第一章 气体和溶液
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，
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）。
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
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
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 。
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 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。
气体与溶液.
（1） （2） （3）
O2、N2的物质的量； O2、N2的分压力； 混合气体的总压力
（4） O2、N2的分体积
解：（1）混合前后气体物质的量没有发生变化：
（n O ）= p1V1
0.3103kPa 1dm3
0.12mol
2 RT 8.314J/(mol K) (25+273)K
3dm3
0.1MPa 0.14MPa
2.14dm3
V (N 2
)=V总
（ p N2 ) p总
=3dm3
0.04MPa 0.14MPa
0.86dm3
注意：单位的统一和换算！
（n N ）= p2V2
0.06103kPa 2dm3
0.048mol
2 RT 8.314J/(mol K) (25+273)K
（2）O2、N2的分压是它们各自单独占有3 dm3时所产生的压 力。当O2由1 dm3增加到
（p O ）= 2
p1V1 V
0.3MPa 1dm3 3dm3
0.1MPa
当N2由2 dm3增加3 dm3到时：
（ p N ）= p2V2 0.06MPa 2dm3 0.04MPa
2
V
3dm3
（3）混合气体总压力：
p总=（p O2)+p(N2) 0.1MPa+0.04MPa=0.14MPa
（4）O2、N2的分体积：
V (O2 )=V总
（ p O2 ) p总Fra bibliotekn m M
pV= mRT/M
ρ=m/V
ρ= pM/RT
在标准状况下，1摩尔气体的体积Vm=22.414×10-3m3
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 ）
第一章 气体 溶液 胶体
第一章气体、溶液和胶体一、气体：理想气体状态方程：PV=nRT=m/M·RT p=101.03kpa（高温低压）R=8.314J/mol·k摩尔气体常量Pa·m3/mol•k或kPa•L/mol•k 题目上有温度和压强，就常用此方程。
应用1.求容器中气体的质量。
2.求容器的体积。
理想气体分压定律：Pi=ni/v·RT=PXi求用排水法收集的气体，干燥后的体积？解：已知温度、总压强、水蒸气压强、收集到的气体体积。
由P总压=P气体+P水蒸气得P气体，在代入PV=nRT，n由题可以求出，最后得出v。
溶液：浓度的表示方法：①质量分数W B=m B/m总②质量浓度ρ=m/V 单位g/L③物质的量浓度C B=n B/v=ρw B/M B=1000ρw B/M B④质量摩尔浓度b B=n B/m A 单位mol/kg⑤物质的量分数x B=n B/n总溶液的依数性：①蒸气压下降：△P=K P·b B②凝固点下降（最适合摩尔质量测定）：△T f=K f·b B 应用：测定除蛋白质等高分子物质外的溶质的摩尔质量。
③沸点升高：△T b=K b·b B④渗透压升高：π=c B RT≈b B RT（对于稀溶液）应用：测生物大分子的相对分子质量。
3%的Nacl溶液渗透压接近1.0mol/kg葡萄糖溶液。
求溶液蒸气压（下降）？解：△P=K P·b B=Kp·n B/m A，再加上原来蒸气压。
已知蒸气压、凝固点、沸点的变化值，求溶质的质量分数？解：由变化值就可求出b B，由b B=n B/m剂，得m B=n B·M B=b B·m剂·M B（m剂已知，或默认1kg），W=mB/（mB+m剂）·100%知凝固点求沸点？解：对于难挥发非电解质的水溶液，由于纯水溶液的凝固点是0度，又已知溶液的凝固点，故可得凝固点下降值△T f，由△T f=K f b B可求b B，再代入沸点升高△Tb=K b b B可求△T b，因为水的沸点为100度，加上△T b即为溶液的沸点。
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_气体和溶液
2、分压定律
道尔顿分压定律： 混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。 某组分气体分压的大小和它在气体混合物中的体积分数（或摩尔分 数）成正比。 （分压力是指混合气体中每一种气体单独占有整个混合气 体的容积Байду номын сангаас时所产生的压力。） 数字表达式：p = p1 + p2+ ……pi
pi = p xi = p
图1-2溶液蒸气压下降的示意图
实验证明：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的 蒸气压乘以溶剂在溶液中的摩尔分数。即： p = pB*xB
p—溶液的蒸气压 pB* —纯溶剂的蒸气压 xB—溶剂的摩尔分数。
p = pB* （1-xA) Δp = pB* - p = pB* xA 上式表明: 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，这称为拉乌尔定律。（此定律只适用于稀溶液，溶液越稀，越 符合定律。） 质量摩尔浓度（b）：溶液中溶质的物质的量除以溶剂的物质的量，单位为mol· -1。 kg 在稀溶液中，nB》nA , n n ∴xA = n +An ≈nA A B B
若溶剂为水，溶解在1kg水（即55.6mol）中的溶质的物质的量nA就等于 该溶液质量摩尔浓度b，则： nA b Δ p = pB* xA ≈ pB* ≈ pB* nB 55.6
将xB = 1- xA（ xA为溶质的摩尔分数）代入上式，得
在一定温度下， pB*为一常数， pB*/55.6可合并为另一常数，用K 表示： 即： Δ p = K· b
(a) (b)
V—溶液的体积 n—该体积中所含溶质的物质的量； R—摩尔气体常数 T—热力学温度 c—物质的量浓度 （mol· -1） L 很稀的溶液，c近似等于质量摩尔浓度b,所以，
物理化学傅献彩第一章课件
第一章 气体和溶液一、气体1. 波义尔-马略特定律：n 、T 一定，2211V p V p = or C pV = （1.1） 2. 查里定律： n 、V 一定， 2121T T p p = or 2211T p T p = or T p ∝ （1.2）3. 盖·律萨克定律：n 、p 一定，2121T T V V = or 2211T V T V = or T V ∝ （1.3） 4. 理想气体状态方程式(克拉伯隆方程)：nR T pV T V p T V p ===222111 or n R T p V = （1.4） 5. 阿佛加德罗定律：同T 、p 、V 的气体，n (分子数)相同。
标准状况下：气体摩尔体积 V 0 = 22.414×10-3 m 31-1-3-30K m ol J 8.314273.15K1m ol m 1022.414Pa 101325⋅⋅=⨯⨯⨯==nT pV R 气体的体积密度：由 M mn =和（1.4）式得RTpM V m ==ρ or p RT M ρ= （1.5） 两种气体p 、T 相同时： 2121ρρ=M M （1.6） 6．混合气体分压定律、分体积定律：混合气体、组分气体；分压力(p i )、分体积(i V )、总体积（总V ）、总压力(总p )；体积分数、摩尔分数(x i )：总总总p p V V n n x i i i i === (1.7) +++=321p p p p 总… 或 总p =Σi p (1.8) 即 总V =V 1+V 2+V 3+… 或 总V =ΣV i (1.9)RT n V p i i =总 (1.10)RT n V p i i =总 （1.11）RT n V p 总总总= （1.12） 则： 总总总总总p x p V V p n n p i i i i === （1.13） 7．气体扩散定律A B A B BA M M u u ==ρρ （1.14）二、溶液1. 溶液浓度的表示方法 按溶质的相对含量可分为稀溶液和浓溶液。
第一部分气体和溶液教学课件
冰，求未知物的摩尔质量。
解 已知M(C12H22O11)=342g·mol-1，根据
Tf
Kf
•m(C12H22O11)Kf
• mC12H22O11 1000 M(C12H22O11)
有Tf
Kf
2.50 1000 342253.1
则T（ f C12H22O11） Kf M(未知 m未 物 知物 )•mH2O1000Kf M(未知 5.物 20)10001000
(5)n(H2O)M m (H H22 O O)93.0 18 .0 2.00mol5.28mol x(H2C2O 4)n(H2n C (2H O 4 2C ) 2O n4()H2O)0.05 05 .0 55 55 5.281.04102
例 将2.50g蔗糖（C12H22O11）溶解在253.1g水中；将 5.20g未知物溶解在1000g水中，两溶液在同一温度开始结
p(N2) (99.31.93)kPa
p1V1 p2V2
T1
T2
V2
p1V1T2 p2T1
97.4kPa150ml 273K 101.3kPa290K
136ml
例 在25℃ 下，将0.100mol 的 O 2 和0.350mol的 H 2
装入3.00L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组分的 分压。
例 将7.00g结晶草酸（H2C2O4·2H2O）溶于93.0g水， 所得溶液的密度1.025g·cm-3,求该溶液的（1）质量分数；
（2）质量浓度；（3）物质的量浓度；（4）质量摩尔浓
度；（5）物质的量分数。
解 已知ρ=1.025g·cm-3 ，查表得
M(H2C2O4·2H2O)=126.07g·mol-1,M(H2C2O4)=90.04 g则·mm olH -12C 2O 47.001 9 2 0 6 ..0 0 4 7g5.00g
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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
例1-3：在17 ℃，99.3kPa的气压下，用排水集气法 收集氮气150mL。求在标准状况下该气体经干燥后 的体积。(17 ℃时饱和水蒸气压力为1.93kPa) 解：在水面上收集气体，测出的压力是饱和水蒸气 压力和气体压 kPa p1V1 p2V2 T1 T2
定义：溶液中溶质B的质量（mB）与溶液质 量（m）之比，称为溶质B的质量分数 （ωB），即
ωB= mB/ m
4、物质的量浓度
定义：一升溶液中所含溶质的物质的量称为物质的量 浓度，用符号c表示，单位是mol/L
cB = nB／V
c( B)
W % 1000
MB
例1-7：已知浓硫酸的密度ρ为1.84g/ml， 其质量分数为95.6%，一升浓硫酸中含有的 n(H2SO4)、n(1/2H2SO4)、c(H2SO4)、c(1/2 H2SO4)各为多少？
溶质(A) 溶剂(B)
固态溶液 (合金)
一、溶液浓度的表示方法
1、摩尔分数 2、质量摩尔浓度 3、质量分数 4、物质的量浓度
1、 摩尔分数（物质的量分数）
定义：某组分的物质的量与溶液的总物质的量之比称 为物质的量分数，符号Ｘ，量纲为1。 nB nB：溶质的物质的量 ni XB = ——— xi nA：溶剂的物质的量 n +n
性无关。
即: Δp = pA* · B x
当溶液很稀时，nA>nB ,nA + nB ≈ nA ，
因此
nB nB xB n A nB n A nB nB p p A xB p A pA nA mA / M A
p p A M A bB K bB
2、沸点升高
沸点：液体蒸气压等于外界大气压力时的温度Tb。
3、凝固点降低
凝固点：物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时 的温度,即固相和液相平衡共存时的温度Tf。
沸点升高和凝固点降低
由该图可以看出，溶液的蒸气压下降，导致溶液的沸 点升高、凝固点降低。 定量关系:
ΔT b = k b bB Δ T f = k f bB
1
相对分子质量为16.0
例1-2：在1000℃和97kPa压力下，硫蒸气的密度是
0.5977gL-1。试求：（1）硫蒸气的摩尔质量，（2） 硫蒸气的化学式。
解: ( 1 )
M
pM RT
RT
p
0.5977103 103 8.315 (273 1000 ) 97 103
(3)
T 210 273 483K nRT 0.605 8.315 483 p 243kP a V 10.0
1.2 溶液：定义？ 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） 状态分布者均称为溶液。
溶 液
气态溶液(空气)
液态溶液：(酸、碱)
第二种：混合气体中第 i 种组分的分压（Pi）等于
总压（P总）乘以第i 种气体的摩尔分数（xi）。
pi V = ni RT
两式相除得：
xi： i 组分气体的摩尔分数 则：pi = xi p
pi ni xi p n
pV = nRT
即：混合气体中某组分气体的分压力等于该组 分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。
B A
n
例1-5：将10克NaOH溶于90克水中，求此溶液的物质 的量分数浓度。
解： n（NaOH） =10/40 = 0.25 (mol) n（H2O） = 90/18 = 5(mol) X(NaOH) = 0.25 /(0.25+5) = 0.048
2、质量摩尔浓度
定义：溶液中溶质B的物质的量（nB ）与溶剂A的质 量（mA）之比，称为溶质B的质量摩尔浓度，符号bB ，
(1)n 总 pV 15010.0 0.605mol RT 8.315 (273 25)
VN 2 n N2 5.0 1 混合前： VO 2 n O 2 15.0 3
所以：n N 2 n O2
1 n 总 0.151mol 4 3 n 总 0.454mol 4
例1-1 ：一学生在实验室中，在73.3kPa和25℃下收集 得250mL某气体，在分析天平上称量，得气体净质量为 0.118g，求气体的相对分子质量。
解：
m pV RT M m RT 0.118 103 8.315 (25 273) M 3 pV 73.3 250 10 16.0 103 kg m ol1 M 16.0 g m ol
1.2.2 溶液的依数性
溶液的性质
由溶质的本性决定
颜色、导电性、酸碱性
取决于溶液中溶质的粒子数目的性质
称为溶液的 依数性
蒸气压下降 凝固点降低 沸点升高 渗透压
1、蒸气压下降
液液 面体 上表 的面 气的 态气 分化 子现 群象 叫叫 蒸蒸 气发
pA*
p
水 p < p A*
糖水
溶液的蒸气压下降值Δp为 Δp = pA*－p
65.2 103 kg mol1 65.2g mol1
65.2 (2) 2.03 32.07
硫蒸气的化学式为S2
想一想：
为什么在高海拔处煮食物要用较长时间？
2、道尔顿分压定律
由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子间 的作用力很小，所以气体具有两大特征，即扩散性 和可压缩性，任何气体都可以均匀充满它所占据的 容器。 如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容 器中，各种气体如同单独存在时一样充满整个容器。
应用:
① 计算溶液的沸点（Tb）和凝固点（Tf）。 ② 测MB ③ 日常生活中的应用 如：植物为什么表现出一定的抗旱性和耐寒性？ 又如：冬天在汽车水箱里加少量甘油或乙二醇，防止水 箱里的水结冰。
例:将2.6g尿素[CO(NH2)2]溶于100.0g水中,计算此溶液在标 准压力下的沸点和凝固点?
Kb=0.512K· mol-1，Tf=1.86 K· mol-1，M CO(NH2)2=60.0g· -1 Kg· Kg· mol
第一种：混合气体中各组分气体的分压之和等于 该混合气体的总压。
公式：pi V = ni RT 道尔顿分压定律：混合气体的总压力等于各组
分气体的分压力之和 公式：p = p1 + p2 +…… =
p
i
i
n i RT nRT p V V i 式中：n为混合气体的总量。可见理想气体状 态方程不仅适用于某一纯净气体，也适用于混 合气体。
单位为：mol/kg
bB = nB／mA=mB ／(MB · A) m
例1-6：250克溶液中含有40克NaCl，计算此溶液的 质量摩尔浓度。 解： 水的质量＝250-40 = 210（克） b(NaCl) = [40/(58.5×210)] ×1000 = 3.26 mol/kg
1.2.1.3 质量分数
解： n(H2SO4) = 1.84×1000×0.956/98.08 = 17.9 mol n(1/2H2SO4) = 1.84×1000×0.956/49.04 = 35.9 mol
c(H2SO4)= 17.9/1 = 17.9 mol/L
c(1/2 H2SO4) = 35.9/1 = 35.9 mol/L
在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气 压下降，近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与 溶质的种类无关。这是拉乌尔定律的另一种表达形式。
例1-8：计算0.05mol/L蔗糖溶液100℃时的饱和 蒸气压？
解:
nB nB p p A pA nA mA / M A
0.05m ol 101.325Kpa 0.0913Kpa 1 1000g / 18g m ol p p A p 101.325Kpa 0.0913Kpa 101.234Kpa
m 质量(kg) ； M 摩尔质量(kg mol-1) ρ 密度（kg m-3）
摩尔气体常数