大连理工大学无机化学课件第01章

68.4g 0.200mol -1 342g mol
n(C12 H 22 O11 ) 0.200mol b(C12 H 22 O11 ) 1.0kg m(H 2O)
0.200mol kg
-1
无 机 化 学 基 础 教 程
Tb = kbb(C12H22O11) = 0.512 Kkgmol-1×0.200mol kg-1 =0.102 K Tb = Tb + Tb (H2O ) =0.102 K + 373.15 K =373.25 K
溶液的蒸气压下降：∆ p = p* A– p
代入： p = p* A (1-xB)
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* – p* 则： ∆ p = pA A (1-xB) = p* A xB xB — 溶液中溶质B的摩尔分数。
拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发 非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩 尔分数成正比。
无 机 化 学 基 础 教 程
２、北京师范大学等
无机化学（第四版上、下册） 高等教育出版社 ２００２
３、武汉大学等
无机化学（第三版，上、下册） 高等教育出版社 １９９３
4、C.E.Housecroft & A.G.Sharpe Inorganic Chemistry 2nd Edition 2005
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压。 解：根据， pB B p
p(CO) = 0.60×600kPa = 3.6×102 kPa
p(H2) = 0.10×600kPa = 60 kPa
§1.2 稀溶液的依数性
1.2.1 溶液的浓度
1.2.2 稀溶液的依数性
1.2.1 溶液的浓度
nB 1 , 单位： mol L 1. 物质的量浓度 cB V nB 1 无 bB , 单位：mol kg 2. 质量摩尔浓度 机 mA
p nRT V
分压的求解：
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n B RT nRT pB p V V pB nB xB p n
nB pB p xB p n
x B B的摩尔分数
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例1-2 ：某容器中含有 NH3、O2 、N2等气 体。其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol， n(N2)=0.700mol。混合气体的总压为 133kPa。 试计算各组分气体的分压。
几点教学要求
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1、课前预习，认真听课，记好笔记，及时复习。 ２、按时、认真、独立完成作业（１６开纸）， 解题规范，字迹工整，注意有效数字。 ３、有问题及时答疑。 ４、认真做好实验，培养实验技能和创新能力。
教学参考书
1、吉林大学等 宋天佑等 无机化学（上、下册） 高等教育出版社 ２００４
溶剂的沸点升高系数kb只与溶剂的性质有关。
表1-3 常见溶剂的沸点和沸点升高系数 溶剂 水 T */K
b
k b/
(K· kg· mol-1)
溶剂 苯
T */K
b
kb/
(K· kg· mol-1)
373.15
0.512 1.22
353.25
2.53 4.95
乙醇 315.55
乙酸 391.05
乙醚 307.85
拉乌尔定律的另一种表达形式。
2.稀溶液的沸点升高 沸点： 当液 体的蒸气 压等于外 界压力时 ，液体会 沸腾。此 时的温度 称为液体 的沸点。
101325
p
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373.15 273.15
Tb
Tb
温度T/K
溶液的沸点上升图
沸点升高：溶液的沸点高于纯溶剂的沸点 的性质，称为溶液沸点升高。 实验表明，难挥发非电解质稀溶液的 无 机 沸点升高与溶质B的质量摩尔浓度成正比： 化 Tb = kbbB 学 基 式中：kb—溶剂的沸点升高系数, K· kg· mol-1 础 -1 b — 溶质 B 的质量摩尔浓度 , mol· kg B 教 程 Tb —难挥发非电解质稀溶液的 沸点升高。
nB RT VB p nRT n1 RT n2 RT V p p p VB nB —称为B的体积分数 B V n pB VB pB B p xB B , p V
例 1-3 ：某一煤气罐在 27℃时气体的压 力为600 kPa ，经实验测得其中CO和H2的体 积分数分别为0.60和0.10。计算CO和H2的分
无机化学
Inorganic Chemistry
无 机 化 学 基 础 教 程
主讲教师：刘淑芹
主教材：无机化学基础教程 辅助教材：无机化学学习指导
大连理工大学出版社
化学——实用的、创造性的中心科学。
无 机 化 学 基 础 教 程
无机化学——一个古老的学科。近60多年来飞跃 发展,与其他学科交叉产生许多边缘学科。 无机化学的前沿领域: 配位化学、金属有机化学、 无机材料化学、生物无机化学、超分子化学等。 无机化学课程——高等学校化学化工类专业以及 近化学类专业的第一门重要化学基础课。 无机化学内容: 1. 化学反应基本原理(第1~7章); 2. 物质结构基础理论(第8~11章); 3. 元素化学基本知识(第12~18章)。
第一章
气体和溶液
§1.1 气体定律 §1.2 稀溶液的依数性
§1.1 气体定律
1.1.1 理想气体状态方程 1.1.2 气体的分压定律
1.1.1 理想气体状态方程
pV = nRT
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R——摩尔气体常数
在STP下，p =101.325 kPa, T=273.15 K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3 m3
处理。
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例 1-1 ： 某 氧 气 钢 瓶 的 容 积 为 40.0L ， 27℃时氧气的压力为 10.1MPa 。计算钢瓶内 氧气的物质的量。 解：V = 40.0 L = 4.0×10-2 m3， T = (27+273.15) K = 300.15 K p = 10.1 MPa = 1.01×107 Pa 由 pV = nRT 得：
m pV RT M
m n M
m RT M pV
M = Mr gmol-1
3. 确定的气体密度
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m RT M pV
=m/V
M
RT
p
pM = RT
1.1.2 气体的分压定律
组分气体：
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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。 nB RT pB V
稀溶液沸点升高应用： 计算溶质B的摩尔质量。
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根据：Tb = kbbB
nB mB / M B 因为：bB mA mB A
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
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n1 RT n2 RT p1 , p2 , V V n1RT n2 RT RT p n1 n2 V V V n =n1+ n2+
1.0110 Pa 4.0 10 m pV n -1 -1 RT 8.314J mol K 300.15 K
7 3
2
162 mol
理想气体状态方程的应用：
1. 计算p，V，T，n中的任意物理量
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pV = nRT 2. 确定气体的摩尔质量
pV nRT
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mB wB , 单位： 1 3. 质量分数 m nB xB , 单位： 1 4. 摩尔分数 n mB 1 1 , 单位： g L 或mg L 5. 质量浓度 B V
1.2.2 稀溶液的依数性
1. 溶液的蒸气压下降
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(1)液体的蒸气压 在一定温度下，将纯液体引入真空、密 闭容器中，当液体的蒸发与凝聚速率相等时，
10 m pV 101325Pa 22.414 R nT 1.0 mol 273.15 K
3
3
8.314J mol K
1
1
R=8.314 kPaLK-1mol-1
人们将符合理想气体状态方程的气体，称 为理想气体。
无 理想气体分子之间没有相互吸引和排斥， 机 化 分子本身的体积相对于气体所占有体积完全 学 可以忽略。 基 础 理想气体实际上并不存在，可以把温度不 教 程 太低、压力不太高的真实气体当做理想气体
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在稀溶液中：nA远大于nB，nA+nB≈ nA
无 机 化 * xB = pA *MAbB =kbB ∆ p = p A 学 基 在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液 础 教 的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度成正比。 程
nB nB nB xB bB M A nA nB nA mA MA
解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2) =0.320mol+0.180mol+0.700mol =1.200mol
nNH3 p( NH3 ) p n
0.320 133 .0kPa 35.5kPa 1.200
n(O 2 ) p (O 2 ) p n
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（2）稀溶液的蒸气压下降 p*——纯溶剂的蒸气压 p ——溶液的蒸气压为。 实验表明 p < p*
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1887年，法国化学家拉乌尔(F.M.Raoult) 研究得出经验公式：
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p = p* A xA 式中： p /Pa — 难挥发非电解质稀溶液的蒸气压； p* A /Pa — 纯溶剂A的蒸气压。 xA — 溶液中溶剂A的摩尔分数。 若溶液仅由溶剂A和溶质B组成， 则：xA + xB = 1， p = p* A (1-xB)
5、宋天佑
简明无机化学
高等教育出版社
6、华南理工大学 古国榜
2007
无 机 化 学 基 础 教 程
无机化学（第二版） 化学工业出版社 2007
7、邵学俊等
无机化学（第二版，上、下册） 武汉大学出版社 2003
8、苏小云等 工科无机化学 （第三版） 华东理工大学出版社 2004 9、黄可龙等 无机化学 科学出版社 2007
液面上方的蒸汽所产生的压力称为该液体的
饱和蒸气压，简称蒸气压。
记作：p*，单位：Pa或kPa。
H 2O(l) H 2O(g)
表1-1 t/℃ 0 5 10 20 p*/kPa 0.6106 0.8719 1.2279 2.3385
不同温度下水的蒸气压 t/℃ 30 40 50 60 p*/kPa 4.2423 7.3754 12.3336 19.9183 t/℃ 70 80 90 100 p*/kPa 31.1642 47.3798 70.1365 101.3247
0.180 133.0kPa 20.0kPa 1.200
p(N2) = p－ p(NH3)－p(O2)
= (133.0－35.5－20.0) kPa
= 77.5 kPa
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分体积： 混合气体中某一组分B的分体积VB是该 组分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。
3.07
2.02
四氯 349.87 化碳 三氯 334.35 甲烷
丙酮 329.65
3.85
1.71
例1-4：将68.4 g 蔗糖C12H22O11溶于1.00
kg 水中，求该溶液的沸点。
解：M(C12H22O11) = 342gmol-1
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m(C12 H 22 O11 ) n(C12 H 22 O11 ) M (C12 H 22 O11 )
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* 同一种液体，温度升高，蒸气压增大。
* 相同温度下，不同液体蒸气压不同；
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物质的蒸气压—— 温度关系图
1. 乙醚
2. 正己烷
3. 乙醇 4. 苯 5. 水
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当液体的蒸气压等于外界大气压时，液 体沸腾，此时的温度称为该液体的沸点。 通常所说的沸点是指大气压为101.325kPa 时液体的正常沸点。