简明无机化学第一章气体和溶液
无机及分析化学第一章气体和溶液详解演示文稿
1.2 溶 液
(1) 什么是“分散系”？
一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质里 所形成的系统
分散质 (分散相)
分散剂（分散介质）
被分散
起分散作用
(2) 三种常见的分散系
a)分子或离子分散系--真溶液（单相体系）：
0.1~1 nm (< 10-9 m), 分子/离子分散系，例如NaCl水溶液 等。是一种稳定的体系。
(4) 单相体系中不一定只有一种组分物质（例如气体混合物 即由多种物质所组成）；同一种物质也可因聚集状态的 不同而形成多相体系（例如水、水蒸气和冰三相共存）； 聚集状态相同的物质在一起也不一定就是单相体系（例 如油水分层的液态体系有两相）。
1.2.2 稀溶液的通性 ★ 溶液
(1) 溶液的一般概念 分子或离子分散体系 单相 按聚集状态：气态溶液、液态溶液、固态溶液
(5) 溶液浓度的表示方法
质量分数 (无量纲) 摩尔分数 x (无量纲) 质量摩尔浓度 b (mol ·kg-1) 质量浓度 (g ·L-1) 物质的量浓度 c (mol ·L-1或mol ·dm-3)
常用溶液浓度的表示方法
名称
定义
质量分数 溶质A的质量mA与溶
液质量m之比值
摩尔分数
物质A的物质的量(nA) 与混合物的物质的量 ( i ni )之比
子与器壁之间的碰撞，是完全弹性碰撞-无动能损失。 ➢ 理想气体分子本身占有的体积忽略不计,将分子看成有质
量的几何点。
■ 严格意义上的理想气体实际上是不存在的。但对实际气体 来说，只要温度不是太低（高温,高于273K），压力不是 太高（低压,低于数百kPa），都可以近似用理想气体状态
方程作有关p、V、T、n 的计算。
无机化学-气体和溶液
b —— 体积常数。
（2）实际气体分子间有作用力。因此理想压强P为分子碰撞器 壁产生的压强P实际和内层分子作用力产生的压强P内之和。
热力学推导：
令比例系数为a
a —— 引力常数。分子不同时，相互吸引力不同，a不同。
1
范德华方程： ( p+a n2 )(V - nb)=nRT V2
注：范德华方程仍然是近似的
2、道尔顿分压定律：
∑ p总= p1+ p2+ p3 ⋅⋅ ⋅⋅ ⋅ ⋅= pi
§1.2 溶液
§1.2.1 溶液的概念 §1.2.2 非电解质稀溶液的依数性 §1.2.3 胶体溶液
2
§1.2.1 溶液的概念
相： 物理、化学性质均相同的一部分物质，称为一个相。
一个相
纯物质 （同一状态） 以分子、离子、原子形式均匀混合的混合物
在此假想状态下，描述气体性质的物理量 p、V、T、n 之间服从下列关系式：
pV = nRT
理想气体状态方程式
其中： p — 压强（Pa，kPa, atm，mmHg）， T — 温度（K） V — 体积（m3、cm3、L，ml）， n — 物质的量（mol） R —— 气体常数。
在标准状况下，p =101325Pa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
∆p = p* - p = p* - p*xB = p*xA
p* — 纯溶剂蒸气压； p — 溶液蒸气压； xA — 溶质的摩尔分数
稀溶液中，nA << nB ， ∆p = p*xA≈ p*×MB/1000×bA=KbA
当溶剂一定时，MB、p*一定，故p* ⋅MB/1000为一个常数，用K表示。
简明无机化学第一章 气体和稀溶液课件
而理想气体的体积 V =（m － n b） dm3
如图实际气体的体积 V实 = m dm3
V = （m － n b）dm3 V分 = n b dm3
一般关系式为 V = V实 － nb
（2）
p = p实 + （a n ）2 （1）
V
V = V实 － nb
则 R = 8.314 J•mol－1•K－1
从式
R=
pV nT
和
R = 8.314 J•mol－1•K－1
看出 pV 乘积的物理学单位 为 焦耳 （J）
p
Pa N•m－2
V
m3
所以 pV 的单位为 N•m－2•m 3
= N•m
=J
从物理学单位上看 pV 是一种功。
pV R = nT
若压力用 Pa
混合气体的总压为 3 105 Pa
亦有
p总 = pN2 + pO2
道尔顿（Dalton）进行了大量 实验，提出了混合气体的分压定律 —— 混合气体的总压等于各组分 气体的分压之和
p总 = pi i
此即道尔顿分压定律的数学表达式。
理想气体混合时，由于分子间无 相互作用，故碰撞器壁产生的压力， 与独立存在时是相同的。亦即在混合 气体中，组分气体是各自独立的。
由两种或两种以上的气体混合在 一起，组成的体系，称为混合气体。
组成混合气体的每种气体，都 称为该混合气体的组分气体。
显然，空气是混合气体，其中 的 O2，N2，CO2 等，均为空气这 种混合气体的组分气体。
2. 组分气体的摩尔分数
组分气体 i 的物质的量用 ni 表 示，混合气体的物质的量用 n 表示，
无机化学第一章+气体及稀溶液
单位
符号
长度 (l) 质量 (m) 时间 (t) 开尔文温度 (T) 物质的量 (n) 电流 (I) 光强度 (Iv)米m千克kg秒
s
开尔文
K
摩尔
mol
安培
A
坎德拉
cd
在化学中，前面六种单位是常用单位。
开尔文温度、华氏温度和摄氏温度的相互转换
• 摄氏温度 → 开尔文温度:
T (K ) t (o C) 273.15
2. 质量摩尔浓度
bB
=
溶质B的物质的量（mol） 溶剂的质量（kg）
单位: mol/kg
3. 摩尔分数
xB
nB n总
物质B的摩尔分数xB：混合物中物质B的 物质的量与混合物的总物质的量之比。
xi x j xk .... 1 混合物中各物质的摩尔分
数之和等于 1。
4. 质量百分比浓度：即100克溶液中所含溶质的克数， 用符号（wB/w）％表示。
中文称号 吉 兆 千 毫 微 钠 皮
国际称号 G M k m n p
此外还必须认识一些常用的非国际单位制单位
第二节 理想气体状态方程及其应用
一、理想气体
理想气体符合理想气体状态方程。
二、理想气体状态方程 pV = nRT R ---- 摩尔气体常数
在标准状况下（p = 101.325kPa, T = 273.15K）
解： 292K 时，p (H2O) = 2.20 kPa Mr (NH4NO2) = 64.04
n(N2)
pV RT
=
(97.8 2.20)kPa 4.16L 8.314J K-1 mol-1 292K
0.164
无机化学：Chapter 1 气体和溶液
O2 6dm3
9MPa
N2 12dm3
3MPa
PO2=3MPa，PN2=2MPa；VO2=10.8dm3，VN2=7.2dm3
练习
1.在298K10.0L的容器中含有 1.00molN2和3.00molH2，设气体为理想气 体，试求容器中的总压和两气体的分压。
991.7，248.0、743.7kPa
2.理想气体状态方程[即克拉— 伯珑方程(Clapeyron)]
PV nRT
R 8.314Pa m3 mol1 K 1 8.314KPa L mol1 K 1 8.314J mol1 K 1
R（Molar gas constant）
PV m RT 或 PM ρ RT M
3.不同状态下气体导出公式
水分子 溶质分子
xB
xA
纯水蒸气压 pB*
溶液蒸气压 p
原因：形成溶剂化分子；部分表面被占据。
dell: dell:
3.拉乌尔（Raoult）定律
在一定温度下，难挥发非电解质 稀溶液的蒸气压下降与溶液的质量 摩尔浓度b(B)成正比。
即 ΔP K ×b(B)
P=P*·xA, ΔP=P*·xB 例：植物的抗旱、干燥剂的干燥作用
①从P1、V1、T1到P2、V2、T2 则 P1V1 T1 P2V2 T2 ②P一定，从V1、T1到V2、T2，则 V1 V2 T1 T2
③V一定，从P1、T1到P2、T2， 则 P1 P2 T1 T2 ④T一定，从P1、V1到P2、V2 则 P1V1= P2V2
二.道尔顿（Dalton）分压定律 （Law of partial pressure）
§1-4 胶体溶液( sol Solution )
一.分散度与比表面(dispersed degree and specific surface) 1.S0=A/V， S0比表面，A表面积，V总体积
无机及分析化学第一章 气体和溶液
颗粒能透过滤纸和半透膜， 蔗糖、氯
<1 扩散快，单相，稳定
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。 XB = nB/nA+nB XA+XB = 1
2. 质量摩尔浓度
溶液中溶质B的物质的量（ nB）与溶剂A的质量（mA） 之比
bB
nB mA
（1） p总 p(C) p(D)
（2） pi p总 i
i
ni n总
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。
pi p总
= ni n总
= Vi V总
i
例 25℃时，装有0.3 MPa O2的体积为1 dm3的容器 与装有0.06 MPa N2的体积为2 dm3的容器用旋塞连 接。旋塞打开，待两气体混合后，计算：
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 ：
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
可能性
(2)化学反应进行的快 慢即化学反应的速率 问题
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 化学反应平衡
化学反应速率
1.1 气体
1.理想气体状态方程 pV=nRT
无机化学-气体和溶液
1-1 气体
一、理想气体（ideal gas）的状态方程：
（1）分子本身不占体积，分子是具有质量的几何点， （2）分子之间没有作用力, （3）分子之间、分子与容器壁之间的碰撞不造成动能损
失（完全弹性碰撞）。
研究结果表明：在高温（高于273K）、低压（低于数百 kPa）条件下，许多实际气体很接近理想气体。
可见光波长400-700 nm，溶胶直径1-100nm，发生散射。 每一个胶体粒子变成一个小光源，向四周发射与入射 光波长相同的光波。
真溶液粒子太小，光散射微弱，显示不出丁达尔现象。 可用丁达尔现象来区别溶胶和真溶液。
3）电学性质：电泳 电泳——在电场作用下，胶体粒子在分散介质中作定向移动的现象。
Tb = Kb·b
II = bRT
来测定溶质的摩尔质量。只有对摩尔 质量特别大的物质(如血红素等生物 大分子)才采用渗透压法。
●配制等渗透液：渗透现象在许多生 物过程中有着不可缺少的作用，特别 是人体静脉输液所用的营养液(如葡 萄糖液等)都需要经过细心调节以使 之与血液具有同样的渗透压(约 780kPa)，否则血红细胞将遭到破坏。
五、胶体的稳定性与聚沉(coagulation) 1）稳定性： 溶胶具有很大的比表面积，总是有自发聚集成更大颗粒，降低表面能的倾向，
因此，是热力学不稳定体系，但胶体具有相对稳定性。 溶胶相对稳定的原因： 1）布朗运动， 2）胶粒带电， 3）溶剂化作用（扩散层和吸附层离子都水合）——起保护作用。 可用来衡量溶胶的稳定性： 越大，胶粒带电量越多，扩散层厚，溶剂化层也厚，溶胶就越稳定。 2）聚沉： 聚沉：溶胶失去稳定性，相互碰撞导致颗粒变大，最后以沉淀形式析出。
p总
无机化学第一章
实际气体
高温（>273 K, 0 C） 低压（<几百个kPa）
o
理想气体
1.1.2道尔顿（Dalton） 1.1.2道尔顿（Dalton）分压定律 道尔顿
（一）道尔顿分压定律的要点 （二）道尔顿分压定律的实际应用 （实验室的排气集气） 实验室的排气集气）
道尔顿分压定律的要点
同一温度下 1. 同一温度下，混合气体的总压力等于各组 分气体分压之和。 分气体分压之和。
例6 在291K和101.325KPa下，将2.7L被水蒸气饱和的空气通过 和 下 被水蒸气饱和的空气通过 装有CaCl2的干燥管，测得干燥空气的质量为 的干燥管，测得干燥空气的质量为3.21g，求291K时 装有 ， 时 水的饱和蒸气压。 水的饱和蒸气压。
［解］
∵
V(干燥空气)
pV =
m RT M mRT 3.21 × 8.315 × 291 = = Mp 29 × 101.325
= 2.643 L T不变 又∵ pV = nRT 而这时 n、T不变 ∴ p1V1=p2V2
p( 水蒸气) =
=
p2=p1–p(水蒸气 水蒸气) 水蒸气
101.32 × ( 2.7 − 2.643) 2.7
p1 × (V2 − V1 ) V2
= 2.14 kPa
§1-2
溶
液
分散系 (自学 自学) 自学
［解］
P(H ) = P–P(H O) = 101.325 - 3.17 = 98.155kPa ∵ pV = nRT ∴ n(H ) = p(H )V/RT
2 2 2 2
= 98.155×0.25/8.315×298 × × = 9.90×10-3 mol × 又∵ pV = nRT 而这时 n、T不变 不变 ∴ p1V1 = p2V2
大学无机第1章 气体、溶液和胶体
第1章 气体、溶液和胶体一、 教学要求1．了解理想气体状态方程，气体分压定律；2．了解有关溶液的基本知识，并能进行溶液浓度的有关计算；3．掌握稀溶液的四个依数性及其应用；4．了解胶体溶液的基本性质，了解吸附的基本规律。
掌握胶团的组成和结构，理解溶胶的双电层结构和溶胶稳定性之间的关系，掌握胶体的保护及破坏，熟练写出胶团结构式；5．了解表面活性物质和乳状液的基本概念。
【重点】：1．理想气体状态方程式及分压定律的应用和相关计算；2．溶液浓度的表示法，各浓度之间的相互换算；3．稀溶液依数性的含义，各公式的适用范围及进行有关的计算；4．胶团结构和影响溶胶稳定性和聚沉的因素。
【难点】：1.稀溶液依数性的原因；2. 胶团结构和影响溶胶稳定性和聚沉的因素。
二、重点内容概要在物质的各种存在状态中，人们对气体了解得最为清楚。
关于气体宏观性质的规律，主要是理想气体方程，混合气体的分压定律。
1. 理想气体状态方程所谓理想气体，是人为假设的气体模型，指假设气体分子当作质点，体积为零，分子间相互作用力忽略不计的气体。
理想气体状态方程为：PV = nRT① RT M m pV = ② RT Mp ρ= 此二式可用于计算气体的各个物理量p 、V 、T 、n ，还可以计算气体的摩尔质量M 和密度ρ。
原则上理想气体方程只适用于高温和低压下的气体。
实际上在常温常压下大多数气体近似的遵守此方程。
理想气体方程可以描写单一气体或混合气体的整体行为，它不能用于同固、液共存时的蒸气。
2.分压定律混合理想气体的总压力等于各组分气体分压力之和。
分压是指在与混合气体相同的温度下，该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所具有的压力。
∑i321p p p p p =+++= 还可以表述为： i i px p =3.溶液浓度的表示方法(1)质量分数 ωB =m m B (2)质量浓度 B B m Vρ= (3)物质的量浓度 B B n c V = (4)质量摩尔浓度 AB B ＝m n b (5)物质的量分数（摩尔分数）BA A AB A B B n n n x n n n x +=+= 所以：x A + x B = 1，若将这个关系推广到任何一个多组分系统中，则有：i i 1x=∑质量分数ωB 和质量摩尔浓度B b 与物质的量浓度B c ，可用溶液的密度ρ为桥梁相互换算。
无机化学 第一章 气体和溶液.
V
10.0
1.2 溶 液
一、浓度的几种表示方法 （溶质为A；溶剂为B)
1. 物质的量浓度 (c)
C nA (mol L1)
V
2.摩尔分数（X） xA =
nA ; n总
则：xA +xB =
xB =
nB ; n总
nA nB 1 n总 n总
推广：溶质和溶剂的摩尔分数 之和=1
3.质量摩尔浓度（b）
解:（1） pM RT
M
RT
p
0.5977 103 103 8.314 (273 1000) 97 103
65.2 103kg mol1 65.2 g mol1
(2) 65.2 2.03 32.07
硫蒸气的化学式为S2
只有一种气体
要计算该气体压强：
第一章 气体和溶液
物质的存在状态通常有三种： 气态、液态和固态。 本章重点介绍气体和溶液的一些基本规律。
1.1 对气体而言，主要掌握理想气体状态方程式和道尔顿分压定律 的应用。
1.2 对溶液而言，主要掌握稀溶液的“依数性”的公式和应用。 1.3 对胶体溶液而言，主要了解其相关性质。（自学）
1.1 气 体
解： PV nRT
PV m RT M
M m RT PV
M
=
0.118创10- 3 Kg 8.315Pa 鬃m3 mol-1 状K-1 73.3创103 Pa 250? 10- 6 m3
(25 +
273)K
M = 16醋10- 3 Kg mol- 1
例1-2：在1000 ℃和97 kPa压力下，硫蒸气的密度是 0.5977 gL-1。试求：（1）硫蒸气的摩尔质量，（2）硫 蒸气的化学式。
大学无机化学第一章
3. 蒸气压的计算
1 蒸气压的对数与 T 的直线关系:
2.00
32/37
lg p = A/T + B A = - (ΔHvap)/2.303R
1.00
ΔHvap 为气体的摩尔 蒸发热
0.00 2.6 3.0 3.4 3.8
1 × 103/K-1 T
3. 蒸气压的计算 （描述气-液平衡）
克拉佩龙-克劳修斯Clapeyron-Clausius 方程:
36/37
11/37
1.1.2 气体分压定律 理想混合气体： 几种气体混合后不发生化学反应、分 子间相互作用力以及分子本身所占体积可 以忽略时，称理想混合气体。 分压： 恒温条件下，混合气体中每一组分气 体单独占有整个混合气体容积时所产生的 压力，称该组分气体的分压。
分压定律
混合气体的总压等于混合气体中各组分 气体分压之和。 p = p1 + p2 + ⋅⋅⋅ 或 p = ∑ pi
27/37
2. 液体的气化：蒸发 与 沸腾
28/37
蒸发: 液体表面的气化现象叫蒸发（evaporation)。
分子的 动能： 红色：大 黑色：中 蓝色：低
a
b
吸热过程
沸腾
带活塞容器， 活塞压力为 P
当温度升 高到蒸气 压与外界 气压相等 时，液体 就沸腾， 这个温度 就是沸点。 沸点与外界压 力有关。外界 压力等于101 kPa (1 atm)时 的沸点为正常 沸点，简称沸 点。 沸腾是在液体的表 面和内部同时气化。
64.04g × 0.164mol m(NH4NO2) = 1mol
= 10.5 g
思考
A、B两种气体在一定温度下，在一容器 中混合，混合后下面表达式是否正确？
无机化学第1章 气体与稀溶液
1.3.1 稀溶液的依数性
饱和蒸汽压
1
纯溶剂的饱和蒸汽压 蒸发 凝聚
H2O (l)
H2O(g)
在一定的温度下，液体与蒸气达到平衡时，水蒸气压 力最大，称饱和蒸气压，用 p* 表示.
组分气体B在相同温度下占有与混合气 体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体 B的分压。
nB RT pB V
分压定律：
混合气体的总压等于混合气体中各组分 气体分压之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pB
n1 RT p1 , V
n2 RT p2 , V
n1RT n2 RT RT p n1 n2 V V V
1.1.1 理想气体模型
气体的最基本特征： 具有可压缩性和扩散性。
人们将符合理想气体状态方程的气体，称为 理想气体。 两点假设：①理想气体分子之间没有相互吸 引和排斥②分子本身的体积相对于气体所占有 体积完全可以忽略
• 实际气体分子
气体分子体积
？
分子间的作用力 高温 低压
气体压力的产生 1.原因
A 同一液体，温度越高，蒸气压越大。 B 与物质的本性有关：同一温度下，易挥发液体蒸 气压大。 C 液体的蒸气压与气相的体积及液相的量无关。
2
溶液的饱和蒸气压
丙酮
压力计
丙酮溶液
溶液的蒸气压低于纯溶剂
拉乌尔定律(F. M. Raoult) 在一定的温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等 于纯溶剂的蒸气压与溶剂的摩尔分数的乘积。 p ＝ pA*∙xA
第 1章
《无机化学教案》（张祖德）第一章气体、液体和溶液的性质
《无机化学教案》（张祖德）第一章气体、液体和溶液的性质第一气体、液体和溶液的性质Chapter 1The Behaviors of Gas、Liquid and Solution§1-1 气体的性质The Properties of Gases本节的重点是三个定律：1．道尔顿分压定律（Dalton’s law of partial pressures）2．阿码加分体积定律（Amagat’s law of partial volumes）3．格拉罕姆气体扩散定律（Graham’s law o f diffusion）一、理想气体(Ideal Gases)――讨论气体性质时非常有用的概念1．什么样的气体称为理想气体？气体分子间的作用力很微弱，一般可以忽略；气体分子本身所占的体积远小于气体的体积。
即气体分子之间作用力可以忽略，分子本身的大小可以忽略的气体，称为理想气体。
2．理想气体是一个抽象的概念，它实际上不存在，但此概念反映了实际气体在一定条件下的最一般的性质。
3．实际气体在什么情况下看作理想气体呢？只有在温度高和压力无限低时，实际气体才接近于理想气体。
因为在此条件下，分子间距离大大增加，平均来看作用力趋向于零，分子所占的体积也可以忽略。
二、理想气体定律（The Ideal Gas Law）1．由来(1) Boyle’s law（1627-1691）British physicist and chemist － The pressure-volumerelationshipn、T不变，V∝ 1/ p or pV = constant(2) Charles’s law（1746-1823）French scientist1787年发现－The temperature-volume relationshipn、p不变，V∝T or V/T = constant(3) Avogadro’s law（1778-1823）Italian physicistAvogadro’s hypothesis :Equal volumes of gases at the same temperature and pressure contain equal numbers of molecular.Avogadro’s law The volume of a gas maintained at constant temperature and pressure is directly proportional to the number of moles of the gas.T、p不变，V∝n2．理想气体方程式（The ideal-gas equation）由上三式得：V∝nT / p，即pV∝nT，引入比例常数R，得：pV = nRT3．R：Gas constantUnits l·atm·mol-1·K-1J·mol-1·K-1m3 ·Pa·mol-1·K-1cal·mol-1·K-1l·torr·mol-1·K-1 Numerical Value 0.08206 8.314 8.314 1.987 62.36在标准状况下：1.000 0.08206 273.1522.41(L)1.000nRTVp===4．理想气体方程式应用（Application of the ideal-gas equation）可求摩尔质量(1) 已知p，V，T，m求M(2) 已知p，T，ρ求M5．实际气体（Real gas）与理想气体的偏差(Deviations of ideal behavior) (1) 实例：1mol几种气体pV / RT～ p曲线从两个图中，可以得知：a．分子小的非极性分子偏差小，分子大的极性强的分子偏差大；b．温度越高，压力越低，偏差越小。
无机化学全部章节
无机化学全部章节第一章气体和溶液§1－1气体教学目的：1.熟练掌握理想气体状态方程式，并掌握有关计算。
2．熟练掌握分压定律及应用。
教学重点：1.理想气体状态方程式；2.道尔顿分压定律。
一、理想气体(IdealGae)1．什么样的气体称为理想气体？气体分子间的作用力很微弱，一般可以忽略；气体分子本身所占的体积远小于气体的体积。
即气体分子之间作用力可以忽略，分子本身的大小可以忽略的气体，称为理想气体。
2．理想气体是一个抽象的概念，它实际上不存在，但此概念反映了实际气体在一定条件下的最一般的性质。
3．实际气体在什么情况下看作理想气体呢？只有在温度高和压力无限低时，实际气体才接近于理想气体。
因为在此条件下，分子间距离大大增加，平均来看作用力趋向于零，分子所占的体积也可以忽略。
二、理想气体状态方程1．理想气体方程式（Theideal-gaequation）pV=nRT2．理想气体方程式应用（Applicationoftheideal-gaequation）可求摩尔质量(1)已知p，V，T，m求M(2)已知p，T，ρ求M三、道尔顿分压定律（Dalton’LawofPartialPreure)1801年1．Deduction：假设有一理想气体的混合物，此混合物本身也是理想气体，在温度T下，占有体积为V，混合气体各组分为i（=1，2，3，i，)由理想气体方程式得：RTRTRT，p2n2，，pini，p1n1VVV2．表达式：p总piniRTVnRTVp总p，即总pipi3．文字叙述：在温度和体积恒定时，其总压力等于各组分气体单独存在时的压力之和。
RTpVni某─molefraction4．另一种表达形式：iiRTp总nnVni在温度和体积恒定时，理想气体混合物中，各组分气体的分压（pi）等于总压（p总）乘以该组分的摩尔分数（某i）。
§1－2稀溶液的依数性教学目的：掌握稀溶液依数性及其应用。
教学重点：稀溶液依数性及其应用。
大学化学01第一章 气体和溶液.
第一章气体和溶液学习要求1. 了解分散系的分类及主要特征。
2. 掌握理想气体状态方程和气体分压定律。
3. 掌握稀溶液的通性及其应用。
4. 掌握胶体的基本概念、结构及其性质等。
5. 了解高分子溶液、乳状液的基本概念和特征。
1.1 气体1.1.1 理想气体状态方程气体是物质存在的一种形态,没有固定的形状和体积,能自发地充满任何容器。
气体的基本特征是它的扩散性和可压缩性。
一定温度下的气体常用其压力或体积进行计量。
在压力不太高(小于101.325 kPa、温度不太低(大于0 ℃的情况下,气体分子本身的体积和分子之间的作用力可以忽略,气体的体积、压力和温度之间具有以下关系式:V=RT p n (1-1式中p 为气体的压力,SI 单位为 Pa ;V 为气体的体积,SI 单位为m 3;n 为物质的量,SI 单位为mol ;T 为气体的热力学温度,SI 单位为K ;R 为摩尔气体常数。
式(1-1称为理想气体状态方程。
在标准状况(p = 101.325 Pa ,T = 273.15 K下,1 mol 气体的体积为 22.414 m 3,代入式(1-1可以确定R 的数值及单位:333V 101.32510 Pa 22.41410 m R T1 mol 27315 Kp n .-⨯⨯⨯==⨯3118.314 Pa m mol K --=⋅⋅⋅11= 8.314 J mol K --⋅⋅ (31 Pa m = 1 J ⋅例1-1 某氮气钢瓶容积为40.0 L ,25 ℃时,压力为250 kPa ,计算钢瓶中氮气的质量。
解:根据式(1-1333311V 25010Pa 4010m RT8.314Pa m mol K 298.15Kp n ---⨯⨯⨯==⋅⋅⋅⨯4.0mol =N 2的摩尔质量为28.0 g · mol -1,钢瓶中N 2的质量为:4.0 mol × 28.0 g · mol -1 = 112 g 。
无机化学笔记 第一章 气体和稀溶液(详细版)
第一章 气体和稀溶液一、混合气体的分压定律1、理想气体的状态方程A 、理想气体：气体分子本身的体积可以忽略、分子间没有作用力的气体。
理想气体实 际并不存在。
当实际气体处于低压（＜100kPa ）、高温（＞273K ）时，可近似处理成理想气体。
B 、状态方程：PV nRT ==PM RT m PV RT Mρ⎧⎪−−−→⎨=⎪⎩变形，其中R 为气体摩尔常数，标况下，由状态方程可知3331111101325P 22.41410m ==8.314P m mol K =8.314J mol K 1mol 273.15KPV a R a nT -----⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⨯ 拓展：其中pV 的单位为23J N m m N --⋅⋅=⋅，故pV 的单位即功的单位，pV 为一种体积功。
2、混合气体的分压定律A 、内容：混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。
B 、数学表达式：B B p p =∑，式中，p 为混合气体的总压，B p 为组分气体B 的分压。
根据理想气体状态方程，有 B B n RT p V= ① 而总压 B Bp p =∑ ②故由①②得到 B B p n p n= −−−→变形得 =B B B n p p px n = ③ 式中B x 称为组分气体B 的摩尔分数。
混合气体中组分气体B 的分体积B V 等于该组分气体单独存在并具有与混合气体B 相同温度和压强时具有的体积。
由理想气体状态方程易知=B B B V n V nϕ= 式中B ϕ称为组分气体B 的体积分数。
代入③得B B p p ϕ=二、非电解质稀溶液的依数性——稀溶液的蒸汽压下降、稀溶液的沸点升高和凝固点降低、稀溶液的渗透压能力等。
『质点个数→∞⇒依数性→∞』1、五种常见的溶液浓度表示方法（以下表达式中，B 表示溶质，A 表示溶剂）①物质的量浓度：B B n c V =单位为1mol L -⋅ ②质量分数：B B m mω= ③质量摩尔浓度：溶液中溶质B 的物质的量B n 除以溶剂A 的质量A m 称为溶质B 的质量摩尔浓度，用符号B b 表示，单位为1mol kg -⋅。
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当密度达到一定数值时，凝聚的分子的个数也达到 N0 个。 这时起，上方空间里溶剂分子的个数不再改变，蒸气 的密度也不再改变，保持恒定。
此时，蒸气的压力也不再改变。
这个压力称为该温度下溶剂的饱和蒸气压，用 p0 表示。
液体
蒸发 凝聚
气体
达到平衡后，若使蒸气压小于 p0，则平衡右移，液体气化；
p0
p0
通常所说的“依数性”，包括四个方面：
1、蒸气压下降（The lowering of the vapor pressure) 2、沸点上升 (The elevation of the boiling point) 3、凝固点降低 (The depression of the freezing point) 4、渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure)
b)胶体分散体系：
1~100 nm (10 -9~10-7 m), 胶粒分散体系，例如天然水中的杂 质、蛋清等。外观与溶液相似，但透光可观察到“丁达尔效 应”。能保持相对的稳定。
c)粗分散体系：
1000 nm (> 10-6 m), 例如：泥浆水(悬浊液）、牛奶、豆浆 等。肉眼或在显微镜下可观察到微粒，静置易沉淀，是一种不 稳定的体系。
1.2.2 组分气体的摩尔分数
组分气体 i 的物质的量用 ni 表 示，混合气体的物质的量用 n 表示，
显然有 n = ni i
组分气体 i 的摩尔分数用 xi
表示，则
xi
=
ni n
显然有
xi = 1 i
例如，由 3 mol H2 和 1 mol
N2 组成的混合气体
1.2.3 分压
* 什么叫分压力pi ？ 某一组分气体对器壁产生的（施
(1) 什么是“稀溶液的依数性 ”？
与溶解有关的性质分为两类： 溶液的颜色、比重、导电性等性质， 与溶质的本性有关；溶液的蒸气压、沸点、凝固点等性质，与溶质的本 性无关。
只与溶质的数量（摩尔分数）有关，而与溶质 的本性无关的性质，称为“依数性”。
• 只有溶质的浓度低，即所谓“稀溶液”才具有依数性 • 依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小
* 分压力与总压力的关系
假如容器中有A、B、C。。。等多种气体，则：
P = pA + pB + pC +… =ΣpI = nRT/V （理想气体方程也适合混合气体）
(总压力等于分压力之和)
pA nA , pB nB , pC nC ........ pm nm P nP nP n P n
pA = xA P, pB = xB P, … pi = xi P
* 理想气体分子本身占有的体积忽略不计, 将分子看成有质量的几何点。 * 理想气体分子间的作用力忽略不计。分子 与分子之间、分子与器壁之间的碰撞，是完 全弹性碰撞-无动能损失。
严格意义上的理想气体实际上是不存在的。但对
实际气体来说，只要温度不是太低（高温）， 压力不是太高（低压），都可以近似用理想气
第一章
气体和溶液
学习要求
掌握理想气体状态方程及其应用； 掌握道尔顿分压定律； 理解稀溶液的依数性及其应用； 了解溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉 了解大分子溶液与凝胶
物质的聚集状态
气体 液体 固体 此外：液晶态-物质的第四态或中介态，液体和晶
态 之间，自发有序仍能流动的状态（有序流体）。 等离子态-部分电子被剥夺后的原子及原子
(2) 溶液的蒸气压下降
• 什么是物质的饱和蒸气压？ • 什么是溶液的饱和蒸气压？ •“溶液的蒸气压下降”这句话是什么意思？ • 为什么溶液的蒸气压会下降？ • 下降多少，由什么决定？
蔗
蔗
糖
糖
溶
溶
水
液
水
液
放置一段时间后，水自动转移 到糖水中去。
为什么会发生这种现象 ？
饱和蒸气压
气化（蒸发）：液体表面能量较大的分子，克服分子间的引力，逸 出液体表面进入液体上面的空间。
凝结：气相中的分子，可能与液体表面发ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ碰撞，并被周围的液体 分子所吸引，重新回到液相。
饱和蒸气压：当：凝聚速度 = 蒸发速度 达到平衡，此时蒸气压为一 定值。称为饱和蒸气压。
1） 纯溶剂的饱和蒸气压
在密闭容器中，在纯溶剂的单位表面上，单位时间里，有 N0 个 分子蒸发到上方空间中。
上方空间里溶剂分子个数逐渐增加，密度增加，压力也增加。 随着上方空间里溶剂分子个数的增加，分子凝聚回到液相的机 会增加。
R pV 1.01325 105 Pa 22.414 103 m3
nT
1mol 273.15K
8.3145 Pa m3 K 1 mol1
8.3145 J K 1 mol1
1.2 混合气体的分压定律 1.2.1 混合气体：
由两种或两种以上的气体混合在一起组成的 体系。其中每种气体称为混合气体的组分气 体。
水
溶
水
溶
液
液
当蒸气压等于 p 时， 糖水与
上方蒸气达到平衡。
蔗
蔗
糖
糖
水
溶
水
体状态方程作有关p、V、T、n 的计算。
1.1.2. 气体压力的产生
*气体压力是气体分子对器壁碰撞的结果。
*有一质量为 m，速度为 ，垂直于器壁
方向运动的气体分子碰撞器壁。 *根据理想气体的基本假定，无动能损失，
它以速度 － 弹回。
碰撞过程中动量的改变量为
（－ m ）－ m = － 2 m
动量的改变量等于器壁对分子的作用
溶液中，在单位表面上单位时间内蒸发
的溶剂分子的数目 N 要小于纯溶剂的 N0 。
当凝聚的分子数目达到 N （N < N0）时，实现平衡，蒸气
的密度及压力不会改变。
这种平衡状态下的饱和蒸气
压为 p，则有 p < p0。
5） 解释实验现象
蔗
蔗
糖
糖
水
溶
水
溶
液
液
过程开始时，水和糖水均以蒸发为主。
蔗
蔗
糖
糖
（1）什么是“分散体系”？
一种(几种）物质的 细小粒子 分散于另一种物质 中
分散质 (大小有别)
分散剂（分散介质）
被分散
起分散作用
（2）三种常见的分散体系
a)分子或离子分散体系--真溶液（单相体系）：
0.1~1 nm (< 10-9 m), 分子/离子分散体系，例如NaCl水溶 液等。是一种稳定的体系。
加的）压力叫该组分气体的分压力 pi。— —等于该气体单独占有该容器时产生的压 力-道尔顿分压定律。
组分气体 i 的分压，用 pi 表示
pi V总 = ni RT
1. 2. 4 分压定律 —— 分压与总压的关系
N2
+ O2
N2+ O2
2 dm3
2 dm3
2 dm3
2 105 Pa 2 105 Pa
1.1.3 理想气体状态方程与分压定律
(1) 理想气体状态方程
理想气体的温度（T）、压力（p）、体积(V)和物质的量（n）之 间, 具有如下的方程式关系：
pV = nRT=(m/M) RT
pM=RT
在SI制中，p的单位是Pa，V的单位是m3，T的单位是K，n的单位是mol， （标准状况下，p=101.325kPa，T=273.15K， 1 mol 气体的标准摩尔体积为 22.414×10-3 m3）摩尔气体常数R的单位及数值为:
由道尔顿分压定律 p总 = pO + pN
= 1 105 + 3 105
5
例 1. 2 常压（1 105 Pa）下，将 4.4 g CO2，11.2 g N2 和 16.0 g O2 相混合。 求各组分气体的分压。 解： 混合气体的总压和组成已知，可用 总压和组成求分压。
1.3 溶液
1.3.1分散体系
(3) 液态物质视其互溶程度通常可以是一相（例如水与酒精的混合 物）、两相（例如水和油的混合物）、甚至三相共存（例如水、
油和汞的混合物）。
(4) 单相体系中不一定只有一种组分物质（例如气体混 合物即由多种物质所组成）；同一种物质也可因聚集状态 的不同而形成多相体系（例如水、水蒸气和冰三相共存）； 聚集状态相同的物质在一起也不一定就是单相体系
（例如油水分层的液态体系有两相）。
1.3.2 溶液
(１）溶液的一般概念 ■分子或离子分散体系 ■单相 ■按聚集状态：气态溶液、液态溶液、固态溶液
(２）溶解过程与溶液的形成 溶质均匀分散于溶剂中的过程——溶解
■是个既有化学变化，又有物理变化的复杂过程 ■常伴随：颜色变化，体积变化，能量变化
(３）溶解度的概念 单位溶剂中最多能溶解的溶质的量——溶解度 溶解度与温度、压力等因素有关。
相与界面
体系中物理性质和化学性质完全相同的部分称为相 （phase）。将相与相分隔开来的部分称为相界面（简 称为界面,interface）。
相与相之间在指定的条件下具有明确的界面，在界 面两边体系的性质会有突跃变化。处于界面上的原子 或分子的受力情况与相内部的不同，往往存在剩余引 力，具有界面能。一般来说，体系中存在的界面越多， 能量就会越高，体系也会越不稳定。
向上移动活塞
向下移动活塞
若使蒸气压大于 p0，则平衡左移，气体液化。
2）什么是溶液的饱和蒸气压？
指的是溶液中，作为溶剂的那种物质，所具有的饱和蒸 气压（分压力）。 溶液的饱和蒸气压同样与温度密切相关：
溶剂的表面
溶液的表面
当溶液中溶有难挥发的 溶质时，则有部分溶液 表面被这种溶质分子所 占据。
难挥发溶质的分子
汽 油
冰 水
汽 水 铁粉和硫磺粉