浓度之间的相互换算,例将7.00g结晶草酸（H

4、2C2O42H2O）溶于93.0g水，所得溶液的密度1.025gcm-3,求该溶液的 （1）质量分数；（2）质量浓度；（3）物质的量浓度；（4）质量摩尔浓度；（5）物质的量分数。,解已知 =1.025gcm-3 查表得 M(H2C2O42H2O)=126.07gmol-1, M(H2C2O4)=90.04 gmol-1,则,2稀溶液的通性 (难挥发非电解质稀溶液) 依数性： 只与粒子数目有关，而与粒子的性质、 大小无关的性质。如蒸气压、沸点、凝固点、渗透压等。 （1）溶液的蒸气压下降 （2）沸点上升和凝固点下降 （3）渗透压 （4）依数性的应用,（1）溶液的蒸气压下降 蒸气压: 当液体蒸发速度

5、等于凝聚速度时（平衡态）产生的压强。 不同温度时水的蒸气压 0 25 50 75 100 p/kPa 0.613 3.17 12.26 38.50 101.325,B、定量计算,在一定温度下，溶剂为水时，稀溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度b成正比。,（2）沸点上升和凝固点下降,难挥发、非电解质稀溶液的沸点升高和凝固点下降的定量关系，与溶液的质量摩尔浓度成正比，与溶质的本性无关。,式中,为溶剂的摩尔沸点升高常数；,为溶剂的摩尔凝固点降低常数。,（3.） 渗透压 渗透：溶剂分子通过半透膜自动扩散的过程。 渗透压：是为了在半透膜两边维持渗透平衡而需要施加的压力，或为了阻止溶剂通过半透膜进入溶液所

6、施加于溶液液面上的最小额 外压力。在生物学上是很有意义的。,产生渗透压的条件： A、半透膜 B、浓度差 反渗透：如果外加在液面上的压力超过渗透压，则会使溶液中的水向纯水的方向流动，使水的体积增加。 用于海水淡化，工业废水、污水的处理，溶液浓缩等。 Vant hoff渗透压公式：,（4）依数性的应用 a.求溶质的摩尔质量 b.制防冻剂和制冷剂。,例将5.50g某纯净试样溶于250g苯中，测得该溶液的凝固点为 ,求该试样的相对分子质量（纯苯的凝固点为 ),解设该试样的摩尔质量为M,例将2.50g蔗糖（C12H22O11）溶解在253.1g水中；将5.20g未知物溶解在1000g水中，两溶液在同一温

7、度开始结冰，求未知物的摩尔质量。 解已知M(C12H22O11)=342gmol-1,根据,例101mg胰岛素溶于10.0cm3水，该溶液在 298K时的渗透压为4.34kPa,求胰岛素的摩尔质量；,解(1)根据,和溶液的蒸气压下降,例有一种蛋白质，估计它的摩尔质量在12000,左右，试问用哪一种依数性来测定摩尔质量最好？,解设取 1.00g样品溶于100g水中，先分别计算该溶液在298K时的,值（查表水的蒸气压为2.33kPa.）,根据,有,1-3胶体 胶体是颗粒大小在1100nm的分散质称为溶胶,它是高度分散的多相体系，具有一系列特殊的性质。 一、吸附作用 一种物质的微粒（如分子、原子、离

8、子等）自动聚集到另一种物质表面上的过程，称为吸附。其中，具有吸附能力的物质称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附质。吸附又分为离子选择吸附和离子交换吸附。,二、溶胶的性质 光学性质丁达尔效应：在强光照射的垂直方向上的光路中可看到一条光带的现象（溶胶粒子对光散射的结果）。 动力学性质布朗运动：溶胶粒子在溶胶中的无规则运动（由本身的热运动和溶剂分子撞击所致）。 电学性质电泳：在外电场作用下，分散质在分散剂中定向移动的现象。 电渗：在外电场作用下，固相不动，分散剂定向移动的现象。 电泳和电渗现象，统称为电动现象。,三、胶团结构 溶胶的结构具有双电层结构。如氢氧化铁溶胶的胶团结构式为：,在吸附层和扩散层形成

9、的双电层间存在着电势差，称为,为电势，因该电势与电动现象有关，又叫电动电势。它是决定溶胶稳定性大小的主要因素， 如果在稍过量的稀KI溶液中，慢慢地加入不过量的AgNO3溶液，制得AgI胶体的胶团结构,如果反过来，在稍过量的AgNO3溶液中，慢慢加入不过量的KI溶液，制得AgI胶体的胶团结构为,四、溶胶稳定性和凝聚 溶胶的稳定性：溶胶虽属热力学不稳定体系，但由于双电层结构的存在使胶粒带电，一方面同种电荷之间相互排斥，另一方面胶粒的溶剂化膜的保护作用，阻止了胶粒间的直接接触，保护了溶胶的稳定性。双电层越厚，胶团越稳定。,溶胶的凝聚：电解质易使溶胶发生凝聚作用，因为电解质中与胶粒带相反电荷的离子进入吸附层，会减少胶粒的带电量 （即降低 电位），使扩散层变薄。根据舒尔策-哈代规则，离子的价数增高，凝聚能力将显著增强，电解质的凝聚值明显减小。此外，将两种异号电荷的溶胶混合或适当加热也会减弱离子的吸附作用和水化程度