大学基础化学课件工科05物质的聚集状态

➢ 气体的分体积定律(Law of partial volume)
• 组分气体的分体积
组分气体 B 单独存在并具有 与混合气体相同温度和压力 时所占有的体积
VB
nB RT p
• 分体积定律 混合气体的总体积等于各组分气体的分 体积之和；组分气体的分体积大小与它 在气体混合物中的摩尔分数成正比
V = V1 + V2 + 或 V = VB
6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
在25℃、748 mmHg下，要产生75.0 L 的 N2，计算需要叠氮化钠的质量。
131 g
气体的分压定律和分体积定律
➢ 气体的分压定律(Law of partial pressure) • 组分气体
理想气体混合物中的每一种气体
= 1.200 mol
p NH
3
n NH
n
3
p
0.320 133.3 1.200
35.5 kPa
pO 2
nO 2
n
p
0.180 133.3 1.200
20.0 kPa
p(N2) = p - p(NH3) - p(O2) = 133.0 - 35.5 - 20.0
= 77.5 kPa
• 分压定律的应用 p(总压) = p (气体) + p (水蒸气)
• 组分气体的分压力
pB
nB RT V
组分气体B在相同温度下单独占有与 混合气体相同体积时所产生的压力
• 分压定律 混合气体的总压力等于各组分气体的 分压力之和；组分气体的分压大小与 它在气体混合物中的摩尔分数成正比
p = p1 + p2 + 或 p = pB
pB = xB p = (nB / n) p
(1) 硫酸的质量摩尔浓度；
(2) 硫酸的物质的量的浓度；
(3) 硫酸的摩尔分数。
1.067 mol/kg 1.025 mol/L 0.01885
标准溶液及其配制
➢ 基准物质(norm substance) 用以直接配制标准溶液或标定溶液的物质
❖ 对基准物的要求
• 纯度高 (99.9%以上) • 组成(包括结晶水)与化学式相符 • 性质稳定
例：某容器中含有NH3、O2 、N2等 气体的混合物。取样分析后， 其中 n(NH3) = 0.320mol， n(O2) = 0.180mol， n(N2) = 0.700mol。 混合气体的总压 p = 133.0kPa。 试计算各组分气体的分压。
解： n = n(NH3) + n(O2) + n(N2) = 0.320 + 0.180 + 0.700
5.2%；52ml；0.63g
§5.3 溶液
基本单元及溶液浓度
➢ 基本单元(basic cell) 系统中的基本组分
• 分子、原子、离子、电子及其 它粒子或这些粒子的特定组合
1
1
1
H 2S4O ,2H 2S4O ,5KM 4,6K n 2C O 2O r 7
注：若物质A在反应中转移的质子数或得
失电子数为ZA时，基本单元常选为
1 A
ZA
• 某一特定的过程或反应
1 22 H O 222 H OH 2 ,2O 2H 2O
➢ 溶液的浓度(concentration) • 物质的量的浓度(amount-of-substance ~)
单位体积的溶液中所含溶
质基本单元 B 的物质的量
cB

nB V
单位：mol·L-1
• 质量摩尔浓度(molality) 单位质量的溶剂中所含溶质B 的物质的量
➢离子液体
熔融盐，如熔融状态的NaCl，就是由阴、阳 离子组成的液体，称为高温离子液体。
室温离子液体，它在-100~200C均呈液体状态， 与一般的液态物质不同，它完全是由离子组成 的，一般是由有机阳离子和无机阴离子组成。 也不同于等离子体，应该是物质的另一种聚集 状态。
§5.2 气体
理想气体状态方程
VB = xB V = (nB / n) V
例：氧是人类维持生 命的必需气体， 缺氧生命就会死 亡，过剩的氧会 使人致病，只有 在氧气的分压维 持21 kPa才能使 人体维持正常代 谢过程。在潜水 员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦 气。某潜水员潜至海水 30 m 处作业，海水
的密度为1.03gcm-3，温度为20℃。在这 种条件下，若维持O2、He混合气中p(O2) = 21kPa，氧气的体积分数为多少？以 1.000 L混合气体为基准，计算氧气的分 体积和氦气的质量。 (重力加速度取9.807m/s2)
不分解，不吸潮，不吸收CO2 不被空气氧化，不失结晶水
• 最好有较大的摩尔质量，以减小称量的相对误差
❖ 常用的基准物
➢ 标准溶液的配制 标准溶液：已知的准确浓度的溶液
❖ 直接法
准确称取一定量基准物，溶解后转移
至容量瓶中配制成一定体积的溶液
❖ 间接(标定)法
先粗配成近似所需浓度的溶液，再用基
准物滴定已配溶液来确定其准确浓度
作业 P67-68： 习题3、4、6、7、8
§5.1 物质的聚集状态概述
➢ 超临界流体(SCF，supercritical fluid)
温度和压力处于临界点以上对应的物质的状态 称为超临界流体。
➢ 等离子体(plasma)
当对气体物质施以高温、放电、电磁场、高能 磁场、热核反应等作用时，气态原子可以获得 很高的能量，从而被解离成阳离子和自由电子， 由于整个体系正、负电荷数相等，故称为等离 子体。
第五章 物质的聚集状态
§5.1 物质的聚集状态概述 §5.2 气体 §5.3 溶液
基本要求
掌握内容： 理想气体状态方程、气体的分压定律和分
体积定律；基本单元、溶液浓度；基准物质、标 准溶液； 熟悉(理解)内容：
晶体结构类型、超临界流体、等离子体、 离子液体等的概念 了解内容：
实际气体的状态方程、非电解质溶液、电解 质溶液的依数性；胶体、溶胶、凝胶，胶体的稳 定性及聚沉作用，晶格及晶格参数。
若用
m — 气体的质量 M — 气体的摩尔质量 — 气体的密度
则
pV m RT
M
pMRT
p cRT
例：一学生在实验室中，在73.3kPa和25°C 下收集得250ml某气体。在分析天平上 称量，得气体净质量为 0.118 克。求这 种气体的物质的量和摩尔质量。
16.0 g·mol-1
例：为了行车的安全， 可在汽车中装备 上空气袋，防止 碰撞时司机受到 伤害。这种空气 袋是用氮气充胀 起来的，所用的 氮气是由叠氮化 钠与三氧化二铁 在火花的引发下 反应生成的。总 反应是：
bB
nB mA
单位：mol·kg-1
• 摩尔分数(mole fraction)
组分B的物质的量占溶液的物质的量的分数
xB
nB n
有关浓度的计算
例：在298.15K时，质量分数w(H2SO4) = 9. 47%的硫酸溶液，其密度 = 1.0603 103 kgm-3，在该温度下，纯水的密度 = 997.1 kgm-3。试求：
NaOH KMnO4
+ H2C2O4·2H2O 标定
➢ 理想气体(ideal gases) 分子之间没有相互作用 分子本身体积为零的气体
注：低压、高温下的气体可近似按理想气体处理
➢ 理想气体状态方程(state equation)
pV = nRT
式中：p — 气体的压力(Pa) V — 气体的体积(m3) n — 气体的物质的量(mol) R —摩尔气体常数(8.314 J ·mol-1·K-1) T — 热力学温度(K)