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无机及分析化学第一章 气体和溶液课件.ppt

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    • 单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,“十二五”职业教育国家规划教材,无机及分析化学,(第二版),叶芬霞 主编,“十二五”职业教育国家规划教材,第一章 气体和溶液,1,.1,气体,1,.2,溶液,1.3,胶体,学 习 要 点,1.,掌握,理想气体方程,及其应用;,2,.,掌握,道尔顿分压定律,的应用和计算;,3,.,理解,稀溶液的依数性,及其应用;,4,.,熟悉胶体的结构、性质、稳定性等前 言,化学反应中常涉及到的两个问题,:,(1),化学反应进行的方向,、程度以及反应过程中的能量变化关系,(2),化学反应进行的快慢即化学反应的速率问题,可能性,现实性,化学热力学,化学动力学,化学热力学,化学动力学,化学热力学初步,化学反应速率,化学反应平衡,1.1,气体,1.,理想气体状态方程,pV,=,nRT,p,压力,,Pa,;,V,体积,,m,;,物质的量,,mol,;,T,热力学温度,,K,;,R,摩尔气体常数,又称气体常数表明了气体的,p,、,V,、,T,、,n,四个量,之间的关系,pV,=,mRT,/M,在标准状况下,,1,摩尔气体的体积,V,m,=22.414,10,-3,m,3,R,=,pV/nT,=,=m/V,=,pM,/RT,=8.314Pam,3,/(molK),=8.314J/(molK),R,的数值与气体的种类无关,所以也称,通用气体常数,压力不太高、温度不太低时的实际气体:理想气体,低温或高压时的实际气体:理想气体,理想气体:气体分子本身无体积、分子间无作用力,2.,道尔顿分压定律,分,压,:在相同温度下,各组分气体占有与混合气体相同体积时,所产生的压力。

      1,),(,2,),分,体积,:组分气体在保持混合气体的 温 度、压力下,单独存在时所占有的体积例,25,时,装有,0.3,MPa,O,2,的体积为,1 dm,3,的容器与装有,0.06,MPa,N,2,的体积为,2 dm,3,的容器用旋塞连接旋塞打开,待两气体混合后,计算:,(,1,),O,2,、,N,2,的物质的量;,(,2,),O,2,、,N,2,的分压力;,(,3,),混合气体的总压力,(,4,),O,2,、,N,2,的分体积,解:,(,1,)混合前后气体物质的量没有发生变化:,(,2,),O,2,、,N,2,的分压是它们各自单独占有,3 dm,3,时所产生的压力当,O,2,由,1 dm,3,增加到,当,N,2,由,2 dm,3,增加,3 dm,3,到时:,(,3,)混合气体总压力:,(,4,),O,2,、,N,2,的分体积:,注意:单位的统一和换算!,1.2,溶液,把一种或几种物质分散在另一种物质中就构成分散体系分散相:分散系中被分散的物质分散介质:容纳分散质的物质例如 小水滴,+,空气,=,云雾,其中小水滴是分散相,空气是分散介质二氧化碳,+,水,=,汽水,其中二氧化碳是分散相,水是分散介质。

      按分散质粒子直径大小不同分为三类:,类型,颗粒直径,/nm,主要性质,实例,粗分散系,100,颗粒不能透过滤纸,扩散慢,多相,很不稳定,泥浆,牛奶,胶体分散系,1100,颗粒能透过滤纸,透不过半透膜,扩散慢,多相或单相,不稳定,金溶胶,硅酸溶胶,分子分散系,1,颗粒能透过滤纸和半透膜,扩散快,单相,稳定,蔗糖、氯化钠溶液,一、溶液浓度的表示方法,1.,摩尔分数,(,物质的量分数,),溶质,(B),的物质的量占溶液物质的量的分数X,B,=,n,B,/n,A,+n,B,X,A,+X,B,=1,2.,质量摩尔浓度,溶液中溶质,B,的物质的量(,n,B,)与溶剂,A,的质量(,m,A,)之比,单位为,molkg,-1,3.,质量分数,系统中溶质的质量(,m,B,)与溶液质量(,m,)之比,4.,物质的量浓度,单位体积(,V,)的溶液内所含溶质,B,的物质的量(,n,B,),称为溶质,B,的物质的量浓度,简称,B,的浓度,.,单位为,molL,-1,二、稀溶液的依数性,溶质溶解在溶剂中形成溶液,溶液的性质已不同于原来的溶质和溶剂,这种性质上的变化可分为两类,:,第一类由,溶质本性,不同所引起如酸碱性、导电性、颜 色、味道等。

      第二类由,溶质数量,不同所引起如蒸气压、沸点、凝固点、渗透压等稀溶液的依数性,:,稀溶液的某些性质只与,溶质的粒子数目,有关,而,与溶质的本性无关,这一类性质称为稀溶液的依数性在一定温度下,某溶剂的饱和蒸气所产生的压力称为该溶剂的饱和蒸气压,简称蒸气压p,A,*,1.,溶液的蒸气压下降,(1),纯溶剂的蒸气压,(2),溶液的蒸气压,p ,p,A,*,溶液的蒸气压下降值,p,为,p,=,p,A,*,p,水,糖水,p,A,*,p,溶液的蒸气压降低的原因:,溶质是难挥发非电解质,因此溶液的蒸气压实际上是溶液中溶剂的蒸气压由于溶液中溶质分子占据了溶液的一部分表面,阻碍了溶剂分子的蒸发,使达到平衡时蒸发出来的溶剂分子数减少,产生的压力降低比较不同浓度溶液的蒸气压显然,浓度越大,溶液的蒸气压越低蒸气压与溶液的浓度有没有定量规律?,拉乌尔定律:,在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降(,P,),与溶质的物质的量分数,(X,B,),成正比,而与溶质的本性无关p,=,p,A,*,X,B,2.,溶液的沸点升高和凝固点降低,沸点:液体蒸气压等于外界大气压力时的温度凝固点:物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时的温度,即固相和液相平衡共存时的温度。

      右图:,3,条曲线:,AB,(,水的蒸气压曲线),,A,B,(,溶液的蒸气压曲线),,AA,(,冰的蒸气压曲线),由上图可以看出,溶液的蒸气压下降,导致溶液的沸点升高、凝固点降低定量关系,:,K,b,沸点升高常数,;,K,f,凝固点降低常数,K,b,K,f,只与溶剂的性质有关,单位:,0,Ckg/mol,或,K,kg,/mol,因此,,难挥发,非电解质,稀溶液,的沸点上升和凝固点下降与溶液的,质量摩尔浓度成正比,与溶质的本性无关,日常生活中的应用,:,如:植物为什么表现出一定的抗旱性和耐寒性?,因为细胞液是溶液,溶液的蒸汽压下降,(,抗旱性),溶液的凝固点降低(耐寒,不致结冰冻坏),又如:冬天在汽车水箱里加少量甘油或乙二醇,,防止水箱里的水结冰(防冻剂等),3,、溶液的渗透压,蔗糖溶液,纯水,半透膜,产生渗透压示意图,渗透作用,:,溶剂分子通过半透膜进入溶液的现象称为渗透作用渗透压,:,为了阻止渗透作用而施加于溶液的最小压力称为该溶液的渗透压范特霍夫定律,:,非电解质稀溶液的渗透压与溶液物质的量浓度,(C),和温度,(T),成正比,而与溶质的本性无关C,B,RT,产生渗透压的条件,:存在半透膜;半透膜两侧溶液浓度不同。

      渗透作用的应用:,测定大分子的,M(B).,动植物生理:如植物体内水分传导,动物溶血,输血(等渗溶液),合理施肥,淡水鱼在海水中养殖会使鱼脱水海水淡化,污水处理(反渗技术)按分散质粒子直径大小不同分为三类:,分散介质,分散相,名称,实 例,液,气,液,固,液溶胶,肥皂泡沫,含水原油,牛奶,金溶胶,泥浆,油墨,固,气,液,固,固溶胶,浮石,泡沫玻璃,珍珠,某些合金,染色的塑料,气,液,固,气溶胶,雾,油烟,粉尘,烟,1,3,胶体,一、胶体的性质,1,、光学性质(丁达尔现象),粒子粒径大于照射光的波长时,粒子表面反射光;粒径略小于波长时,发生散射成乳光2.,动力学性质,(,布朗运动,),3.,溶胶的电学性质,电泳:,在外电场作用下,胶粒向电极移动的现象电渗:在外电场作用下,限制胶粒不能移动,而液体介质发生定向移动的现象胶粒带电的原因:,1,、胶粒在溶液中选择性吸附与胶粒组成有关的粒子2,、胶粒表面的分子电离,一种离子脱离胶粒进入溶液,另一种离子留在胶粒表面如,Fe(OH),3,溶胶:,Fe(OH),3,m,nFeO,+,(,n-x)Cl,-,x,+,xCl,-,胶核 电位离子 反离子 反离子,电位离子,:,能使固体表面带电的离子称为电位离子。

      反离子,:,溶液中与电位离子带相反电荷的离子称为反离子二、溶胶的结构,Fe(OH),3,m,nFeO,+,(,n-x)Cl,-,x,+,xCl,-,胶核 电位离子 反离子 反离子,胶粒,胶核,吸附层,扩散层,胶团,I,胶核,(,AgI),m,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,I,-,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,K,+,吸附层,扩 散 层,胶粒,胶,团,胶团结构式:,(,AgI,),m,nI,-,(n-x)K,+,X,-,xK,+,三、胶体的聚沉,溶胶稳定的主要原因,:,(,1,)胶粒间同种电荷的排斥作用,(,2,)胶粒的溶剂化作用,(,3,)胶粒的布朗运动,1.,溶胶的稳定性,2.,溶胶的聚沉,(1),电解质的聚沉作用,中和了胶粒的电荷,破坏了胶粒的溶剂化膜,电解质聚沉能力的大小,:,聚沉能力,主要取决于与胶粒带相反电荷的离子的价数价数越高,聚沉能力越强同价离子的,聚沉能力,随离子水化半径的增大而减小聚沉值,:,使一定量的溶胶在一定时间内开始聚沉所需电解质的最低浓度。

      聚沉值,越小,聚沉能力,越强2),温度对溶胶稳定性的影响,加热能破坏胶体的主要原因,:,胶粒运动加剧,碰撞机会增多胶粒所带电量减少3),溶胶的相互聚沉,聚沉的主要原因,:,胶粒所带电荷被中和应用:,、土壤中的,Fe(OH),3,、,Al(OH),3,等正电溶胶和粘土、腐殖质等负电溶胶互相聚沉,对土壤胶粒的结构有重要影响;,、明矾的净水作用:明矾溶于水,水解形成,Al(OH),3,溶胶,结构为,Al(OH),3,mn Al,3+,(,n-x,),SO,4,2-,2x,+,x SO,4,2-,;,胶粒带正电,而天然水中的悬浮粒子一般带负电荷四、大分子溶液和凝胶,相对分子质量大于,10,4,的物质称为大分子物质分天然和合成两大类,.,与溶胶相同点,:,大分子的分子大小与胶粒大小相近,扩散速度慢,不能透过半透膜等与溶胶不同点,:,单相的热力学稳定体系,溶解的可逆性不像溶胶那样容易聚沉盐析,:,加大量的电解质,使大分子物质从水溶液中析出,.,保护作用,:,在容易聚沉的溶胶中,加入适量的大分子物质溶液(如动物胶、蛋白质等),可以大大地增加溶胶的稳定性,.,凝胶,:,特殊的分散体系由胶体粒子或线型大分子之间互相连接,形成立体网状结构,大量的溶剂分子被分隔在网状结构的空隙中而失去流动性所形成的。

      性质介于固体和液体之间呈固体或半固体状,和真正的固体不完全一样,内部结构的强度往往很有限,易破坏形成凝胶的过程称为胶凝胶凝过程就是网状结构形成和加固的过程如食品中的粉皮、奶酪,动物体的皮肤、肌肉,甚至淤泥,土壤等都可看作凝胶。

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