气体和溶液.ppt

第一章 气体和溶液,§ 1-1 气体,1．理想气体的假定：,气体分子只是一个几何点，只有位置而无体积，且气体分子之间无相互作用力，是一种人为的气体模型从研究结果亦知：低压高温下的实际气体性质非常接近于理想气体，这时分子间距大，容积大大超过分子本身所占的体积，故分子本身体积可以相对忽略，同时分子间吸引力很小§ 1-1 气体,2．理想气体定律,理想气体状态方程式,pV = n RT（Boyle、Charles、Avogadro定律组合）,用p、T、V、n 四个物理量来描述气体的性质这四个物理量确定了，则气体就具有确定的状态和性质§ 1-1 气体,,R = pV/nT = 101325 Pa × 22400 L/ 1.0 mol × 273.15 K = 8.314 Pa.m3.mol-1.K-1,n = W/M  pV = W/MRT  pM = dRT （式中M为物质的摩尔质量）,§ 1-1 气体,3． 混合气体分压定律（适用于理想气体）,理想气体状态方程式不仅适用于单一气体，而且也适用于混合气体，这是因为混合气体中的各组分气体若相互不发生化学反应，则如同单独存在一样，混合物非常均匀，都充满整个容器。

1801年，Dalton指出，在混合气体中总压力等于各组分气体的分压力之和分压力是指恒温时，每一种气体单独占据整个混合气体的容积时所呈现的压力，这就是Dalton分压定律§ 1-1 气体,p总 = ∑pi = p1 + p2 + p3 + …… + pi ⑴,如果各组分气体均为理想气体，则p1V = n1RT p2V = n2 RT …… piV = niRT p总V = n总RT = （n1 + n2 +……+ ni）RT　　　　　　　　⑵,§ 1-1 气体,（3）式可描述为：每一组分气体（理想气体）的分压等于混合气体的总压力和该组分气体的摩尔分数的乘积，这是Dalton分压定律的另一种表达形式既然有分压力的概念，同样也有分体积的概念，分体积的含义是指恒温下，某组分气体具有和混合气体相同压力时所占的体积，这时 VT = V 1 + V2+ ……+ Vi （ T 、p总不变）,由 pV = nRT气体分数 Vi / V总 = ni / n总因为 pi = p总·Xi所以 …….,§ 1-1 气体,在298 K时，将压力为3.33×104 Pa的N2 0.2L和压力为4.67×104 Pa的氧气0.3L移入0.3L真空容器内，问混合气体中各组分气体分压力和分体积和总压力各为多少？从答案中可以得到什么结论？,应用举例 1,解：T = 298K 恒定，混合气体总体积0.3L 所以对N2 ：由p1V1 = p2V2 pN2 = 3.33×104×(0.2/0.3) = 2.22×104 Pa 对O2：pO2 = 4.67×104×(0.3/0.3) = 4.67×104 Pa p总 = pN2 + pO2 = 6.89×104 Pa 求分体积，按照定义，该组分单独存在时的压力和混合气体总压力相等 时所占的体积。

根据piV总 = Vi p总 对N2：VN2 = （pN2 / p总）V总 =(2.22×104 /6.89×104) ×0.3 = 0.097 L同理：对O2 ：VO2 = （pO2 / p总）V总 =(4.67×104 /6.89×104) ×0.3 = 0.203 L 即分体积并不一定是混合前气体的体积§ 1-1 气体,§ 1-1 气体,将一定量的固体KClO3和MnO2混合物加热分解后，称得其重量减少了 0.480 g ；同时测得用排水集气法收集起来的O2的体积为 377 mL，而此时温度 294 K，压力 99591.5 Pa，试计算O2的分子量应用举例 2,,解：查表知294 K 时水的饱和蒸气压 pH2O = 2.49×103 Pa ( 18.6 mmHg) pO2 = ? MO2 = 0.48×6.24×104×294 / (?×377) = 32.1,,练习题1一敞口烧瓶在280 K时所盛的气体，须加热到什么温度时才能使其 1/3 逸出瓶外？练习题2 (p12)在273 K和1.013105 Pa下，将1.0 L干燥的空气缓慢通过甲醚液体，在此过程中液体损失0.0335 g。

求甲醚在273 K时的饱和蒸气压练习题3 373 K 时，在1.0 L容器中装入0.02 mol苯蒸气和0.02 mol水蒸气的混合气体在恒温条件下把混合气体压缩为原体积的一半，求混合气体的总压已知在373 K时苯的饱和蒸气压为 1.74×105 Pa）,,§1-2 水、溶液,一、水的相图,一、水的相图,一、水的相图,当将冰、水及蒸气随温度、压力变化而状态发生变化的关系用图表示时，称为水的相图对于水的相图的三点说明：,一、水的相图,a、适用于纯水体系,b、纵坐标上的压力，既是水的蒸汽压，又是所承受的外压c、标度不均匀为示意图一、水的相图,相图的物理意义：,三条线: 分别表示水和蒸气、冰和蒸气、冰和水在不同T处于平衡时的蒸气压线上表明同时存在两相（两相平衡线）,一、水的相图,二、溶液,某些物质以分子、原子或离子的状态分散于另一种物质中所构成的均匀而稳定的体系叫溶液（或称为分散体系）二、溶液,1．溶液的浓度（在此指分子或离子分散体系）,2．非电解质稀溶液的依数性,3．胶体溶液,1、溶液的浓度,2．非电解质稀溶液的依数性,人们发现，溶液的某些性质主要取决于其中所含溶质粒子的浓度（即溶质的粒子数），而非溶质本身的性质，这种性质称为依数性。

依数性包括溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压，但当溶质是电解质，或虽是非电解质但溶液很浓时，溶液的上述依数性规律就得不到遵守，故这里只讨论非电解质稀溶液的依数性规律2．非电解质稀溶液的依数性,蒸气压: 在一定的温度下,水面上(或溶剂表面)蒸气浓度达到平衡时的压力,当V蒸发=V凝聚时，水面上的蒸气压即为水的蒸气压且pBo > pB,2．非电解质稀溶液的依数性,故可得出结论:在一定的温度下,难挥发的非电解质稀溶液蒸气压的下降值近似的与溶液的质量摩尔浓度成正比2．非电解质稀溶液的依数性,2．非电解质稀溶液的依数性,以水为溶剂，讨论这两个问题,AB:纯溶液的饱和蒸汽压曲线CD:溶液的饱和蒸汽压曲线AC:冰的蒸汽压曲线Δtb:溶液的沸点升高Δtf:溶液的凝固点下降,2．非电解质稀溶液的依数性,应用上述两式可求算溶质的分子量渗透：溶剂分子通过半透膜自动扩散的过程半透膜：那些只允许水分子及小分子自由通过而不能通过大分子溶质的膜状物质 常见的半透膜：动植物的细胞壁、萝卜皮、肠衣等渗透压：半透膜内外水位差所呈现的静压力,2．非电解质稀溶液的依数性,渗透示意图,2．非电解质稀溶液的依数性,,在一个密闭钟罩内有两杯水溶液，甲杯中含0.259 g蔗糖和 30.00 g水,乙杯中含有0.76 g某非电解质和40.00 g 水，在恒温下放置足够长的时间达到动态平衡，甲杯水溶液总质量变为23.89 g，求该非电解质的摩尔质量（蔗糖的摩尔质量342 g·mol-1）,,对于存在半透膜的体系来说，将其放入水中时，为了阻止水的渗透，必须对体系施加压力，该压力即为渗透压。

对吗？,,人体血浆的凝固点为 -0.501 oC，正常人体温度为37 oC，人体血浆的渗透压是多少？（水的 Kf = 1.86 K·kg·mol-1）,,正常人体温度为37 oC，血液的渗透压在700-800 kPa之间，用于人体静脉输液的食盐水浓度为0.9%，葡萄糖为5%，计算说明葡萄糖的摩尔质量是180 g·mol-1),3．胶体溶液,如果分散体系中分散相粒子的半径在1×10-9m ~ 1×10-7m 范围，这样的分散体系就称为胶体状态的分散体系，简称胶体，为多相分散体系1） 胶体的种类,2） 胶团的结构,3） 胶体的制备,4） 胶体溶液的性质,5） 胶体溶液的稳定性和聚沉作用,1） 胶体的种类,,可用不同方法分类，最常见的是按聚集状态分类，三种聚集状态中除气体不能在另一种气体中构成多相分散体系，其他各聚集状态可以构成胶体溶胶: 固体分散到液体中形成的一种分散体系凝胶：若溶胶中的固体微粒为大分子，并和分散介质彼此交织在一起成凝聚态的混合物，如豆腐，琼胶等（没有流动性）特点：分散介质是水，分散相仍是固体，只是分散相的粒子不很紧密地在体系中互相联系在一起，而分散介质在分散相空隙中连成一片。

2） 胶团的结构,胶体分散体系与其他分散体系的差异除粒子大小不同外，还需注意胶体中粒子构造的复杂性吸附层 扩散层,胶粒带负电，整个胶团电中性无固定的直径和质量同一种溶胶中的m也不是一个固定的数值2） 胶团的结构,例题,例1： 将12 mL 0.02 mol ·L-1 的KCl溶液和100 mL 0.005 mol ·L-1的AgNO3溶液混合以制备AgCl溶胶,试写出胶团的结构式解：KCl的物质的量： 0.02×0.012 = 2.4×10-4 mol AgNO3的物质的量： 0.1×0.005 =5×10-4 mol AgNO3过量 [(AgCl)m nAg+,(n-x)NO3-]x+ xNO3-,,例2：在碱性溶液中，用HCHO还原HAuCl4以制备金溶胶，反应式为 HAuCl4 + 5 NaOH = NaAuO2 + 4NaCl + 3H2O 2NaAuO2+3HCHO+NaOH = 2Au+3HCOONa+2H2O此处NaAuO2为稳定剂，写出胶团结构式胶团结构式为：[(Au)m nAuO2-,(n-x)Na+]x- xNa+,3） 胶体的制备,,由沉淀制取溶胶，可通过一定手段使沉淀获得电荷，从而使沉淀转化为溶胶，这称为胶溶作用。

4） 胶体溶液的性质,iii) 电学性质——电泳,4） 胶体溶液的性质,在外加电场下，胶粒在分散介质中的移动——电泳，通过实验可知胶粒是带正电还是负电,,5） 胶体溶液的稳定性和聚沉作用,稳定性： 胶体溶液中胶粒不断的做布朗运动，在重力场中不易沉降，即具有动力学稳定性，但这是次要的稳定因素，更主要的是，胶粒表面带有电荷，胶粒之间有静电排斥力，从而使溶液趋于稳定不稳定性：这些胶体的粒子小，表面积大，为了降低其总的表面积，它仍然有相互吸引合并成大颗粒的趋势，即具有聚集不稳定性5） 胶体溶液的稳定性和聚沉作用,稳定的胶体必须同时兼备聚集稳定性和动力学稳定性，其中以聚集稳定性更为重要，为了减少这种不稳定性，一方面可以减少胶体粒子的浓度，也可以增加分数介质的粘度在实际工业生产过程中我们又常常要避免胶体的出现，以使沉淀制备方法高效率完成聚沉：聚集（分散度降低）— 分散相沉淀,5） 胶体溶液的稳定性和聚沉作用,聚沉方法：,,,。