第一章气体、液体和溶液的性质
第一章 气体、溶液和胶体
第一章气体、溶液和胶体⏹§1.1 气体⏹§1.2 液体⏹§1.3 分散系⏹§1.4 溶液⏹§1.5 胶体溶液⏹§1.6 高分子溶液和凝胶⏹§1.7 表面活性物质和乳浊液1、Dalton分压定律2、稀溶液的依数性3、胶体的结构、性质依数性的计算、胶团结构的书写、胶体的性质1、气体的基本特征：（1）无限膨胀性：所谓无限膨胀性就是，不管容器的形状大小如何，即使极少量的气体也能够均匀地充满整个容器。
（2）无限掺混性：无限掺混性是指不论几种气体都可以依照任何比例混合成均匀的混溶体(起化学变化者除外)。
高温低压下气体的p 、V 、T 之间的关系。
即：P ：气体压力，单位用kPa(或Pa)。
V ：气体体积，单位取dm 3(或写为L ，l) n ：气体物质的量mol 。
T ：绝对温度，单位是K ，它与t °C 的关系为:T=273.15+t °CR ：理想气体常数P V = n R T （1-1）此式称为理想气体状态方程。
普通化学普通化学Dalton分压定律适用范围：Dalton分压定律可适用于任何混合气体，包括与固、液共存的蒸气。
对于液面上的蒸气部分，道尔顿分压定律也适用。
例如，用排水集气法收集气体，所收集的气体含有水蒸气，因此容器内的压力是气体分压与水的饱和蒸气压之和。
而水的饱和蒸气压只与温度有关。
那么所收集气体的分压为：p气＝p总－p水如图：普通化学【例1.3】 一容器中有4.4 g CO 2，14 g N 2和12.8 g O 2，气体的总压为202.6 kPa ，求各组分的分压。
【解】混合气体中各组分气体的物质的量m ol m olg g n N 5.028141)(2=⋅=-m ol m olg g n CO 1.0444.41)(2=⋅=-m ol m ol g g n O 4.0328.121)(2=⋅=-k Pa k Pa m olm ol m ol m ol p CO 26.206.2024.05.01.01.0)(2=⨯++=()kPa kPa molmol mol mol p kPa kPa molmol mol mol p O N 04.816.2024.05.01.04.03.1016.2024.05.01.05.022)(=⨯++==⨯++=，总＝总总p i x p n i n i p =由道尔顿分压定律T 一定，速率和能量特别小和特别大的分子所占的比例都是很小的，温度升高时，速率的分布曲线变得较宽而平坦，高峰向右移，曲线下面所包围的面积表示的是分子的总数，对一定的体系它是常数. 氮的速率分布曲线麦克斯韦－玻尔兹曼分布定律:普通化学水有三种存在状态，即水蒸气（气态）、水（液态）、冰（固态）。
气体液体和溶液的性质
第一章 气体、液体和溶液的性质§1-1 气体的性质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 of 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-volume relationshipn 、T 不变 ， V ∝ 1/ p or pV = constant(2) Charles’s law （1746-1823）French scientist 1787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 andpressure 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 = nRT pV = nRT R---- 摩尔气体常量 在STP 下，p =101.325kPa, T =273.15K n =1.0 mol 时, V m =22.414L=22.414×10-3m 3R =8.314 kPa ⋅L ⋅K -1⋅mol -1nT pV R =K15.2731.0m ol m 1022.414Pa 10132533⨯⨯⨯=-11K m ol J 314.8--⋅⋅=4．理想气体方程式应用 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。
chap1气体、溶液
代入: △p = K蒸b(B) 0.11 = 0.0571×13×1000/(MB×87) MB = 77.56 (g/mol)
nB 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
例题：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。
第一章 气体、溶液和胶体
了解理想气体的状态方程及其应用
理解道尔顿分压定律 掌握溶液组成的标度 掌握稀溶液的性质及其应用 了解电解质溶液活度和离子强度的概念。
作业：1, 3, 4 , 6, 8
第一章
气体、 溶液和胶体
第一节气体 一、理想气体状态方程
• 在通常的温度及压力条件下，固态（Solids）、
XA = 1 – XB
nB 移项得：△p = p*－p = p * XB = p*——— nA + nB ∵是稀溶液， ∴ nA >> nB nA + nB ≈ nA
nB △p≈ p*—— Δp＝p* xB nA ∵nA＝mA/MA nB nB ∴ △p≈ p*——＝p* — MA nA mA nB △p＝ p * MA ——＝K b(B ) mA 式中，MA ： kg/mol mA： kg
单相体系
多相体系 （存在界面）
分散系 分类
分子分散系 (d <1 nm) 胶体分散系 (d: 1-100 nm) 粗分散系 (d >100 nm)
分散系按分散质粒子的大小分类
化学反应中的气体和溶液知识点总结
化学反应中的气体和溶液知识点总结化学反应是物质间发生变化的过程，其中气体和溶液是常见的反应方式。
本文将围绕化学反应中的气体和溶液两个方面进行知识点总结，帮助读者更好地理解这些概念。
一、气体的特性和性质气体是一种无定形的物质形态，具有以下特性和性质：1. 可压缩性：气体的分子间距离较大，分子运动剧烈，因此气体具有可压缩性。
2. 可扩散性：气体分子具有高速运动，可以自由地在容器内扩散和混合。
3. 可溶性：气体可以溶解于液体或固体中，其溶解度受温度和压力的影响。
4. 气压和温度：根据理想气体状态方程P×V = n×R×T，气体压强和温度成正比，压强的单位是帕斯卡（Pa），温度的单位是开尔文（K）。
二、溶液的组成和性质溶液是由溶质和溶剂组成的混合物，其中溶质是被溶解的物质，溶剂是用于溶解溶质的物质。
溶液具有以下组成和性质：1. 溶解度：溶解度是指单位溶剂中能溶解的最大溶质量，常用质量分数或摩尔分数表示。
2. 饱和溶液：当在一定温度下，无法再溶解更多溶质时，称为饱和溶液。
3. 浓度：溶液的浓度可以通过质量浓度、摩尔浓度或体积浓度等方式表示。
4. 溶解过程：溶质分子与溶剂分子之间的相互作用力决定了溶解过程的进行与否。
5. 离子溶液：当溶质是离子时，溶液中的离子数量与电解质的浓度成正比。
三、气体反应常见类型1. 常规气体反应：包括氧化反应、还原反应、酸碱中和反应等。
例如：2H2 + O2 → 2H2O2. 气体的摩尔关系：根据化学计量关系，在气体反应中可以根据反应物的物质的摩尔比例推导出产物的物质摩尔比例。
例如：2H2 + O2 → 2H2O，2摩尔氢气与1摩尔氧气反应生成2摩尔水。
3. 气体溶解平衡：气体溶解于溶液中时，会达到一个平衡状态，溶解度受温度和压力的影响。
四、溶液反应常见类型1. 酸碱反应：酸和碱在溶液中反应生成盐和水的化学反应。
例如：HCl + NaOH → NaCl + H2O2. 沉淀反应：两种溶液混合时，产生的沉淀物是由两种阳离子和阴离子结合形成的固体颗粒。
第一章 气体和溶液
溶液的蒸气压降低的原因：
溶质是难挥发非电解质，因此溶液的蒸气压实际上 是溶液中溶剂的蒸气压。
pA*
p
水
糖水
蒸气压与溶液的浓度有没有定量规律？ 1887年，法国著名物理学家拉乌尔根据大量的实验 结果，总结出一个经验定律，这就是拉乌尔定律。
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(p) 等于纯溶剂的蒸气压(pA*)乘以溶剂在溶液中的摩尔分 数(xA)。即： p = p A * · xA
第一章 气体和溶液
基本要求 掌握理想气体状态方程及其应用；掌握道尔
顿分压定律的应用和计算；熟悉溶液浓度的表示方法；
理解稀溶液的依数性及应用；熟悉胶体的结构、性质、
稳定性等；掌握胶粒聚沉的方法和电解质对溶胶聚沉作 用的影响规律。 学习重点 理想气体状态方程；分压定律；溶液浓度的
表示方法；稀溶液的依数性；胶体的性质与结构；影响
∵ xA + xB = 1 ∴ p = pA*（1－xB） 溶液的蒸气压下降值Δp为 Δp = pA*－p
= pA*－pA*（1－xB）
Δp = pA*xB 因此拉乌尔定律也可以这样说：
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（Δ p）与溶质的摩尔分数(xB)成正比,而与溶质的本
理想气体：忽略分子的大小和分子间的作用 力 理想气体状态方程：pV= nRT
式中：p为压力 (Pa)， V为体积（m3）， n为物质的量（mol）， R为摩尔气体常数, T为热力学温度（K）。
气体状态方程式的另一些形式：
物质的量（n）与质量（m）、摩尔质量（M）的关系
m pV RT M pM RT
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
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
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同。
7．扩散速率约为甲烷 3 倍的气体是（ ）。 A．H2 B．He C．N2 D．CO2 【答案】A 【解析】根据气体的扩散定律，气体的扩散速率与相对分子质量的平方根成反比：
8．下列各组气体中，在相同温度下两种气体扩散速率最接近整数倍的是（ ）。 A．H2 和 He B．He 和 N2 C．He 和 O2 D．H2 和 O2 【答案】D 【解析】气体的扩散速率与相对分子质量的平方根成反比，由此可得：
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9．水在 96.5℃时沸腾，这说明外界大气压（ ）。 A．等于一个标准大气压 B．略高于一个标准大气压 C．低于一个标准大气压 D．远远高于一个标准大气压 【答案】C 【解析】沸点是指纯液体的饱和蒸气压达到外界大气压时的温度。水的正常沸点为 100℃，此时水的饱和蒸气压等于标准大气压。若水在 96.5℃沸腾，说明此时水的饱和蒸 气压小于标准大气压，即外界大气压小于标准大气压。
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第 1 章 气体、液体和溶液的性质
一、选择题 1．在 100℃时，98.7kPa 压力下，硫蒸气的密度为 0.5977g·L－1，已知 S 的原子量是 32.066，则硫的分子式是（ ）。 A．S8 B．S6 C．S4 D．S2 【答案】D 【解析】硫蒸气的密度为 0.5977g·L－1，即体积为 1L 时，质量为 0.5977g，且温度及 压力已知，根据理想气体状态方程：
A．100kPa B．200kPa C．300kPa D．400kPa 【答案】B
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(1-1)333311V 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 。
化工原理第一章
PV P V 0 T T
0
0
0
P
m
P
0
m
0
T0
T
0
T p 0 T p
10
化工生产中常遇到各种气体或液体混合物，在无实测 数据时，可用些近似公式进行估算 7. 液体混合物的密度 m : 假设混合液体为理想溶液， 以1kg混合物为基准，则1kg混合物的体积等于各组分 单独存在时体积之和，
28
（3）若液面上方所受压强p0 变化时，p将随之同步 增减，即液面上方所受压强能以同样大小传递到液 体内部的任一点上(巴斯噶原理)。 （4）若各项除以g，则方程变为
p p0 z1 z2 h g
此式说明，压强差(或压强)的大小可以用一定 高度h的流体柱来表示。
29
（5） 在工程上，也常以下列形式出现：
6
1–1–1 质量力与密度
1. 流体的密度 : 单位体积流体所具有的质量称为 流体的密度，其表示式为 m V 式中 m----- 流体的质量 ，kg； V---- 流体的体积， m3； ----流体的密度, kg ／m3 2、流体的比容：单位质量流体所具有的体积 。 单位 m3／kg，在数值上等于密度的倒数
1
第一章 流体流动
2
3
一、流体： 气体和液体具有流动性，且可以几乎毫无 阻力的分割，故统称为流体。
二、流体质点(微团)： 由大量分子构成的流体集团(或称流体微 团)，其大小与容器或管道的尺寸相比是微不 足道的，但比起分子平均自由程则要大得多。
4
三、流体的连续介质模型:
流体是由许多离散的即彼此间有一定间隙的、 作随机热运动的单个分子构成的。但从工程实际 出发讨论流体流动问题时，常把流体当作无数流 体质点组成的、完全充满所占空间的连续介质， 流体质点之间不存在间隙，因而质点的性质是连 续变化的。
第一章 气体和溶液
1. 稀溶液蒸气压下降
(1) 溶剂的蒸汽压 vapor pressure
(2) 稀溶液的蒸汽压下降 pressure lowering
(2) 稀溶液的蒸汽压下降 pressure lowering
溶液的蒸发与纯水蒸发相比，速率要慢得多，因为： 溶液表面被溶质微粒所占据，使溶液表面动能较高，足以克 服分子间引力而进入气相的溶剂分子相对含量降低，减少溶 剂分子蒸发的机会。
4. 质量分数
定义：B物质的质量与混合物质量之比， 表示相同质量单位物质的相对含量。 单位：1
表示式： ωB= mB /（mA+ mB）
表示方法：分数或者小数
举例： ω硫酸 = 98% or 0.98
5. 质量浓度
定义: B物质的质量与混合物体积之比。 符号:ρB 单位：Kg/m －3;g· －1；mg · －1;μg · －1 L L L
B组分气体分压的求解：
nB RT pB V p nRT V
pB nB xB p n
nB pB p xB p n
x B B的摩尔分数
1.4 分压定律的实 际应用 计算气体混合物中各组分气体分压
例题:
在25℃、99.43kPa下，以排水集气法在水面上收 集到的氢气体积为0.4006L，计算在同样温度、压力 下，用分子筛除去水分后所得干燥氢气V’ 和n。已知 25℃时水的饱和蒸气压为3.17kPa 解： T =(273+25)K = 298K p=99.438kPa V=4.16L
C
水
水的 相图 是根 据实 验绘 制的：
A f
冰
P
610.62
O
D
B
273.16
q 水蒸气
《无机化学习题》(张祖德)简介
绪 论 Introduction我的宗旨：To our students, whose enthusiasm and curiosity have often inspired us, and whose questions and suggestions have sometimes taught us.一、Chemistry ── the Central ScienceChemistry has often been called the central science, because a basic knowledge of chemistry is essential for the study of biology, physics, geology, ecology and many other subjects.1．二十世纪，特别是二十世纪后期，化学有了突飞猛进的发展。
(1) 冠醚（crown ether ）的发现（The discovery of crown ether ）：第一个冠醚的发现纯属偶然。
工业化学家（杜邦公司）C. J. Pedersen 要从一种单基保 护邻苯二酚（1）与二氯二乙醚（2）制备双苯酚（3）： OHO O Cl O Cl OHHO O O O ＋(1)(2)(3)（邻羟基苯氧基 －乙基醚）当用了稍微不纯的化合物(1)(含有一些未经保护的酚)，还得到了非常少的（0.4%）六醚(4)O OO O OO（4）KMnO 4可溶于其中，呈紫红色，他又合成了（12C4）Li +O O O O O （15C5）Na +OO O OO O OO O O O O O OO （21C7）Cs +（24C8）能放入的离子：它们可以用来识别碱金属离子，从而开创了超分子化学（super molecular chemistry ）的先河。
Pedersen 获得了1989年的Nobel chemistry prize.(2) N 5＋阳离子的首次露面（the discovery of the pentanitrogen ion ）： 在无水HF 中， 78℃下，由N 2F 2与AsF 5反应：N 2F 2 + AsF 5 [N 2F ＋][AsF 6－]，将[N 2F ＋][AsF 6－]与HN 3（叠氮酸）反应：[N 2F ＋][AsF 6－] + HN 3 [N 5＋][AsF 6－] + HF 。
气体和溶液
凝固点下降值： ΔT f = T f * - Tf
22
根据拉乌尔定律，难挥发非电解质稀溶液的沸 点升高值与溶液的质量摩尔浓度有下述关系成立： ΔTb = Kb · b 有下述关系成立： ΔT f = K f ·b Kb－沸点升高常数 ; (1-13) Kf －凝固点降低常数 (1-12)
同理，凝固点下降值与溶液的质量摩尔浓度
6
pM = ρRT
补充例题：在298 K和9.93 ×104Pa压力下， 0.304L二氧化硫重0.78g，求二氧化硫的分子量。 解：根据气体状态方程式： pV=mRT/M 代入以上数据： M = 0.78 × 10-3 ×8.314 ×298/(9.93 ×104 ×0.304 ×10-3 ) = 0.064kg/mol=64g/mol 单位：kg ×Pa·L/mol ·K ×K/ Pa·L = kg/mol
必然降低单位体积内的水分子数目，单位时间内逸 出 的 水 分子数 目减少 。 因 此一 定温度下 达 到 平衡 时，溶液的蒸汽压比起纯溶剂的蒸汽压更低。这里 溶液的蒸气压实际上是溶液中溶剂的蒸气压。
pA*
p
图示为溶液的蒸汽 压降低。溶液的蒸气 压下降值Δp为
Δp = pB*－p
15
比较不同浓度溶液的蒸气压。显然，浓度越 大 ，溶液的 蒸 气压 越 低。 蒸 气压 与 溶液的 浓 度的 关 系 遵循拉乌 尔定律。 表 述 为：在 一 定温度下， 难挥 发非电 解 质稀溶液的 蒸汽 压等于 纯 溶 剂 的 蒸汽 压乘 以溶剂在溶液中的摩尔分数。 即： p = pB* xB （1-9） p: 为溶液的蒸汽压 pB*：为纯溶剂的蒸汽压 xB：为纯溶剂的摩尔分数 ∵ xA + xB = 1 ∴ p = pB*（1－xA） 溶液的蒸气压下降值Δp为 Δp = pB*－p = pB*－pB*（1－xA） Δp = pB*xA （1-10 ）
气体与溶液性质
气体与溶液性质气体与溶液是化学中重要的物质状态，它们在许多领域都有着广泛的应用。
本文将详细介绍气体与溶液的性质，包括其定义、组成、特点以及普遍规律。
首先，我们来谈谈气体的性质。
气体是一种无定形的物质状态，其分子之间的相互作用力相对较小，使得气体具有较高的扩散性、可压缩性和可混合性。
气体可以通过改变温度和压力来调整其体积和密度。
气体分子之间的平均距离较大，分子之间几乎没有相互作用，因此气体没有固定的形状和体积。
气体的分子自由运动，具有高度的熵和无序性。
气体在常温、常压下的体积可以根据阿伏伽德罗定律确定，即相同条件下气体的体积与分子的个数成正比。
气体的性质还包括压力和温度的影响。
根据理想气体状态方程，气体的压强与温度成正比，温度越高，气体分子的平均动能越大，压强也相应增加。
而根据查理定律，给定体积的气体，在恒定温度下，压强与气体的体积成反比。
根据博伊尔定律，给定质量的气体，在恒定温度下，压强与气体的体积成正比。
这些定律为我们研究和应用气体提供了重要依据。
接下来，我们来探讨溶液的性质。
溶液是由溶质和溶剂组成的一种均相混合物。
其中溶质是指溶解在溶剂中的物质，而溶剂是指用于溶解其他物质的介质。
在溶液中，溶质的存在形式可以是分子、原子或离子。
溶液中的溶质和溶剂之间会发生相互作用，这种相互作用可以使溶质分子被溶剂分子包围和稳定，并随着溶剂的运动而分散。
溶液的性质受到溶质和溶剂的特性影响。
溶液中的溶质可以是固体、液体或气体。
当溶质是固体时，其溶解度受温度、压力和溶剂性质的影响。
其中，温度对溶解度的影响最为显著。
在一些情况下，增加温度可以提高固体溶质的溶解度，而在其他情况下，增加温度反而会降低溶解度。
溶解度曲线描述了溶质在不同温度下的溶解度变化规律。
同时，在气体溶液中，溶质的溶解度还受到压力的影响。
亨利定律表明，溶解度与气体的分压成正比。
在恒定温度下，增加气体的分压会增加气体分子进入溶液的速率，进而增加溶解度。
此外，溶液的浓度也是一个重要的性质。
第一章 气体
第一章气体、液体和溶液的性质1.敞口烧瓶在7℃所盛的气体，必须加热到什么温度，才能使1/3气体逸出烧瓶？2.已知一气筒在27℃，30.0atm时，含480g的氧气。
若此筒被加热到100℃，然后启开阀门（温度保持在100℃），一直到气体压力降到1.00atm时，共放出多少克氧气？3. 在30℃时，把8.0gCO2、6.0gO2和未知量的N2放入10dm3的容器中，总压力达800 mmHg。
试求：(1) 容器中气体的总摩尔数为多少？(2) 每种气体的摩尔分数为多少？(3) 每种气体的分压为多少？(4) 容器中氮气为多少克？3.CO和CO2的混合密度为1.82g dm－3(在STP下）。
问CO的重量百分数为多少？4.已知某混合气体组成为：20份氦气，20份氮气，50份一氧化氮，50份二氧化氮。
问：在0℃，760mmHg下200dm3此混合气体中，氮气为多少克？5.S2F10的沸点为29℃，问：在此温度和1atm下，该气体的密度为多少？7. 体积为8.2dm3的长颈瓶中，含有4.0g氢气，0.50mol氧气和分压为2atm 的氩气。
这时的温度为127℃。
问：(1) 此长颈瓶中混合气体的混合密度为多少？(2) 此长颈瓶内的总压多大？(3) 氢的摩尔分数为多少？(4) 假设在长颈瓶中点火花，使之发生如下反应，直到反应完全：2H2(g) + O2(g) ＝2H2O(g)当温度仍然保持在127℃时，此长颈瓶中的总压又为多大？8. 在通常的条件下，二氧化氮实际上是二氧化氮和四氧化二氮的两种混合气体。
在45℃，总压为1atm时，混合气体的密度为2.56g dm－3。
计算：(1) 这两种气体的分压。
(2) 这两种气体的重量百分比。
9. 在1.00atm和100℃时，混合300cm3H2和100 cm3O2，并使之反应。
反应后温度和压力回到原来的状态。
问此时混合气体的体积为多少毫升？若反应完成后把温度降低到27℃，压力仍为1.00atm，则混合气体的体积为多少毫升？(已知27℃时水的饱和蒸汽压为26.7mmHg)10. 当0.75mol的“A4”固体与2mol的气态O2在一密闭的容器中加热，若反应物完全消耗仅能生成一种化合物，已知当温度降回到初温时，容器内所施的压力等于原来的一半，从这些数据，你对反应生成物如何下结论？11. 有两个容器A和B，各装有氧气和氮气。
张祖德《无机化学》笔记和考研真题详解(气体、液体和溶液的性质)【圣才出品】
第1章气体、液体和溶液的性质1.1 复习笔记一、气体的性质1．理想气体理想气体必须符合两个条件：（1）气体分子之间的作用力很微弱，一般可以忽略；（2）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。
2．理想气体定律（1）波义耳定律在温度和气体的量恒定时，气体的压力与体积的乘积是一个常数。
可用代数式表示：n，T不变时，pV＝C（常数）或者①（2）查理定律在气体的物质的量和压力不变时，气体的体积与温度成正比。
必须说明的是，此温度要用开尔文温标，它与摄氏温标有如下的关系：查理定律可用代数式表示：n，P不变时，（常数）或者②（3）Avogadro假设在同温同压下，相同体积的不同气体含有相同的粒子数。
Avogadro假设可用代数式表示：T，P不变时，③由①，②，③式可以联立成即，引入比例系数R，得pV＝nRT该式为理想气体状态方程式。
式中，R为通用气体常数，简称气体常数。
3．理想气体方程式的应用一般情况下，在实验中确定温度和压力（只要是敞开体系，反应体系的压力与外界大气压相同），测得某气体的密度，就可以求得该气体的摩尔质量。
4．实际气体（1）压缩因子Z压缩因子Z表示实际气体的实验值与理想值的偏差。
即（2）气体的内聚力气体的内聚力是指实际气体分子之间存在的吸引力。
（3）实际气体分子之间的相互作用力的类型与分子之间的距离有关。
①实验证明a．两个氩原子核之间距离时，f排斥起主要作用；b．时，f 引力起主要作用；c．时，氩原子之间的作用忽略。
②复杂分子的作用对复杂分子的作用，呈现出近程排斥，中程吸引，远程为零的规律性。
a．当排斥力起主要作用时，，因为在排斥力的作用下，即使增大一定的压力，由于排斥力的抵抗，气体的体积也不会变小，所以V实际偏大，产生正偏差，故；b．当吸引力起主要作用时，，由于分子之间存在的吸引力，使分子对外界的压力变小，所以P实际偏小，产生负偏差，故（4）修正的气态方程式式中，a，b称为van der Waals常数，由实验确定。
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。
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第一章气体、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。
(2) 实际气体分子之间存在着相互作用。
实验证明，两个氩原子核之间距d ＜4Å时，f 排斥起主要作用；d = 4 ～ 7Å时，f 引力起主要作用，d ＞7Å时，氩原子之间的作用忽略。
对于复杂分子的作用，缺少准确的数据，但类似的规律性为：近程排斥；中程吸引；远程为零。
(3) 当排斥力起主要作用时，PV >> nRT ，因为在排斥力的作用下，即使增大一定的压力，由于排斥力的抵抗，气体的体积也不会变小，所以V 实际偏大，产生正偏差，故 PV >> nRT ； 当吸引力起主要作用时，PV ＜ nRT ，这是由于分子之间存在的吸引力，使分子对外界的压力变小。
所以p 实际偏小，产生负偏差。
故 PV ＜ nRT 。
6．对理想气体定律的修正— van der Waals equation （1837-1923） Dutch scientist ，荣获1910年 Noble physical prize (1) 形式22n p aV nb nRT V +-()()=(2) 讨论：上式与p id V id = nRT 相比：a ．V id = V 实－nb ，n 为mol 数，b 为每mol 分子本身占有的体积 ∴ V 实－nb 就成了气体分子本身占有体积已被扣除了的空间，即为V id b ．2id 2n p p aV =+实,为什么要在p 实项上再加上一项22n aV呢？即为什么p 实＜p 理呢？降压的因素来自两个方面。
(i) 由于分子内存在相互作用，所以分子对器壁的碰撞次数减少，而碰撞次数与分子的密度（n / V ）成正比；(ii) 分子对器壁碰撞的能量减少，它也正比于 n / V ，所以压力降低正比于n 2/ V 2，即p 实 + 22n aV= p id 。
a 、b 称为 van der Waals constant ，由实验确定。
7．从分子运动论推导理想气体定律 (1) 基本假设（Basic hypotheses ）：a ．物质由分子或原子、离子所组成。
同一化学性质的物质，其粒子的大小、形状和作用是一样的；b ．分子作不规则运动；c ．气体分子对器壁的碰撞是弹性碰撞。
(2) 推导(Deduction)：设边长L 的一个立方箱子；其中有N 个气体分子。
每个分子的质量为m ，速度为u 。
假设有N /3气体分子沿x 轴方向运动，其动量为mu 。
分子撞在左面箱壁A 后，以原来的速度向右飞（因为是弹性碰撞），其动量为-mu ，因此每撞壁一次，分子的动量就改变了2mu 。
一个分子平均起来看，它向左、向右运动跨越容器，与器壁A 连续两次碰撞之间所走的距离为2L 。
所以每个分子每秒钟的动量改变为()22/2/mu mu L u L=N / 3个分子每秒钟的动量改变为23Nm u f L⨯= (单位时间内的动量改变)， P （压强）= f / S = f / L 2 ∴ 22333N mu N mu L V p == ， 即 23Nmu pV = 实际上n i 个分子，其速度为u i ，作修正：pV = 3m(n 1u 12 + n 2u 22 +… + n i u i 2 + …)，i iN n =∑定义：22221122i i n u n u n u u N ++++= ，2u 称为速率平方的平均值（均值），代入上式，得 pV =2221323u m N u N m =，动E u m =221统计物理学又导出了气体分子的平均动能与温度的关系：单原子分子的平均动能与温度的关系：kT E K 23=，k －Boltzmann’s constant ， ∴2332N pV kT NkT =⋅=与pV = nRT 作比较：nR = N k ，则k = nR / N ，而N / n = N A∴231238.314/ 1.38110J K 6.02210Ak R N--===⨯⋅⨯ k 的物理意义是分子气体常数三、道尔顿分压定律（Dalton’s Law of Partial Pressures ) 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：11RT p n V= ，22RT p n V= ，……，i iRT p n V=，……∴总p VRTn V RT n p ii ===∑∑，即∑=ip p 总 2．表达式：∑=ipp 总3．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。
4．另一种表达形式：ii i i RTn p n V x RT p nn V===总─ mole fraction 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（p i ）等于总压（p 总）乘以该组分的摩尔分数（x i ）。
5．实验证明：Ramsay (1852－1916) — British chemist, 荣获1904 Nobel chemical prize6．Application of Dalton’s law of partial pressures (1) 求分压：Sample Exercise 1：Suppose that hydrogen is collected over water at 25℃ .How much H 2 (expressed in moles) has been collected when the volume of gas is 223 ml under atmospheric pressure of 74.2 cm Hg?Solution ： 22atm H H O p p p =+ ， atm p =74.2 cm HgThe vapor pressure of water at 25℃ is 23.8 mmHg (=2.38 cm Hg)∴22H atm H O 74.2 2.471.8cmHg pp p =-==-Solving the ideal gas equation for n , we find31061.815.29808206.0223.0)0.76/8.71(-⨯=⨯⨯==RT pV n (mol) (2) 求转化率：Sample Exercise 2：已知某温度、1atm 下，A 4B 2(g)在密闭容中进行如下分解A 4B 2(g)2A 2(g) + B 2(g)达到平衡时，容器的压力为1.4atm ，求A 4B 2的转化率为多少？如左图：Pd 制小管只允许氢气通过，而不许氩气通过。