第二章气体和溶液课件

O2 理想气体：理想气体：v 分子不占体积分子不占体积v 分子间无相互作用分子间无相互作用低压低压高温高温 实际气体：实际气体：v 分子有体积分子有体积v 分子间有相互作用分子间有相互作用2.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式7/16/20241无机及分析化学 第二章 气体和溶液oBoyleBoyle定律定律：1717世纪中叶，波义尔的实验结果：温世纪中叶，波义尔的实验结果：温度恒定时，一定量气体的压力和它体积的乘积为恒度恒定时，一定量气体的压力和它体积的乘积为恒量。量。PV=nRT（理想气体状态方程式）。（理想气体状态方程式）。u Pv=nRTPv=nRT是描述理想气体在处于平衡态时，压强、是描述理想气体在处于平衡态时，压强、体积、物质的量、温度间关系的状态方程。体积、物质的量、温度间关系的状态方程。PV=constant7/16/20242无机及分析化学 第二章 气体和溶液o气体状态方程式的另一些形式：m 质量质量(kg)；M 摩尔质量摩尔质量(kg mol-1)密度（密度（kg m-3）7/16/20243无机及分析化学 第二章 气体和溶液o 例例2-1：一学生在实验室中，在73.3kPa和25下收集得250mL某气体，在分析天平上称量，得气体净质量为0.118g，求气体的相对分子质量。o 解：解：相对分子质量为相对分子质量为16.07/16/20244无机及分析化学 第二章 气体和溶液o 例例2-2：在1000和97kPa压力下，硫蒸气的密度是0.5977gL-1。试求：（1）硫蒸气的摩尔质量，（2）硫蒸气的化学式。o 解解:(1)硫蒸气的化学式为硫蒸气的化学式为S27/16/20245无机及分析化学 第二章 气体和溶液2.1.2 道尔顿分压定律道尔顿分压定律(1807)某一气体在气体混合物中产生的分压等于在相同温某一气体在气体混合物中产生的分压等于在相同温度下它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体度下它单独占有整个容器时所产生的压力；而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和混合物的总压强等于其中各气体分压之和,这就是这就是气体分压定律。气体分压定律。(a)5.0Lat20(b)5.0Lat20(c)5.0Lat207/16/20246无机及分析化学 第二章 气体和溶液o由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子间的作用力很小，所以气体具有两大特征，即扩散性扩散性和可压缩性和可压缩性，任何气体都可以均匀充满它所占据的容器。o如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容器中，各种气体如同单独存在时一样充满整个容器。o分分压压力力：在相同温度下，混合气体中某组分气体单独占有混合气体的容积时所产生的压力。o公式：piV=niRT7/16/20247无机及分析化学 第二章 气体和溶液o道尔顿分压定律：道尔顿分压定律：o公式：p=p1+p2+=式中：n为混合气体的总量。可见理想气体状态方程不仅适用于某一纯净气体，也适用于混合气体。7/16/20248无机及分析化学 第二章 气体和溶液o另一种表现形式另一种表现形式 pi V=ni RT pV=nRT 两式相除得：xi：i 组分气体的摩尔分数则：则：pi=xi p 即即：混混合合气气体体中中某某组组分分气气体体的的分分压压力力等等于于该该组组分分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。7/16/20249无机及分析化学 第二章 气体和溶液o例例2-3：在17，99.3kPa的气压下，用排水集气法收集氮气150mL。求在标准状况下该气体经干燥后的体积。o解：解：在水面上收集气体，测出的压力是饱和水蒸气压力和气体压力之和。查表1-1，17时饱和水蒸气压力为1.93kPa7/16/202410无机及分析化学 第二章 气体和溶液o例例2-4：在25下，将0.100mol的O2和0.350molH2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。o解：解：反应前:7/16/202411无机及分析化学 第二章 气体和溶液 2H2+O2=2H2O通电时0.100molO2只与0.200molH2反应生成0.200molH2O。液态水所占体积与容器体积相比可忽略不计，但因此产生的饱和水蒸气却必须考虑。因此，反应后：7/16/202412无机及分析化学 第二章 气体和溶液o例例2-5：25时，初始压力相同的5.0L氮和15.0L氧压缩到体积为10.0L的真空容器中，混合气体总压力是150kPa，试求（1）两种气体的初始压力，（2）混合气体中氮和氧的分压，（3）如果把温度升到210，容器的总压力。o解：解：7/16/202413无机及分析化学 第二章 气体和溶液7/16/202414无机及分析化学 第二章 气体和溶液o(3)7/16/202415无机及分析化学 第二章 气体和溶液 2.2溶液（溶液（solution）o2.2.1分散系分散系o2.2.2 稀溶液的通性稀溶液的通性 7/16/202416无机及分析化学 第二章 气体和溶液2.2.1分散系分散系:分散质分散质分散剂分散剂分散分散分散系分散系（固、液、气态）（固、液、气态）分散系分散系一种或几种物质以细小一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物的粒子分散在另一种物质里所形成的体系。质里所形成的体系。分散质分散质被分散的物质。被分散的物质。分散剂分散剂把分散质分散开来把分散质分散开来的物质。的物质。7/16/202417无机及分析化学 第二章 气体和溶液表表 2-1 2-1 按聚集状态分类的各种分散系按聚集状态分类的各种分散系分散质分散剂实例气气空气、家用煤气液气云、雾固气烟、灰尘气液泡沫、汽水液液牛奶、豆浆、农药乳浊液固液泥浆、油漆、墨水气固泡沫塑料、木炭、浮石液固肉冻、硅胶、珍珠固固红宝石、合金、有色玻璃7/16/202418无机及分析化学 第二章 气体和溶液表表 2-2 2-2 按分散质粒子大小分类的各种分散系按分散质粒子大小分类的各种分散系分散质分散系类型分散质主要性质粒子直径100nm粗分散系：分子的大集合体多相,不稳定,扩散很慢乳浊液、颗粒不能透过滤纸悬浮液7/16/202419无机及分析化学 第二章 气体和溶液溶液的性质溶液的性质颜色、导电性、酸碱性颜色、导电性、酸碱性由溶质的由溶质的本性本性 决定决定取决于溶液中溶质的取决于溶液中溶质的粒子数目粒子数目称为溶液的称为溶液的依数性依数性凝固点下降凝固点下降沸点升高沸点升高渗透压渗透压溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降2.2.2稀溶液的通性稀溶液的通性7/16/202420无机及分析化学 第二章 气体和溶液1、溶液蒸气压的下降、溶液蒸气压的下降（1）、饱和蒸气压）、饱和蒸气压（saturatedvaporpressure）,简称蒸气压(po)：初始：初始：V蒸发蒸发 V凝聚凝聚 平衡：平衡：V蒸发蒸发 =V凝聚凝聚 在一定温度下，将纯液体放在密闭容器中当其蒸发速率与蒸汽凝聚成液态的速率相等V时，即蒸发与凝聚达到动态平衡，此时液面上部的蒸气量达到最大，称为饱和蒸气，饱和蒸气所产生的压力叫饱和蒸气压。7/16/202421无机及分析化学 第二章 气体和溶液l在一定温度下，任何纯溶剂都有一定的在一定温度下，任何纯溶剂都有一定的饱和蒸气压（饱和蒸气压（p*p*）。）。易挥发性物质：蒸气压大易挥发性物质：蒸气压大 难挥发性物质：蒸气压低难挥发性物质：蒸气压低 固体也会蒸发，也有蒸气压固体也会蒸发，也有蒸气压7/16/202422无机及分析化学 第二章 气体和溶液（2）溶液的蒸气压：）溶液的蒸气压：指溶液中溶剂的蒸气压。o 如果在纯溶剂中加入一定量的如果在纯溶剂中加入一定量的非挥发性溶质，溶剂的蒸气压就会发非挥发性溶质，溶剂的蒸气压就会发生改变。实验证明，在相同的温度下，生改变。实验证明，在相同的温度下，当把难挥发的非电解质溶质加入溶剂当把难挥发的非电解质溶质加入溶剂形成溶液后，稀溶液的蒸气压比纯溶形成溶液后，稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。剂的蒸气压低。实验测定实验测定25C25C时：时：水的饱和蒸气压水的饱和蒸气压:p p(H(H2 2O)=3167.7 PaO)=3167.7 Pa；0.5molkg-1 0.5molkg-1 糖水的蒸气为糖水的蒸气为:p p(H(H2 2O)=3135.7PaO)=3135.7Pa；1.0molkg-1 1.0molkg-1 糖水的蒸气压为糖水的蒸气压为:p p(H(H2 2O)=3107.7 PaO)=3107.7 Pa。7/16/202423无机及分析化学 第二章 气体和溶液溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降温度压强纯溶剂纯溶剂C1C2C2C17/16/202424无机及分析化学 第二章 气体和溶液o 解释产生这种现象的原因：当纯溶剂中溶解释产生这种现象的原因：当纯溶剂中溶入了难挥发的非电解质时，纯溶剂的部分表面被入了难挥发的非电解质时，纯溶剂的部分表面被溶剂化的溶质所占据，单位时间内逸出溶液液面溶剂化的溶质所占据，单位时间内逸出溶液液面的分子数目就会相应减少，结果在达到平衡时，的分子数目就会相应减少，结果在达到平衡时，溶液表面蒸发的分子数和回到溶液表面的分子数溶液表面蒸发的分子数和回到溶液表面的分子数也较纯溶剂的少，因而使溶液的蒸气压下降。也较纯溶剂的少，因而使溶液的蒸气压下降。结论：结论：溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。越大，蒸气压下降越多。7/16/202425无机及分析化学 第二章 气体和溶液v 思考题思考题 一杯纯水和一杯溶液放入一个一杯纯水和一杯溶液放入一个密闭的容器中会产生怎样的现象？密闭的容器中会产生怎样的现象？7/16/202426无机及分析化学 第二章 气体和溶液（3）拉乌尔定律）拉乌尔定律p=poAo法国物理学家拉乌尔(RoultFM)在1887年总结出一条关于溶剂蒸气压的规律。P 溶液的蒸气压，单位为Pa；po溶剂的饱和蒸气压，单位为Pa；A溶剂的摩尔分数。7/16/202427无机及分析化学 第二章 气体和溶液 由于 A十Bl，即 Al一B所以 p=po（1-B）=po-poB po-p=poBp=po-p=poBp 溶液蒸气压的下降值，单位为Pa；B溶质的摩尔分数。o结论结论:在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压的下降值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）7/16/202428无机及分析化学 第二章 气体和溶液2 2 沸点上升沸点上升沸点上升沸点上升o沸沸点点：液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。o溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压；因此溶液的沸点升高。7/16/202429无机及分析化学 第二章 气体和溶液水的正常沸点水的正常沸点:100C加入溶质加入溶质溶液的沸点溶液的沸点:？100C溶液沸点溶液沸点Tb升高升高若在纯水中加入少量难挥发的非电解质后，若在纯水中加入少量难挥发的非电解质后，会产生什么现象呢？会产生什么现象呢？7/16/202430无机及分析化学 第二章 气体和溶液该物质的液相和固相达到平衡时该物质的液相和固相达到平衡时的温度（的温度（p液液p固固时的时的T）水的凝固点水的凝固点:0C加入溶质加入溶质 海水海水0C时是否冻结时是否冻结？溶液凝固点溶液凝固点Tf下降下降p液液 p固固:液相液相 固相固相p液液 p固固:固相固相 液相液相CB 物质的凝固点物质的凝固点(Tf)3 3 凝固点下降凝固点下降凝固点下降凝固点下降o溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，因此溶液凝固点会下降。7/16/202431无机及分析化学 第二章 气体和溶液溶液沸点升高和疑固点下降溶液沸点升高和疑固点下降图图 图图 1 11 1 溶液的沸点升高凝固点降低示意图溶液的沸点升高凝固点降低示意图 7/16/202432无机及分析化学 第二章 气体和溶液思考题：思考题：难挥发物质的溶液在不断沸腾时，它的沸点是否恒定？在冷却过程中它的凝固点是否恒定？7/16/202433无机及分析化学 第二章 气体和溶液4 4 渗透压渗透压渗透压渗透压渗透（一）、渗透现象（一）、渗透现象浓溶液浓溶液稀溶液稀溶液半透膜半透膜渗透平衡渗透平衡7/16/202434无机及分析化学 第二章 气体和溶液7/16/202435无机及分析化学 第二章 气体和溶液o半半透透膜膜：可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。o浓浓度度差差：溶剂透过半透膜进入溶液的趋向取决于溶液浓度的大小，溶液浓度差大，渗透趋向大。o溶溶溶溶液液液液的的的的渗渗渗渗透透透透压压压压：由于半透膜两边的溶液单位体积内水分子数目不同而引起稀溶液溶剂分子渗透到浓溶液中的倾向。为了阻止发生渗透所需施加的压力，叫溶液的渗透压。（二）、渗透现象产生的条件：（二）、渗透现象产生的条件：7/16/202436无机及分析化学 第二章 气体和溶液图图 1-2 1-2 渗透压示意图渗透压示意图7/16/202437无机及分析化学 第二章 气体和溶液 渗透压的应用渗透压的应用医用等渗液医用等渗液 口渴时一般不宜饮用含糖口渴时一般不宜饮用含糖等成分过高的饮料。等成分过高的饮料。速溶咖啡和速溶茶的制造速溶咖啡和速溶茶的制造（将稀溶液首先用反渗透方法变浓，将稀溶液首先用反渗透方法变浓，再用蒸发法蒸干，生再用蒸发法蒸干，生产成本会大大降低。）产成本会大大降低。）测定溶质的分子量测定溶质的分子量 利用反渗进行海水利用反渗进行海水淡化淡化7/16/202438无机及分析化学 第二章 气体和溶液o稀稀溶液的定理：溶液的定理：难挥发、非电解质稀溶液的某些性质(蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压)与一定量的溶剂中所含溶质的物质的量成正比，而与溶质的本性无关。思考题思考题：稀溶液的各项通性，为什么不适用于浓溶液和电解质？7/16/202439无机及分析化学 第二章 气体和溶液依数性的应用依数性的应用 植物细胞液中溶有氨基酸、糖植物细胞液中溶有氨基酸、糖类物质，有一定的抗旱性类物质，有一定的抗旱性蒸气压下降蒸气压下降植物还有一定的耐寒性植物还有一定的耐寒性用用NaCl等物质与冰混合而制成的冷冻剂等物质与冰混合而制成的冷冻剂为何稀饭比水烫伤得厉害？为何稀饭比水烫伤得厉害？冬天，人们常往汽车的水箱中加入甘油冬天，人们常往汽车的水箱中加入甘油 等物质，以防止水箱因水结冰而胀裂。等物质，以防止水箱因水结冰而胀裂。凝固点下降凝固点下降沸点上升沸点上升7/16/202440无机及分析化学 第二章 气体和溶液谢谢！