无机及分析化学第一章 气体、溶液和胶体
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。
无机及分析化学第一章第一节气体
例 1-3
• 在 25 ℃下，将 0.100m ol 的 O 2 和 0.350mol 的 H 2 装入 3.0 0L 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部分的分压。 •
解：反应前 0.100mol 8.315kPa L mol-1 K -1 298K p（O 2） 82.6kPa 3.00L 0.350mol 8.315kPa L mol-1 K -1 298K p（H 2） 289kPa 3.00L p 82.6kPa 289kPa 372kPa( 四舍五入) 通电时0.100mol O 2只与0.200molH2 反应生成0.200molH2 O，而剩余0.150molH 2。 液态水所占的体积与容 器体积相比可忽略不计 ，但由此产生的饱和水 蒸气却必须考虑。 因此反应后 0.150mol 8.315kPa L mol-1 K -1 298K p（H 2） 124kPa 3.00L P（H 2 O） 3.17kPa p 124kPa 3.17kPa 127kPa(四舍五入)
无机及分析 化学
第一章 气体和溶液
1.1 气体 1.1.1 理想气体状态方程
概念：分子本身不占体积，分子间没有相互作用力的气体称为理想气体。 低压状态下可以看做理想气体，所遇到的实际情况都不是理想气体。 理想气体状态方程： pV=nRT p 代表了气体的压力 V 代表了气体的体积
T 代表了气体的温度
• 解：
mRT 0.118g 8.315kPa L mol-1 K -1 298K -1 M 16 . 0 g mol pV 73.3kPa 250 10-3 L 所以该气体的相对分子 质量为 16.0g mol-1。
无机及分析化学 第一章课件
2、相：体系中物理性质和化学性质完全相同的一 部分称为相
(1)单相体系（均相体系）：只有一个相的体系
(2)多相体系：有两个或两个以上相的体系
粗分散系 多相体系 胶体分散系
分 散 系
分子、离子分散系——单相体系
1-2-2 稀溶液的通性—依数性(colligative properties )
稀溶液的蒸气压、沸点、凝固点和渗透压等
P PB B
*
P PB P PB 1 B PB A
* * *
P—溶液的蒸气压 ，PB*—纯溶剂的蒸气压, χB—溶剂的摩尔分数, χA—溶质的摩尔分数
拉乌尔定律：一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降 与溶质的摩尔分数成正比。（此定律只适用于稀溶 液，溶液越稀，越符合定律）
理想气体状态方程式
PV nRT m M
R的取值（与P、V、T的单位有关）
R 8 . 314 J mol
1
RT
K
1
( Pa m
1
3
mol
1
K
1
, KPa L mol
1
K
1
)
0 . 08206 atm L mol
62360 mmHg ml mol
渗透。可用于海水淡化、工业废水及污水处理、溶液的浓缩等 方面。
范特霍夫（Van`t Hoff）综合实验结果，指出： V nRT
cRT
对很பைடு நூலகம்的溶液，
bRT
1-3 胶体溶液 colloid
1-3-1 溶胶的制备
1、分散法 研磨法、超声波法、胶溶法、电弧法 2、凝聚法 物理凝聚法、化学凝聚法
无机及分析化学课件第四版第一章
电动电势
ζ是衡量胶粒所带净电荷多少 的物理量，吸附正离子为正，
负离子则为负
电解质对电 动电势影响 很大
1.3.4 溶胶的稳定性和聚沉
溶胶是多相、高分散系统、表面能很大，是热 力学不稳定系统。
✓ 布朗运动 为何往往能稳定存在？ ✓ 胶粒带电
✓ 溶剂化作用
溶胶的稳定性可用ζ的绝对值来衡量，越大，胶体所带 电荷量越多，扩散层后，溶剂化层也厚，溶胶也越稳定
这部分中学计算，训练较多，在此不再赘述。
1.1.2 道尔顿理想气体分压定律
1 分压的概念
组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。
分压： 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。
N2，O2
2L容器内盛1L O2，1L N2
PN2，PO2: 组分气体单独占据容器时所产生的压力。
实验表明，难挥发非电解质溶液的 沸点总是高于纯溶剂的沸点。这一 现象称为溶液的沸点升高(boiling point elevation)。
溶液的沸点升高(△Tb) =溶液的沸点(Tb) －纯溶剂的沸点(Tb0)
即: △Tb=Tb－ Tb0
难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高的原因是溶液 的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。
Δp = pBo xA =K b
ΔTb = Kb b ΔTf = Kf b Π = cRT
1.3 胶体溶液
胶体：是一种物质以一定的分散程度 存在的状态。
胶体分散系
胶体溶液（溶胶）是由小 分子、原子或离子聚集成 较大颗粒而形成的多相体 系。
高分子溶液:是由一些高分子 化合物所组成的溶液。
分子或离子分散系
结果，对于难挥发性的非电解质稀溶液，得出如 下规律：
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
无机及分析化学——第一章 气体和溶液
依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小。
通常所说的“依数性”，包括四个方 面： • 蒸气压下降 (The lowering of the vapor pressure)
• 沸点升高 (The elevation of the boiling point)
• 凝固点降低 (The depression of the freezing point) • 渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure)
c)粗分散系：
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。
相与界面
相（phase）：体系中物理性质和化学性质完全相同的部分。 相界面（简称界面，interface）：将相与相分隔开来的部分。 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，能量就越高，体系也越不稳定。
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。
2. 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 在SI制中，p—Pa，V—m3，T—K，n—mol。 标准状况（p=101.325 kPa，T=273.15 K）下，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: pV 1.01325 105 Pa 22.414 103 m3
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。
无机及分析化学 第一章 气体、溶液和胶体
1.4.1 溶液蒸汽压的下降
液体的蒸发
一定温度下，敞口容 器中液体将不断蒸发 至没有液体留下。
一定温度下，密 闭容器中的液体 随着蒸发进行， 最终将达到液体 蒸发与气体凝结 的动态平衡状态， 蒸气压力不再变 化。
a 敞口容器
b 密闭容器中
液体的饱和蒸汽压 在一定温度下，液体与其蒸气平衡时 的蒸气压力为该温度下的液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。
V/T＝恒量 (n、P 恒定)
阿伏加德罗定律：在相同的温度与相同的压力下，相同体积的 气体所含气体的分子数相同或所含气体的物质的量相同，其数 学表达式为
na＝nb (Ta＝Tb，pa＝pb，Va＝Vb)
9
1.2.1 理想气体状态方程
以上三个定律的适用条件是压力要较低，温度不 能太低，即对稀薄气体适用（或理想气体）。
多相体系
均相体系
常见实例
泥浆
氢氧化铁溶胶 蛋白质水溶液 葡萄糖水溶液
8
1.2 气体
气体的基本特性是扩散性和可压缩性。
波义耳定律：一定量气体，在温度恒定时，它的压力和体积的 乘积为恒量，其数学表达式为
pV＝恒量 (n、 T恒定)
查理-盖吕萨克定律：他的现代表述是，一定量的气体当压力 恒定时，它的体积与热力学温度成正比，其数学表达式为
35
溶液的沸点升高现象
难挥发非电解质稀溶液的蒸气压比纯溶剂要低，所以在 达到溶剂沸点时，溶液不能沸腾。为了使溶液沸腾，就必须 使溶液的温度升高，加剧溶剂分子的热运动，以增加溶液的 蒸气压。当溶液的蒸气压与外压相等时，溶液开始沸腾。显 然此时溶液的温度应高于纯溶剂的沸点。
拉乌尔定律的适用范围：
非电解质 稀 溶液
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溶质的独立质点数：
无机及分析化学第一章溶液和胶体习题答案
1 《无机及分析化学》教材习题解答第一章 溶液和胶体1-1 一种或几种物质分散成微小的粒子散布在另一种物质中所构成的系统称为分散系；分散系按照分散质粒子大小可分为三类：分子离子分散系、胶体分散系和粗分散系；按照物质聚集状态分为：固液、液液、气液等。
1-2 不适用。
实验证明，引入校正系数，拉乌尔定律就可以用于电解质溶液依数性的计算。
阿仑尼乌斯提出电解质溶液的电离学说，用于解释电解质溶液对拉乌尔定律的偏离行为，如果进行计算须引入校正系数。
他认为电解质溶于水后可以电离成阴、阳离子，而使溶液中粒子总数增加导致了校正系数总是大于1，故不适用。
1-3 沸点不衡定，因为沸腾溶液的蒸气压必须等于外界大气压，由于溶剂的蒸发或外界气压的变化，所以沸点不衡定；凝聚温度不衡定，从水的相图气液平衡曲线可知，蒸气的凝聚温度是随蒸气的蒸气压下降而下降的。
1-4 不对，渗透现象停止，说明半透膜两边粒子的渗透速度相等，渗透达到了平衡。
1-5 溶胶稳定性因素有：胶粒带电、动力学和溶剂化膜；聚沉方法有：加入强电解质、加入带相反电荷的溶胶、加热；电解质对溶胶的聚沉作用取决于与胶粒所带相反电荷的离子，离子的电荷越高，对溶胶的聚沉能力越强。
1-6 溶于水后能显著降低水的表面自由能的物质称为表面活性剂；其分子中含有极性基团和非极性基团，极性基团亲水为亲水基，非极性基团亲油为疏水基。
当表面活性物质溶于水后，分子中亲水基进入水相，疏水基则进入气相成油相这样表面活性剂分子就浓集在两相界面上，形成定向排列的分子膜，使相界面上的分子受力不均匀的情况得到改善，从而降低了水的表面自由能。
1-7 一般说来亲水性乳化剂有利于形成O/W 型乳状液，亲油性乳化剂有利于形成W/O 型乳状液，亲水性乳化剂有钾、钠肥皂，蛋白质，动物胶等都形成O/W 型乳状液，亲油性乳化剂有高价金属离子肥皂、高级醇类、高级酸类等形成W/O 型乳状液。
1-8 ①ω=003.12173.3=0.2644；②b=()3443.58173.310173.3003.12-⨯-=6.149mol.kg -1；③c=3443.58173.31000.10-⨯=5.430mol.L -1；④x(NaCl)=015.18173.3003.12443.58173.3443.58173.3-+=0.099721-9 由题意可知：⊿t f (尿素)=⊿t f (未知) ∴K f b(尿素)= K f b(未知) ， 即b(尿素)= b(未知)()100010008.42200100006.605.1⨯=⨯未M 则有M(未)=342.74g..mol -11-10 ⊿t f =K f b 1.30=6.8×0.20100000.1⨯M 则有M ≈262.54g..mol -1 即M(S x )=262.54 故其分子式近似为S 8。
无机及分析化学课件第四版第一章气体和溶液
21世纪化学四大难题:
1. 化学反应理论——建立精确有效而又普遍适用得 化学反应 多体量子理论和统计理论;
2、 结构与性能得定量关系; 3、 生命现象得化学理论——生命化学难题; 4、 纳米尺度难题。
四、学习化学得重要性及必要性
数、理——化学——生物
20世纪发明了七大技术:
信息技术
认知科学
生物技术 核科学和核武器技术 航空航天和导弹技术 激光技术 纳米技术
科学原子论:道尔顿于1808年发表《化学哲学新体系》, 提出原子论,其要点为:
●物质由不可分割得原子组成; ●同种元素得原子其形状、质量及性质都相同,不同元素得
原子,其形状、质量及性质都不相同; ●两种元素得化合作用就是一种元素得一定数目得原子与
另一种元素得一定数目得原子结合形成复杂原子。
此学说意义重大: ●给化学奠定了唯物主义基石—原子。她得原子说把古代
1、什么就是化学?
化学就是在原子和分子层次上研究物质得组成、 结构、性质以及物质之间相互转化得科学。 研究层次:原子和分子 研究内容:
物质得组成、结构、性质与相互转化 核心与特征:合成新物质,对其性质进行表征,开发 其新得应用并探讨其中得机理。
2 、研究化学得目 得
人类生活得各个方面,社会发展得各种需要都与化学息息相关。 (1)化学对我们得衣食住行贡献巨大。 (2)化学对于实现农业、工业、国防和科学技术现代化具 有重要作用。 (3)促进其她基础学科和应用科学得发展和交叉学科得形 成。如:环境化学、能源化学、材料化学、地球化学 正如[美]Pimentel G C在《化学中得机会---今天和明天》一 书中指出得“化学就是一门中心学科,她与社会发展各方面得需 要都有密切关系。”
这就是唯物得,同时她又认为万物得本源就是四 种原始性质:冷、热、干、湿。元素由这些原始性 质依不同比例组合而成。
无机及分析化学 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、稳定性及聚沉作用 了解大分子溶液与凝胶
1.1 气体
一、理想气体状态方程 １、理想气体 分子本身不占体积 分子间无相互作用力
为研究气体性质的方便而假设的状态，实 际不存在，但研究中在温度不太低，压强不太 大的情况下，可将实际气体近似地看作理想气 体。
1.2 溶液
3.分散系的分类 按照分散相颗粒的大小(直径d不同)，可 将分散系分为三类。
二、稀溶液的通性 稀溶液的通性：稀溶液的性质中，与溶质的 本性无关只与溶液中所含溶质粒子数的多少 有关的性质，叫稀溶液的通性，又称稀溶液 的依数性。
1、溶液的蒸气压下降
相同的温度下，当把难挥发的非电解质 溶于溶剂形成稀溶液时，稀溶液的蒸气压比 纯溶剂的蒸气压低，其原因是溶剂的部分表 面被溶质占据，因此单位时间逸出液面的溶 剂分子数相应减少，(如图)达到平衡时，溶 液的蒸气压必然低于纯溶剂的蒸气压，这叫 溶液的蒸气压下降。
要施加的压力。
1.3 胶体溶液
一、溶胶的制备和性质 1、制备方法：分散法、凝聚法 2、性质： 动力性质——布朗运动：胶粒不断作不规则运 动。 光学性质——丁铎尔现象：光的散射。 电学性质——电泳。
பைடு நூலகம்
二、胶团结构和电动电势 1、AgNO3与KI制备AgI 溶胶的胶团结构示意图。
2、电动电势
三、溶胶的稳定性和聚沉 1、溶胶稳定性原因：布朗运动、胶粒带电、 溶剂化作用 2、聚沉：胶粒相互碰撞将导致颗粒聚集变大， 最后以沉淀形式析出，这种现象称为聚沉。
2、溶液的沸点升高和凝固点下降 （1）溶液的沸点升高：在纯溶剂中加入难挥 发非电解质后，溶液的沸点总是高于纯溶剂 的沸点。 （2）凝固点下降：在纯溶剂中加入难挥发非 电解质后，溶液的凝固点总是低于纯溶剂的 凝固点。
第一章无机及分析化学
17
纯水的蒸气压示意图
2019/2/14
18
蒸气压的大小表示液体分子向外逸出的趋势， 它只与液体的本性和温度有关，而与液体的量 无关。通常把蒸气压大的物质称为易挥发物质， 蒸气压小的称为难挥发物质。
液体的蒸发是吸热过程，所以温度升高，蒸气 压增大。
2019/2/14
19
正常
少
纯溶剂
2019/2/14
你能举例说明吗?
2019/2/14 2
二、分散系的分类
按 照 分 散 质 粒 子 直 径 大 小 不 同 分 类
2019/2/14 3
按 照 物 质 的 聚 集 状 态 进 行 分 类
2019/2/14
4
三、分散度和比表面 系统的分散度常以分散质粒子的总表面 积与其总体积之比来表示，称为比表面。 如：S0=S/V S0愈大，表明系统的分散度越高。
32
3、溶液的凝固点降低 （1）凝固点是指液体的蒸气压等于其固体蒸 气压时系统对应的温度，此时液体的凝固和 固体的熔化处于平衡状态。 （2） 例：0℃时水的蒸气压和冰的蒸气压相 等，水开始凝固，但此时溶液的蒸气压低于 溶剂的蒸气压，也必定低于冰的蒸气压，所 以此时溶液不能凝固，要使溶液凝固，就必 须进一步降低溶液的温度，使溶液和冰的蒸 气压同时下降，由于冰的蒸气压下降率比水 溶液大，当温度降低到tf时，溶液和冰的蒸气 压才相等，此时的温度就是溶液的凝固点。
2019/2/14 23
法国物理学家拉乌尔(Raoult)对溶液的蒸气压 进行了定量研究，得出如下结论：在一定温 度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压(p)等 于纯溶剂的蒸气p*与溶液中溶剂的摩尔分数 （xA）的剩积即： p=p*·xA 若是双组分系统则：xA+ xB=1 所以p=p*（1-xB）= p*- p* ·xB
《无机及分析化学》教学课件-气体、溶液和胶体
10
p p1 p2 p3 ……
分压定律的 一种表达
p
pi
ni V
RT
pi
p
ni
RT V
n RT V
pi ni pn
xi: 摩尔分数
pi
ni n
p
xi
ni n
pi xi p
xi ?
2020/8/4
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2020/8/4
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14
冰和水两相体系
2020/8/4
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15
表1 按分散质颗粒大小分类的分散系
颗粒直径大小 类 型
主要特征
实例
小于1nm(10–9) 分子离子 分散系
第一章 气体、溶液和
胶体
制作： 理学院化学系
➢气 体 ➢溶 液 ➢ 溶液的依数性 ➢胶 体 ➢练ight 2005
2
第一节 气 体
✓ 理想气体状态方程式 ✓ 道尔顿分压定律
2020/8/4
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16
表2 按物质聚集状态分类的分散系
分散剂
液 固 气
分散质
气 液 固 气 液 固 气 液 固
实例
肥皂泡沫 牛奶 Fe(OH)3溶胶、泥浆水 泡沫塑料 珍珠 有机玻璃 空气
云、雾 烟、尘
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分子分散系 (d<1 nm)
致
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无机及分析化学第一章溶液和胶体
1.3.3 B的质量分数
物质B的质量与混合物的质量之比。
B
mB m
mB — 物质B的质量； m —混合物的质量；
B — B的质量分数，SI单位为1。
1.3.5 几种溶液浓度之间的关系
1. 物质的量浓度与质量分数
cB
nB V
mB M BV
mB
M Bm /
mB
M Bm
B
MB
CB —溶质B的量浓度;
pB p
nB n
xB
x B B的摩尔分数
pB
nB n
p
xB p
B的摩尔分数
B
nB n
nB—B的物质的量，SI单位为mol； n —混合物总的物质的量，SI单位为mol ；
B— SI单位为1。
两组分的溶液系统 ：
溶质B的量分数:
B
nB nA nB
溶剂A的量分数:
A B 1
A
nA nA nB
的基本概念和特征。
溶液（solution）:
凡是由一种或多种物质分散在另 一种物质中所形成的混合体系。
1.1 分散系
分散系：一种或几种物质分散在另一种物质 里所形成的系统称为分散系统 ，简称分散 系。如泥浆、云雾、牛奶等分散系。
分散质：被分散的物质叫做分散质(或分散 相)；
分散剂：而容纳分散质的物质称为分散剂( 或分散介质)。
表 1-1 按聚集状态分类的各种分散系
分散质
分散剂
实例
气
气
液
气
固
气
气
液
液
液
固
液
气
固
液
固
固
固
空气、家用煤气 云、雾 烟、灰尘 泡沫、汽水 牛奶、豆浆、农药乳浊液 泥浆、油漆、墨水 泡沫塑料、木炭、浮石 肉冻、硅胶、珍珠 红宝石、合金、有色玻璃
无机及分析化学第一章 气体、溶液和胶体
V nBRT
或
nB V
RT
cB RT
bB RT
是渗透压，单位为 kPa。
由上式看出，非电解质稀溶液的渗透压与溶液中所 含溶质的物质的量浓度成正比，而与溶质的本性无关。
两溶液渗透压相等，称为等渗溶液；不等，则渗透 压高的称为高渗溶液，渗透压低的称为低渗溶液。
溶质的本性决定，溶质不同则性质各异； 第二类：如溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点
下降、渗透压等则与溶质的本性无关，取决于溶液中溶 质的自由粒子（可以是分子、离子、原子等微粒）数目，
即浓度。 后一类性质常称为溶液的依数性，也称为溶液的通
性。在难挥发非电解质的稀溶液中，这些性质就表现得 更有规律。
1.溶液的蒸气压下降
(3)n(H 2O )=M m ((H H 2 2O O ))11 80 .0 025.55m ol x(C 12H 22O 11)=n(C 12n H (C 221 O 2H 11)22 O n 11 ()H 2O )0.05 0. 05 5.558.93103
二、溶液的依数性
第一章第二节
溶液的性质有两类： 第一类：如颜色、导电性、酸碱性等，这些性质由
xB
nB n
若某一混合物为两组分A 和B，物质的量分别为nA
和nB，则：
xA + xB = 1 多组分体系？
4. 质量分数
溶液中溶质B的质量mB 与溶液的总质量m之比称为 溶质B的质量分数（mass fraction）。
wB
mB m
一、溶液浓度的表示法
第一章第二节
5. ppm 和 ppb 浓度
主要用于极稀的溶液（环境分析、食品分析中）。 ppm (百万分浓度）：表示溶质的质量占溶液质量 的百万分之几，即每kg溶液所含溶质的mg数。如： 1ppm：1g/1,000,000g溶液 = 1mg溶质/1kg溶液。 8ppm：8g/1,000,000g溶液 = 8mg溶质/1kg溶液。
无机及分析化学-第1章- 物质的聚集状态
由于 所以
xA+ xB= l，即 xA= lxB， p = p0(1xB)= p0p 0·B x
p0 p = p 0·B x p = p0 p = p 0·B x
p—溶液蒸气压的下降值，单位为Pa； xB —溶质的摩尔分数。 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，而与溶质的性质无关。 ——拉乌尔定律
稀溶液渗透压与浓度、温度的关系 П×V = nB×R×T 即 П= cB×R×T П—溶液的渗透压，单位为Pa； cB—溶液的浓度，单位为mo1· 1； L‾ R—气体常数，为8.31 kPa·L·mol‾1·K‾1； T—体系的温度，单位为K 。 在定温下，溶液的渗透压与溶质的浓度成正比。 溶液愈稀，公式愈准确 。
1.3.2 溶胶的性质
胶 体 溶 液 的 性 质
溶胶的光学性质
溶胶的动力学性质
胶粒与扩散层中的反号离子，形成一个电中性的胶团。
1.3.1 胶团结构
例：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓ ，过量的 KI 作稳定剂
胶团的结构表达式 ：
[(AgI)m . nI- .(n-x)K+]x- .xK+
胶核 胶粒 胶团
1.3.1 胶团结构
例：AgNO3 + KI→KNO3 + AgI↓，过量的 AgNO3 作稳 定剂， 胶团的结构表达式：
[(AgI)m . nAg+ .(n-x)NO3-]x+ .xNO3胶核 胶粒 胶团
胶团结构式
氢氧化铁
{(Fe(OH)3)m· nFeO+· (nx)Cl‾}x+· xCl‾
三硫化二砷
{(As2S3)m· nHS‾· x)H+})m· nHSiO3‾· x)H+}x‾· + (n xH
无机及分析化学计算公式1-4章节
无机及分析化学计算公式第一章：溶液和胶体理想气体方程：PV=nRT，其中T为开尔文温度表示物质的量浓度：C a=n aV质量摩尔浓度：b a=n am b,其中n a为溶质的量，m b为溶剂的质量质量分数：w a=m am，m a为溶质的质量，m为溶液的质量摩尔分数：x b=n bn，n b为b溶质的物质的量，n为总体物质的量拉乌尔定律：p=p0x b，p为稀溶液的蒸汽压，p0为同种情况下溶剂的饱和蒸汽压，x b为溶剂的摩尔分数沸点和凝固点的计算：k b和k f为沸点和凝固点常数，b B为溶剂的质量摩尔分数沸点：∆T b=k b b B凝固点：∆T f=k f b B渗透压公式：π=cRT第二章：化学反应基本原理反应进度：ξ=∆n b v b∆n b：反应中任意物质的变化量v b：化学计量系数，反应物为负值，生成物为正值热力学第一定律：△U ＝Q + W焓：H =U +pV吉布斯函数：G =H −TS ，T 为开尔文温度，S 为熵∆G ＜0，过程可正向自发进行； ∆G = 0，系统处于平衡态； ∆G ＞0，过程正向不能自发进行 标准平衡常数：① 气相反应，物质的分压用相对分压(p /p)表示2SO 2(g ) + O 2(g ) = 2SO 3(g )K θ=② 液相反应，物质的浓度用相对浓度(c /c) 表示 K θ=第三章：化学分析概论 采样公式：m =Kd a m :采取试样的最低质量/kg d : 试样中最大颗粒的直径/mmK, a : 经验常数, K值在0.02～ 0.15，a 值在1.8 ～ 2.5{p (SO 2)/p Ө}2 {p (O 2)/p Ө}2HAc= H + + Ac -{c (H +)/c Ө}⋅ {c (Ac -)/c Ө}其中X 为测量值，T 为真实值 绝对误差：E a =X −T 相对误差：E r =E a T×100%di 为偏差，X i 为测量值，X 为平均值 平均值：X =X 1+X 2+⋅⋅⋅+X nn绝对偏差：d =X i −X 相对偏差：d r =X ×100%平均偏差：d =|d 1|+|d 2|+⋅⋅⋅+|d n |n=∑|d i |n i=1n相对平均偏差：r =dX×100%μ为总体平均值 总体标准偏差：σ=√∑(X i −μ)2n i=1n相对标准偏差：s r =X×100%第四章：酸碱平衡 解离度：α=√K a θ/c 0 一元酸的型体分布：δ(A －)=K aθc(H +)+K aθ二元酸的型体分布：δ(A 2−)=K a 1θK a 2θ2+a 1θ+a 1θa 2θ三元酸的型体分布：δ(A3−)K a 1θK a 2θK a 3θc 3(H +)+K a 1θc 2(H +)+K a 1θK a 2θc(H +)+K a 1θK a 2θK a 3θ一元弱酸的酸度计算[弱碱同理]：若c 0K a θ≥20K w θ，c 0/K a θ≥500，则c(H +)=√c 0K a θ 若c 0K a θ≥20K w θ，c 0/K a θ<500则，c(H +)=−K a θ+√K aθ2+4c 0K a θ2若c 0K a θ<20K w θ，c 0/K a θ≥500则，c(H +)=√c 0K a θ+K wθ两性物质酸度计算：c 0K a2θ≥20K w θ，c 0<20K a 1θ则c(H +)=√c 0K a1θK a 2θK a 1θ+c 0c 0K a 2θ≥20K w θ，c 0≥20K a 1θ则c(H +)=√K a 1θ×K b 1θ c 0K a 2θ<20K w θ，c 0≥20K a 1θ，则c(H +)=√K a 1θ(c 0K a 2θ+K w θ)c 0缓冲溶液pH 的计算： pH =pK aθ− lg c ac b,其中c a 为共轭酸浓度，c b 为共轭碱浓度缓冲溶液的缓冲范围：pH =pK a θ±1。
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设有一混合气体，有 i个组分，pi和ni分别表示各组 分的分压力和物质的量，V为混合气体的总体积，则
pi=(ni/V) ·RT p=pi=(ni/V)·RT =(n/V)·RT pi/p=ni/n pi = ( ni/n )·p
第二节 溶 液
第一章第二节
广义地说，两种或两种以上的物质均匀混合而且彼 此呈现分子（或离子或原子）状态分布者均称为溶液， 溶液可以气、液、固三种聚集状态存在。
ppb（十亿分浓度）：表示溶质的质量占溶液质量 的十亿分之几，即每kg溶液中所含溶质的g数。如：
1ppb：1g/1,000,000,000g溶液=1g溶质/1kg溶液。 8ppb：8g/1,000,000,000g溶液=8g溶质/1kg溶液。
例 题 1-1
第一章第二节
在100 mL水中，溶解17.1 g蔗糖(C12H22O11)，溶液 的密度为1.0638 g ·mL1，求蔗糖的物质的量浓度、质 量摩尔浓度、摩尔分数各是多少？
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无机及分析化学第一章 气体、溶液和胶体
化学学科的分类
1. 无机化学 2. 分析化学 3. 有机化学 4. 物理化学 5. 高分子化学
化学学科的重要性
化学学科与其它学科的相互渗透，形成新 的学科，如生物化学、环境化学、环境分析化 学、食品化学、农药化学、土壤化学、植物化 学、配位化学、放射化学等。
第一章第二节
在100 mL水中，溶解17.1 g蔗糖(C12H22O11)，溶液 的密度为1.0638 g ·mL1，求蔗糖的物质的量浓度、质 量摩尔浓度、摩尔分数各是多少？
解：
( 2 )b ( C 1 2 H 2 2 O 1 1 )= n ( C m 1 ( 2 H H 2 2 O 2 O ) 1 1 ) 1 0 0 0 .0 1 5 0 3 0 .5 m o lk g 1
通常所说的溶液都是指液态溶液。
溶液由溶质和溶剂组成，被溶解的物质叫溶质，溶 解溶质的物质叫溶剂。
常把含量较少的组分称为溶质，含量较多的组分称 为溶剂。
一、溶液浓度的表示法
第一章第二节
1. 物质的量浓度 单位体积的溶液中所含溶质B的物质的量称为溶质B
的物质的量浓度。用符号c BcB表nV示B ，常用单位mol·L-1 。
2. 质量摩尔浓度 单位质量的溶剂中所含溶质B的物质的量称为溶质B
的质量摩尔浓度，用bB表b示B ，mn单BA 位是mol·kg1。
对于溶剂是水的稀溶液bB与cB的数值相差很小。
一、溶液浓度的表示法
第一章第二节
3. 摩尔分数（物质的量分数）
是指溶液中组分B的物质的量nB与溶液中总的物质
的量n之比。
解：
（1）VmBmA
17.1g100g 1.0638gmL1
110.1mL
n(C12H22O11) =
m(C12H22O11) M(C12H22O11)
17.1 0.05 mol 342
c(C12H22O11)=n(C12H V22O11) 1100.1.05103 0.454molL1
例 题 1-1
xB
nB n
若某一混合物为两组分A 和B，物质的量分别为nA
和nB，则：
xA + xB = 1 多组分体系？
4. 质量分数
溶液中溶质B的质量mB 与溶液的总质量m之比称为 溶质B的质量分数（mass fraction）。
wB
mB m
一、溶液浓度的表示法
第一章第二节
5. ppm 和 ppb 浓度
主要用于极稀的溶液（环境分析、食品分析中）。 ppm (百万分浓度）：表示溶质的质量占溶液质量 的百万分之几，即每kg溶液所含溶质的mg数。如： 1ppm：1g/1,000,000g溶液 = 1mg溶质/1kg溶液。 8ppm：8g/1,000,000g溶液 = 8mg溶质/1kg溶液。
注意：运用时单位一定要一致。
二、道尔顿(Dalton)分压定律
第一章第一节
1. 某组分气体分压力：是指该组分在同一温度下单独占 有混合气体的容积时所产生的压力。
2. 分压定律：混合气体的总压力等于各组分气体分压力
之和。
排水集气法
p = p1 + p2 + p3 + ······= pi 中的应用！
第一章
第一节 气 体 第二节 溶 液 第三节 胶 体
第一节 气 体
第一章第一节
一、理想气体 理想气体：分子本身不占体积，分子间无作用力。 高温度、低压力条件下的实际气体视为理想气体。 方程式：pV = nRT
R=8.314 Pa·m3·mol1·K1 =8.314 kPa·L·mol1·K1 =8.314 J·mol1·K1 （Pa·m3=N·m2·m3=N·m=J）
农业院校的“无机及分析化学”是一门十分 重要的基础课。
学习方法
1 课前预习，找出难点。 2 课间认真听讲，做好课堂笔记。 3 课后做适当练习，巩固所学知识。 4 做好阶段性总结，对所学知识点进行归纳。
课程成绩：平时（30%）+ 期终考试（70%） 平时：到课率，课堂练习，回答问题
参考书目
1. 无机及分析化学. 呼世斌主编. 高等教育出版社.2005年. 2. 无机及分析化学. 浙江大学编. 高等教育出版社.2003年. 3. 无机及分析化学. 南京大学《无机及分析化学》编写组. 高
(3)n(H 2O )=M m ((H H 2 2O O ))11 80 .0 025.55m ol x(C 12H 22O 11)=n(C 12n H (C 221 O 2H 11)22 O n 11 ()H 2O )0.05 0. 05 5.558.93103
第二章 化学热力学基础（10学时）
第三章 化学反应速率（4学时）
第四章 物质结构简介（10学时）
第五章 分析化学概论（5学时） 第六章 酸碱平衡与酸碱滴定法（10学时）
第七章 沉淀溶解平衡与沉淀滴定法（4学时）
第八章 配位化合物与配位滴定法（8学时） 第九章 氧化还原反应与氧化还原滴定法教出版社. 2006年（第四版）. 4. 无机化学（上册）. 武汉大学等校编. 高等教育出版社，
1996年（第三版）. 5. 分析化学. 武汉大学等校编. 高等教育出版社. 2002年（第
五版）. 6. 《无机及分析化学》习题解答（书后习题和补充习题）.
理论教学内容及学时安排
约共68节课
第一章 气体、溶液和胶体（9学时）