气体、溶液概要.ppt

气体 溶液 • 气体理想气体标准状态理想气体状 态方程气体密度分压定律气体相 对分子质量测定原理 • 一、气体特点 • 1、扩散性 • 2、可压缩性 • 二、理想气体 • 它的分子只有位置而无体积，且分子之 间没有作用力在实际中是不存在但 在低压和高温条件下，可看作理想气体 • 三、理想气体定律 • 1、理想气体状态方程 • 将在高温低压下得到的波义耳定律、查理定理 和阿佛加德罗定律合并，便可组成一个方程： • pV= nRT （1-1） • 这就是理想气体状态方程 • 式中p是气体压力，V是气体体积，n是气体物 质的量，T是气体的绝对温度（热力学温度， 即摄氏度数+273），R是气体通用常数 R=8.314 或 pV= RT P= • 2、气体分压定律和分体积定律 • （1）气体分压定律 • 混合气的总物质的量为： • n= nA + nB + nC • 混合气的总压为 ： • p = pA + pB + pC • 在一定温度下，混合气体的总压 力等于 各组分气体的分压力之和这就是道尔 顿分压定律。

混合气体中某组分的分压等于总压 与摩尔分数 的乘积：pA = p总 XA • （2）气体分体积定律 • 在相同的温度和压强下， V总= VA +VB + VC • VA = V 总 • 四、实际气体状态方程 • 理想气体定律应用实际气体时，它只有 一定的适用范围（高温低压），超出这 个范围就有偏差，必须加以修正 • 由于实际 气体分子本身的体积不容忽视 ，那么实测 体积总 是大于理想状态体积 （即V = V理+b）； • 实际 上分子之间也不可能没有吸引力（ 内聚力P内），这种吸引力使气体对器壁 碰撞产生的压力减小，使实测压 力要比 理想状态压 力小（即p = p 理－ p内） • n摩尔气体来说，则， • （p + ）（V – nb）= nRT • 注意，上式中p、V、T都是实测值 ；a和 b都是气体种类有关的特性常数，统称 为范德华常数，上式称为范德华方程 溶液 • 分散系亨利定律稀 溶液通性溶液浓度溶剂（包括混合 溶剂） 一、分散系的基本概念及分类 一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质中 所形成的体系称分散系被分散的物质称分散质， 把分散质分开的物质称分散剂。

溶液 胶体(1~100nm ) 浊液 • 二、溶解度和饱和溶液 • 1、溶解度 • 在一定温度下的饱和溶液中，在一定量 溶剂中溶解溶质的质量，叫做该物质在 该温度下的溶解度 • 2、饱和溶液 • 在一定温度下，未溶解的溶质跟已溶解 的溶质达到溶解平衡状态时的溶液称为 饱和溶液 • 溶解平衡是一个动态平衡，其平衡移动 的方向服从勒沙特列原理 • 对于溶解度很小，又不与水发生化学反 应的气体，“在温度不变时 ，气体的溶解 度和它的分压在一定范围内成正比”，这 个定律叫亨利（Henry）定律其数学表 达式是： • Cg = Kg·pg • 式中pg为液面上该气体的分压，Cg为某 气体在液体中的溶解度（其单位可用g·L- 1、L·L-1、mol·L-1表示），K g称为亨利常 数 • 三、溶液的性质 • 1、稀溶液的依数性 • 稀溶液的某些性质主要取决于其中所含 溶质粒子的数目，而与溶质本身的性质 无关，这些性质称为依数性稀溶液的 依数性包括溶液的蒸气压下降、沸点升 高、凝固点降低和和渗透压 • （1）溶液的蒸气压下降 • 在一定温度下，难挥发的非电解质溶液 的蒸气压p等于纯溶剂蒸气压pA0与溶剂 的物质的量分数xA的乘积， p = pA0 ·xA 拉乌尔定律 若溶质不挥发，则溶液的蒸气压全由溶剂分 子挥发所产生，所以由液相逸出的溶剂分子 数目自然与溶剂的物质的量分数成正比，而 气相中溶剂分子的多少决定蒸气压大小 • （2）液体的沸点升高 • 液体的蒸气压随温度升高而增加，当蒸 气压等于外界压力时，液体就沸腾，这 个温度就是液体的沸点 • 因溶液的蒸气压低于纯溶剂 ,溶液升高温 度更高才能等于外界压力，故沸点升高 。

• （3）溶液的凝固点降低 • 在101 k Pa下，纯液体和它的固相平衡 的温度就是该液体的正常凝固点，在此 温度时液相的蒸气压与固相的蒸气压相 等 • 因溶液的蒸气压低于纯溶剂，降温让蒸 气压下降才能相等（固相的蒸气压下降 更明显） • （4）溶液的渗透压 • 如图2-2所示，用一种能够让溶剂分子通过而不让溶质 分子通过的半透膜（如胶棉、硝酸纤维素膜、动植物 膜组织等）把纯水和蔗糖溶液隔开，这时由于膜内外 水的浓度不同，因此单位时间内纯水透过半透膜而进 入蔗糖溶液的水分子数比从蔗糖水溶液透过半透膜而 进入纯水的水分子数多，，从表观看来，只是水透过 半透膜而进入蔗糖溶液这种让溶剂分子通过半透膜 的单方向的扩散过程，称为渗透 • 由于渗透作用，蔗糖溶液的体积逐渐增大，垂直的细 玻璃管中液面上升 ，玻璃管内的液面停止上升，渗透 过程即告终止这种刚刚足以阻止发生渗透过程所外 加的压力叫做溶液的渗透压 半透膜 糖水 图2-2溶液的渗透压 Π＝ RT π是溶液的渗透压，V式溶液体积，n是溶质 的物质的量，R是气体常数，T是绝对温度 亨利定律（Henry’s Law） 1803年英国化学家Henry根据实验总结出另一条经验 定律：在一定温度和平衡状态下，气体在液体里的 溶解度（用物质的量分数x表示）与该气体的平衡分 压p成正比。

用公式表示为： 或 式中 称为亨利定律常数，其数值与温度、压力、 溶剂和溶质的性质有关若浓度的表示方法不同， 则其值亦不等，即： 1.3 基本定律—亨利定律 1.3 基本定律—亨利定律 2.当潜水员上升到水面时，氮的溶解度降低，血 液中形成氮气泡，使潜水员发生“潜函病”假设 氮在血液中的溶解度同水中的相同，一个人体内 含有3公斤血，问：当他从20℃约60米深的淡水中 急速地上升时，在他的血液中形成的氮气泡的体 积有多大？ 血液的温度约为40℃；在40℃下，总压力（ N2+H2O）为1大气压时，N2的溶解度为每公斤水 1.39×10-5公斤N2在计算中我们把水蒸汽压（ ≈0.07大气压）的影响忽略不计，20℃时60米水 柱所施加的压力是： 1.3 基本定律—亨利定律 密度（H2O，20℃）×重力加速度×高度 =998×9.81×60Nm-2=5.80大气压 如果亨利定律可用，从60米水深含有80%N2的大气溶 入血液中而在上升到水面时释放出来的“额外”重量是 ： 1.39×10-5×3×0.8×5.8=1.93×10-4公斤 在温度为40℃、压力为1大气压下，这一重量的N2的 体积是： 3.一个生态学家想研究大气中二氧化碳含量的变化 。

他想的一种方法是将空气不断鼓泡通过装在25℃ 的导电池中的蒸馏水，然后测定它的电阻他坚持 认为，二氧化碳是唯一在水溶液中能产生大量离子 的大气气体；并且认为，通过溶液电导他能计算出 二氧化碳在大气中的分压，这一分压约为300Pa 试问：如果他能测得0.1%的[H+]变化，那么，能确 定出二氧化碳分压的最小变化是多少？假设导电池 中的水总是被二氧化碳所饱和,二氧化碳在溶液中 仅以H2CO3、HCO3－形式存在 1.3 基本定律—亨利定律 CO2(aq) + H2O(l) ＝ H+(aq) + HCO3- (aq) 1.3 基本定律—亨利定律 1.3 基本定律—亨利定律 知识点拓展 1.可结合能斯特方程进一步分析为什么测定pH 值的精度比压力测定的精度更高 2.分析温度变化对单纯物理过程或化学过程的 影响以及两者同时存在的影响；若要准确计算 ，还需哪些数据？ 1.3 基本定律—亨利定律 4.在一次呼吸测醉分析中，在20℃时取50厘米3人的 呼吸样品鼓泡通过重铬酸盐溶液由于乙醇的氧化作 用产生了3.30×10-5克分子Cr(III)，重铬酸盐的消 耗，可用分光光度法测定 法律上规定血液中的乙醇含量超0.05%（重量百分数 ）便算酒醉。

请确定此人是否是法定的酒醉你可假 定，在36.9℃时，含有0.45%乙醇的血液上面的乙醇 的分压为1.00×104帕 1.3 基本定律—亨利定律 重铬酸盐的还原反应为： 乙醇被氧化成醋酸的氧化反应为： 所以总反应为： 在50厘米3人的呼吸样品中应含有0.75×3.30×10-5 mol乙醇 1.3 基本定律—亨利定律 人呼吸的温度约是37℃，因此血液上面的乙醇的分 压是： 假设亨利定律适用于血液中的乙醇溶液，我们得到 ： 104=K×4.5×10-3 所以，人的血液中乙醇的重量百分含量是： 因此此人是法定的酒醉 1.3 基本定律—亨利定律 思考题 “自搅”奶油是压力作用下使氧化亚氮溶解在奶油中 制造出来的当奶油从加压密封的容器中倒出来时 ，氧化亚氮便从溶液中跑出来，在奶油中产生气泡 ，这些气泡增加了奶油的体积，并产生“搅拌”作用 假设溶解有氧化亚氮的奶油装在压力为4大气压 的一个容器中，当将奶油倒出来时，起泡奶油体积 将比由其质量预计的体积大3倍（这可能说明压封 奶油在饭店中普遍受欢迎的原因）并假设氧化亚 氮在奶油中的溶解度服从亨利定律计算制造10分 米3起泡奶油所需的氧化亚氮数量 1.3 基本定律—亨利定律 解题分析 1.根据亨利定律，当压力由4p 减少到p，气体 的溶解度减少了3 /4,若忽略逸出到气相的气体 量，则奶油中气体的体积为总体积的3 /4即7.5 升。

2.由于尚有1 /4量的气体溶解在奶油中，因此所 需气体的初始量可根据理想气体方程计算： 1.3 基本定律—亨利定律 几点说明 1.亨利定律适合溶质，但对理想溶液，则均可适用； 亦可分别适用于溶解在稀溶液中的各种气体 2.定律中的浓度指与气相相同分子状态的那部分溶质浓 度 3.可通过测量压力求溶解度（方便如啤酒、碳酸饮 料中二氧化碳浓度的测定）或反之（精确如氧电极 、二氧化碳电极、氨电极等气敏电极的应用）；但两 者均需要有亨利常数值，一般通过控制一定压力下分 析溶液中气体的浓度而获得 1.3 基本定律—亨利定律 4.可利用亨利定律导出分配系数，其值与亨利系数 比有关 5.除上述诸多应用外，亨利定律亦可用于地下水上 方气体压力的测定。