第1章_物质的聚集状态

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第一章 物质的聚集状态

第一章 物质的聚集状态
克劳修斯-克拉贝龙 ( Clausius-Clapegrom) 方程。式中:
vap H m
为液体的摩尔蒸发热(摩尔汽化焓)
只要知道p1、p2、T1、T2和 vap H m 五个量 中任意4个,就能求出另外一个物理量。
1.2.3 液体的沸点 液体在蒸发过程中,随着外加温度的升高, 蒸气压也在逐渐增大,当外加温度增加到液体 的饱和蒸气压等于外界(环境)压力时,在整 个液体中的分子都能发生气化作用,液体开始 沸腾,此时的温度就是该液体在该压力下的沸 点(boiling point)。 液体的沸点随外压而变化,压力越大, 沸点也越高。当外压为标准情况的压力(即 101.325kPa)时的沸点,为正常沸点。一般我 们所说的沸点都是正常沸点。
理想气体分子之间没有相互吸引和排斥, 分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可 以忽略。
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下,p =101.325kPa, T=273.15K
n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
pV R nT 3 3 101325Pa 22.414 10 m 1.0mol 273.15K 8.314 J mol 1 K 1
定量的气体,当压力一定时,气体的体积 V与热力学温度T成正比。 数学式可表示为 或 或 V = V0T/T0 V∞T V1/V2 = T1/T2
查理-盖· 吕萨克定律也可以用图形来表示, 称为等压线—— 直线。如图1.2 所示。
3. 阿伏加德罗定律 在相同的温度和压力下,相同体积的不同 气体均含有相同数目的分子。 1.1.2 理想气体的状态方程 人们将符合理想气体状态方程式的气体, 称为理想气体。
R=8.314 kPaLK-1mol-1=8.314Pa· 3 · -1mol-1 m K

第一章物质的聚集状态

第一章物质的聚集状态

1.3 溶液
一种物质以分子或离子的状态均匀地分布在另 一种物质中形成均匀的分散系统,称为溶液。
溶液的特点:
溶质、溶剂的相对性
不同物质在形成溶液时,往往有热量、 体积的变化和颜色的变化
1.3.1 溶液浓度表示法
物质B的摩尔分数 x B
nB nB xB n nB
∑nB是溶液中各组分的物质的量总和,且
cB RT {0.1 8.314 298}kPa 248kPa
这相对于25m高水柱所产生的静压力。而一般植物 细胞液的渗透压大约可达2000kPa。
利用渗透压测量高分子化合物的分子量有其独特 的优点。
1.4 胶体
一种或几种物质分散在另一种物质中所形 成的系统称为分散系统,简称分散系。 分散系中被分散的物 质称为分散相。 分散相所处的介质 称为分散介质。
前提:溶质是不挥发的,气相仅为溶剂的, 不生成固溶体
蒸汽压下降 由拉乌尔定律可知,当向溶剂中加入非挥发 性溶质时,溶液中溶剂的蒸汽压低于纯溶剂的 蒸汽压。即:
p* p A p A nB nB WB M A A * xB * pA pA nA nB nA WA M B p A WB M A * p A WA M B WB M A p* A MB WA p A
1.3.2 拉乌尔定律与亨利定律
设由组分A,B,C……组成 液态混合物或溶液,T一定时, 达到气、液两相平衡。
pA,pB,pC
平衡时,液态混合物或溶 T一定 y , y , y (平衡) 液中各组分的摩尔分数分别 为xA,xB,xC……气相混合 x ,x ,x 物中各组分的摩尔分数分别 为yA,yB,yC……。一般xA≠ yA, xB≠ yB, xC≠ yC ……。 稀溶液的气、液平衡

物质的聚集状态

物质的聚集状态

能量越大,定居时间越短。
23
1.2.2 液体的蒸气压与液体的沸点
在液体表面,只有超过平均动能的分子才能克 服邻近分子的吸引进入气相中----蒸发.
在一密闭容器中,在不断蒸发的同时,部分蒸 气会重新回到液体----凝结.
1.2.2 液体的蒸气压与液体的沸点
1.液体的饱和蒸气压(vapor pressure) 在一定温度下,在密闭容器中,与液体成平衡的饱 和蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压。
nB )RT / p
B
( nB RT )
p
VB
B
分体积:
温度为T、压力为p时,组分气体B单独存
在时所占有的体积,叫做组分气体B的分
体积。
VB
nB RT P
四、阿马格分体积定律(Amagat’s law of partial volume)
分体积与总体积的关系
VB V
nB n
xB
V B
VxB
p = p1 + p2 + 或 p = pB
分压和总压强的关系:
pB
nB RT V
p
nRT V
pB p
nB n
xB
x B B的摩尔分数
pB p xB
四、阿马格分体积定律(Amagat’s law of partial volume)
对于理想气体混合物,恒T,P时有
V nRT / p ( B
2.Van der Waals 方程
从以下两个方面进行修正:硬球模型 ①体积修正项 ②压力修正项
p(Vm-b)=RT (p+p内)(Vm-b)=RT
(P内=Vam2 )
2.Van der Waals 方程

第一章 物质的聚集状态

第一章 物质的聚集状态

R 单位:8.314Pam3 mol-1K-1; 8.314 Jmol-1K-1
3. 理想气体状态方程式的应用
计算p,V,T,n四个物理量之一
pV = nRT
气体摩尔质量的计算
m pV RT M
M mRT pV
气体密度的计算
M ρ RT p
RT ρ pM
难点:单位处理
例1-1 :一学生在实验室中,在73.3kPa和25℃下收集
(2) b(蔗糖) = 0.05/0.1 = 0.5 (mol/kg)
(3) n水 = 100/18.02 = 5.55 (mol)
X(蔗糖) = 0.05/(0.05+5.55) = 0.0089
3.几种浓度之间的转换关系 (1).物质的量浓度与质量分数
溶液密度ρ;B的质量分数wB
nB mB mB w B cB V M BV M Bm / M B
65.2 (2) 2.03 32.07
硫蒸气的化学式为S2
1.2.2 道尔顿分压定律
体积不变:5L 298K先通入2molH2 再通入2molN2 混合后H2的体积?混合后N2的体积?容器内压力有何变化? 分压力:在相同温度下,混合气体中某组分气体单独 占有混合气体的容积时所产生的压力。
1.道尔顿分压定律
2、分散系的分类 按聚集状态分
气-气(空气)
气-液(汽水)
气-固(浮石)
液-气(云、雾)
液-液(牛奶)
液-固(肉冻)
固-气(烟、)
固-液(溶液) 固-固(合金)
按粒子大小分
分 散 相 粒 分散系类型 分散相粒子的 子直径 组成 小于1nm 实 例
分子分散系 小分子或小离 生 理 盐 水 、 葡 子 萄糖溶液

《物质的聚集状态》PPT课件

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(1) (2) (3)
pi V总 = ni R T ( 2 )
p总V总 = n R T ( 1 )
式(2)/ 式(1) 得
pi p总
ni =
n
= xi
故 pi = p总•xi
即组分气体的分压等于总压与该
组分气体的摩尔分数之积。P7例题1-2
p总 Vi = ni R T ( 3 )
p总V总 = n R T ( 1 ) 又 式(3)/ 式(1) 得
由一种(或多种)物质分散于另一种物质所 构成的系统,称为分散系。
分散相: 被分散的物质。 分散介质: 容纳分散相的物质。
按聚集状态或分散质粒大小可对分散系进行分类。
4
按聚集状态分类的分散系
分散相 气体 液体 固体 气体 液体 固体 气体 液体 固体
分散介质 气体 液体 固体
实例 空气、天然气、焦炉气 云、雾 烟、灰尘 碳酸饮料、泡沫 白酒、牛奶 盐水、泥浆、油漆 泡沫塑料、木炭 豆腐、硅胶、琼脂 合金、有色玻璃
pV = nRT
(1-1)
p为气体压力,单位:Pa; V为气体体积,单位:m3; T为气体温度,单位:K;
n为气体的物质的量,单位:mol;
R为摩尔气体常数,取值8.314 Jmol-1K-1 。
8
Question 例1-1 某碳氢化合物的蒸汽,在100℃及
101.325 kPa时,密度ρ=2.55 g·L-1,由化 学分析结果可知该化合物中碳原子数与 氢原子数之比为1:1。试确定该化合物的 分子式。
Vi = ni V总 n
= xi 又有
pi = p总•xi

Vi pi = p总• V总
即组分气体的分压,等于总压与

物质的聚集状态

物质的聚集状态

简单推导:假设一定量的某种气体,由始态(P1 V1 T1) 变到终态(P2 V2 T2),n保持不变,分两步进行,每步 只涉及两个变量。
始态
P1 V1 T1
P2 V2 T2
终态
等温 P2 V’ T1
等压
等温过程 T1: P1, V1 P2, V’ 等压过程 P2: V’, T1 V2, T2
大气成分的演变
• 第一阶段(距今40~45亿年前):CH4和H2 (含有少量H2O、H2S、NH3、N2、Ar和He) • 第二阶段(距今20~40亿年前):N2(含有 少量H2O、CO2、Ar、He、Ne和CH4) • 第三阶段(20亿年前至今):N2和O2 • [成因]火山喷发、雷电作用、大气光化学反 应、轻气体逃逸、植物光合作用等; 可能 由于化学惰性和溶解度低使N2的含量不断 累积提高,水的光化学分解和植物光合作用 有可能导致O2的增加,形成今天的大气。
任何一种物质:V = f (T, P, n) 对于液体和固体,该关系式非常复杂。但是不同的气 体在一定的条件下(高温低压)都符合同一个关系式
PV = nRT
理想气体状态方程
理想气体: (a)气体分子有质量但没有体积 (b)气体分子间除了弹性碰撞外,无其它相互作用力 真正的理想气体是不存在的,但在高温低压条件下, 实际气体接近于理想气体。

x
126 . 4 30 . 96
4 . 08 4
(P4, 白磷,正四面体结构;P4O6=P2O3;P4O10=P2O5)
气体分子量的测定 • 从例3可知,在已知温度和压力的条件下测量密度, 可以测定气体分子量。但许多实际气体与理想气体有 偏离,计算结果偏差较大,如CH3F在273.15 K时(按 理想气体方程ρ/P=M/RT,应该是常数): P(atm) ρ(g/dm3) ρ/P 1.0000 1.5454 1.5454 0.6667 1.0241 1.5361 0.3333 0.5091 1.5274 ρ/P随P发生变化 • 这是因为实际气体的PV~P关系比较复杂,如维里气 体方程式: PVm = K(T) + P (+ γP2 + δP3 + …) 一级近似 相同温度下所有气体的K(T)相同(273.15 K时, K(T) = 2.271 MPa.L.mol-1, 此时, P = 0), 因气体不同而不同。 压强接近于零的条件下,实际气体才接近理想行为。

(完整版)大学无机化学知识点

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第一章物质的聚集状态§1~1基本概念一、物质的聚集状态1.定义:指物质在一定条件下存在的物理状态。

2.分类:气态(g)、液态(l)、固态(s)、等离子态。

等离子态:气体在高温或电磁场的作用下,其组成的原子就会电离成带电的离子和自由电子,因其所带电荷符号相反,而电荷数相等,故称为等离子态,(也称物质第四态)特点:①气态:无一定形状、无一定体积,具有无限膨胀性、无限渗混性和压缩性。

②液态:无一定形状,但有一定体积,具有流动性、扩散性,可压缩性不大。

③固态:有一定形状和体积,基本无扩散性,可压缩性很小。

二、体系与环境1.定义:①体系:我们所研究的对象(物质和空间)叫体系。

②环境:体系以外的其他物质和空间叫环境。

2.分类:从体系与环境的关系来看,体系可分为①敞开体系:体系与环境之间,既有物质交换,又有能量交换时称敞开体系。

②封闭体系:体系与环境之间,没有物质交换,只有能量交换时称封闭体系。

③孤立体系:体系与环境之间,既无物质交换,又无能量交换时称孤立体系。

三、相体系中物理性质和化学性质相同,并且完全均匀的部分叫相。

1.单相:由一个相组成的体系叫单相。

多相:由两个或两个以上相组成的体系叫多相。

单相不一定是一种物质,多相不一定是多种物质。

在一定条件下,相之间可相互转变。

单相反应:在单相体系中发生的化学反应叫单相反应。

多相反应:在多相体系中发生的化学反应叫多相反应。

2.多相体系的特征:相与相之间有界面,越过界面性质就会突变。

需明确的是:①气体:只有一相,不管有多少种气体都能混成均匀一体。

②液体:有一相,也有两相,甚至三相。

只要互不相溶,就会独立成相。

③固相:纯物质和合金类的金属固熔体作为一相,其他类的相数等于物质种数。

§1~2 气体定律一、理想气体状态方程PV=nRT国际单位制:R=1.0133*105Pa*22.4*10-3 m 3/1mol*273.15K=8.314(Pa.m3.K-1.mol-1)1. (理想)气体状态方程式的使用条件温度不太低、压力不太大。

第1章 物质的聚集状态

第1章 物质的聚集状态
n(H 2O) 5.0mol x(H 2O) 0.97 n(NaCl) n(H 2O) (0.17 5.0)mol
B B B A

xA+xB=1
4.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(m)之比,称为溶质B的质量摩尔浓度,用符 号bB表示,单位为mol/kg。
B
n b m
B
A
例1-3 求 w(NaCl) =10 %的NaCl水溶液中溶质和溶剂
的 摩尔分数。 解:根据题意,100 g溶液中含有NaCl 10 g,水 90g。 即 m(NaCl) = 10 g, 而m(H2O) = 90 g 因此
m( NaCl) 10g n( NaCl) 0.17mol -1 M ( NaCl) 58g mol m(H 2 O) 90g n(H 2 O) 5.0mol -1 M (H 2 O) 18.0g mol n(NaCl) 0.17mol x(NaCl) 0.03 n(NaCl) n(H 2O) (0.17 5.0)mol
第一章 物质的聚集状态
自然界物质 有哪些聚集状态呢?
气态、液态、固态
1.1 气体 1. 理想气体方程式
理想气体: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
理想气体方程式:
想一想:
pV=nRT
真实气体在什么情况下才可近似看作理想气 体?
例2-1:已知淡蓝色氧气钢瓶容积为50L,在20℃时, 当它的压力为1000kPa时,估算钢瓶内所剩余氧气 的质量。
p pB
B
气体混合物中组分B的分压力与总压力之比可用理想气体状 态方程得出: p n RT V n
B

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理解液体的气化、饱和蒸气压、沸点、凝固点等概念和 实际意义以及非电解质稀溶液的依数性;
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§1-1 气体
通常用气体的物质的量n 压力p 温度T 体积V 来描述气体的状态
大学化学
分析化学的内容
原子吸收光谱 酸碱滴定 配位滴定 原子发射光谱 紫外可见光谱 红外光谱 核磁共振 质谱 色谱 电化学分析法
定量分析
氧化还原滴定 沉淀滴定 重量分析
仪器分析
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显然这样理想化的气体是不存在 的,而都是实际气体. 但实际气 体,在低压、高温的条件下可近 似看作理想气体.
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理想气体状态方程式 :
pV = nRT
式中p是气体压力,单位:Pa(帕斯卡)
大学化学
无机化学的内容主要包括
化学反应的限度和反应的方向性
化学反应速率及化学反应速率理论
无机化学原理
原子结构
分子结构 无机化学的四大平衡
酸碱电离平衡
沉淀溶解平衡
氧化还原平衡 配位平衡
元素无机化学
-------元素单质及化合物的结构、性质、制备应用、鉴别、分 离及去除.
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第一章 物质的聚集状态

第一章 物质的聚集状态
第一章 物质的聚 集状态
1.1 气体
气体的特征
❖ 具有扩散性和压缩性。 ❖ 可用压力、体积、温度和物质的量来描述
气体的状态。
理想气体概述
❖ 是一种假想的气体。要求气体分子间没有 作用力,分子本身是没有体积的质点。
❖ 处于低压、高温下的实际气体,因分子间 距离很大,相互作用极为微弱,分子本身 大小相对于整个气体的体积可以不计,可 近似看作理想气体。
溶液的浓度表示法
❖ 质量分数:某溶质B的质量在全部溶液质量中所占 的分数。 ωB=mB/m
❖ 量分数(摩尔分数):某溶质B的物质量与全部溶质 和溶剂的物质量之比,称为该溶质B的量分数(摩 尔分数)。 xB=nB/(nA+nB) xA+xB=1
❖ 物质B的量浓度:每升溶液中所含溶质B的物 质量。如cNaCl=0.1mol.dm-3。
❖ 超临界流体萃取技术:超临界CO2密度和界 电常数对温度和压力变化十分敏感,且在一 定压力范围内与溶解能力成比例,所以可通 过控制温度和压力改变对物质的溶解度,选 择性地提取所需成分。然后借助减压、升温 的方法使超临界流体变成普通气体,被萃取 物质则自动完全或基本析出,从而达到分离 提纯的目的,并将萃取分离两过程合为一体。
超临界流体特性技术
❖ 超临界水氧化技术是使废水在水的超临界条 件(P>218atm, T>374℃)下与氧化剂(O2、 Air、H2O2等)反应,把废水中含有的有机物 分解成无害成份的技术.
❖ 在超临界水状态下,水的特性与有机物相同, 所以界面消失,超临界水的氧气溶解度也大 大提高,实现了完全混合,使有机物与氧气 能够自由反应,反应速度得到了急剧提高。 因此,即使是难分解性有机物,也可以几乎 100%分解.

第一章物质的聚集状态

第一章物质的聚集状态
XeFx ∴ 131+19x =169
x=2 ∴ 这种氟化氙的分子式为:XeF2
1.2 分压定律
p(NH3 )
n(NH3 ) n
p
1.3 分体积定律
例 在58℃将某气体通过一盛水容器,在100 kPa 下收集该气体1.00 dm3。问:
1. 温度不变,将压力降为50.0 kPa 时,气体的体积是多少? 2. 温度不变,将压力增加到200 kPa 时,气体的体积是多少? 3. 压力不变,将温度升高到100 ℃ 时,气体的体积是多少? 4. 压力不变,将温度降至 10 ℃ 时,气体的体积是多少? 解题思路
温度愈升高,愈接近理想气体
N2
不同气体的比较(1摩尔,300K )
气体 Z-P 图的讨论
• 常压常温下,沸点低的气体,接近理想气体
• 起初增加压力时,对于分子量较大的分子, 分子间作用力增加占主导,使得 Z < 1
• 增加较大压力时,分子的占有体积占主导, 使得 Z > 1
Van der Waals 方程
1. 该气体与水蒸气的混合气体的总体积, n总不变,P1V1= P2V2 2. 压力增加会引起水蒸气的凝聚,但该气体的物质的量没有变
可以用该气体的分压来计算总体积:P气1V1 = n气RT = P气2V2 3. n总不变, V1/T1 = V2/T2 = 常数 4. 温度降低也会引起水蒸气的凝聚,但该气体的物质的量没有
2/3
1
PO2V总 = nO2RT
PO2 = 99 – 2.34 = 96.7 (kPa)
n
O
=
2
PO2 V总 = 96.71.5 RT 8.31(27320)
= 0.060 (mol)

第1章 物质的聚集状态

第1章 物质的聚集状态

盖· 吕萨克(法)
定义:
T ( 273.15 t )K
T是热力学温度,单位为开尔文,符号为K。 V 常数 ( n, p恒定) T 气体只有在低压下才服从盖· 吕萨克定律。
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9
1.1.1 低压气体的经验定律
3.阿佛加德罗定律
1811年,阿佛加德罗提出:同温同压下
B
de f
B
分压定义:
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pB xB p
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例:3.0dm3的容器,内盛16g O2,28g N2,求
300K 时混合气体中 O2 、 N2 的摩尔分数、分压
解:
及混合气体的总压。 16g n(O 2 ) 0.5mol 32g mol1
n(N 2 )
变而改变。气体的状态可用 n、p、V、T来描述。
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1.1.1 低压气体的经验定律
1.玻义尔定律 英国科学家玻义尔实验,在 U形管中加入汞,增大对 封闭气体的压力,随压力增大,封闭气体体积缩小。
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7
1.1.1 低压气体的经验定律
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第一章 物质的聚集状态
温度升高时,分子热运动加剧。物质的宏观状态就可 能发生变化,由一种聚集状态变为另一种聚集态。
例如:
熔化 冰 水 (固态) 加热 (液态) 气化 水 汽 (液态) 加热 (气态)
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3
第一章 物质的聚集状态
B
道尔顿分压定律:在温度与体积一定时,混合气体的 总压p等于各组分气体的分压pB之和。

第一章 物质的聚集状态

第一章 物质的聚集状态
溶液:由两种或多种组成以分子的、原子或离子的状态所 组成的均匀稳定的液相体系。 1.3.1 物质的量浓度 物质B的物质的量浓度,是指溶液中所含溶质B的物质的量 除以溶液的体积,用符号cB 表示。
式中nB表示溶液中溶质B的物质的量,其SI单位为mol;V为 溶液的体积,其SI单位为m3,在分析化学中,体积的常用单 位为L或mL;浓度cB常用单位为mol/L。
分散质
分散剂
实 例
气 液 固 气 液 固 气 液 固
气 气 气 液 液 液 固 固 固
空气 云、雾 烟灰尘 泡沫 牛奶、酒精的水溶液 糖水、油漆 泡沫塑料 珍珠(包藏着水的碳酸钙) 有色玻璃、合金
液态分散系(分散介质是液态)
分散相粒 子直径 /nm <1 分散系类型 分散相 主要性质 实例
低分子或离子分 散系 胶 体 分 散 系 粗 分 散 系 高分子溶液
611
T/K
从图中可以看出,
1) 随着温度的升高,水,水溶液,冰的饱和蒸气压都升高。
其中冰的曲线斜率大,随温度变化显著。 2) 同一温度,水溶液的饱和蒸气压低于水的饱和蒸气压。
p/Pa 1.013 10
611
5
A B
l1
l2 A′
l3
B′ T2 273 373 T1 T/K
3) 373 K时,水的饱和蒸气压等于外界大气压强,如图中 A 点,故 373 K 是水的沸点。大气压强 1.013 10 5 Pa 。
若 p 固 > p 液, p 固 < p 液, 饱和蒸气压图
则平物质的饱和蒸气压 p,对温度 T 做图,即得到物质饱和蒸气
压图。下面是水,水溶液,冰体系的饱和蒸气压图。
p/Pa 1.013 10 5 A

第一章物质的聚集状态

第一章物质的聚集状态
或L表示,6.02×1023mol-1。
第一章 物质的聚集状态
• 当温度足够高时,外界提供的能量足以破坏分子 中原子核和电子的结合,气体就电离成自由电子和 正离子,即形成物质的第四态——等离子态。
气体、液体和等离子态都可在外力场作用下流动, 所以也统称为流体 • 物质的第五态——超固态,压力达几百万大气压 时,原子结构被破坏,原子的电子壳层被挤压到原 子核周围,此时物质密度非常大。
• 液态溶液按组成的溶质与溶剂的状态可分为三种 类型:气态物质与液态物质组成的溶液,常把液 态物质看成 溶剂 ,气态物质看成溶质;
固态物质与液态物质组成的溶液,常把液态物质看 成溶剂,固态物质看成溶质; 液态物质与液态物质组成的溶液,常把含量较多的 组分称为溶剂,含量较少的称为溶质。
1.3 溶液
• 1.3.1 溶液浓度的表示方法
溶剂分子从一个液相通过半透膜向另一个液相扩散的过程叫渗透。
达到了渗透平衡时,半透膜两边的水位差所表示的静水压就称为 称为该溶液的渗透压。
蒸气压下降引起的直接后果之三 渗透压(osmotic pressure)
若在溶液液面上施加一定的外压可阻止渗透进行,外压等于 渗透压时两液面持平。外压大于渗透压则水分子由溶液向纯溶 剂扩散,纯溶剂液面上升,产生反渗透现象。
问题:为什么盐碱地难以生长农作物?
1.4 气体的液化
• 1.4 气体的液化——实际气体的等温线
降低温度或增加压力,气体会 变成液体,称为气体的液化。
• 1.4 气体的液化——实际气体的等温线
气体能够液化的最高温度称为该气体的 临界温度Tc 。高于临界温度时,无论施加多 大压力也不会使之液化。
在临界温度下使气体液化所需的最低压 力称为临界压力pc。

第1章 物质的状态 第1节 物质的聚集状态

第1章 物质的状态 第1节 物质的聚集状态
n(NH3 ) 0.320 p(NH3 ) p 133.0 35.5kPa n 1.200
p(O 2 ) n(O 2 ) 0.180 p 35.5kPa 20.0kPa n 0.320
p(N2) = p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa = 77.5kPa
分压定律的应用实例
4 理想气体的分体积定律
分体积定律:
混合气体的总体积等于组成混合气体的各组分气体的分
体积之和,即 V总= V1+ V2+ V3+ …… = ∑Vi
分体积:在相同温度下,某组分气体单独存在并且与混 合气体总压相同时占有的体积,则 p总 Vi = ni RT 对混合气体则有: p总 V总 = n总RT
OD 是AO的延长线,是过冷水和水蒸气的介稳平衡 线。因为在相同温度下,过冷水的蒸气压大于冰的 蒸气压,所以OD线在OB线之上。过冷水处于不稳定 状态,一旦有凝聚中心出现,就立即全部变成冰。 O点 是三相点,气-液 - 固三相共存。三相点 的温度和压力皆由体 系自定。 H2O的三相点温度 为273.16 K,压力 为610.62 Pa。
金刚石的晶体结构
NaCl的晶体结构 金刚石的晶体结构
三 固体―非晶体
结构特点 组成物质的原子、分子等微粒在三维空间的排列呈 杂乱无序状态 物理特性 组成可变,各向同性,无固定熔点,导热率和热膨 胀性小,可塑性变形性大等
玻璃
橡胶
几种典型的非晶体物质 塑料
三 固体―液晶
晶体是各向异性的,液体则是各向同性的。一般的晶体熔 化后就由各向异性转化为各向同性的液体。但是,有些物 质在由晶体向液体的转变过程中,要经历一种各向异性的 液态,这种状态的物质称液晶。
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时可近似看作理想气体。
理想气体状态方程:pV = n R T
p:气体压强 , 单位: Pa V:气体体积, 单位: m3 n:气体物质的量, 单位: mol R:摩尔气体常数, R=8.314 Pa﹒m3﹒mol -1 ﹒ K-1 T: 气体温度, 单位:K
理想气体状态方程式的应用:
① 计算p,V,T,n四个物理量之一
§1.4 稀溶液的通性
稀溶液的通性:只与溶质粒子的数目有关, 与溶质本性无关的性质。
又叫溶液的依数性。
依数性包含: ① 溶液的蒸气压下降 ② 溶液的沸点上升 ③ 溶液的凝固点下降 ④ 溶液具有渗透压
对象:难挥发的非电解质稀溶液
1.4.1 溶液的蒸气压下降
饱和蒸气压: T: 蒸发速度﹦凝聚速度 (动态平衡)
实验证明:难挥发物质溶液的沸点总是高于纯 溶剂的沸点。
原因:溶液的蒸气压下降。见下图
根本原因:蒸汽压下降 p溶液<p纯溶剂,
p
po kpa △p
101.3kpa
A
B’



B
AAˊ:水的蒸气压曲线
压溶 剂 溶
△Tb
BB ˊ:溶液的蒸气压曲 线;

温度
Tb* T b
溶液的沸点上升示意图
Tb- Tb* = △Tb = Kb·b(B) Kb 为沸点上升常数,与溶剂的本性有关, 而与溶质的本性无关。
云雾 = 小水滴+空气
汽水 = 二氧化碳+水
溶液:
§1.3 溶液浓度的表示方式
溶液:由两种或多种组分以分子、原子或离 子状态所组成的均匀、稳定的液相体系。
溶液的浓度:一定量的溶液或溶剂中所含溶质 的量称为溶液的浓度。
1.3.1 物质的量浓度CB
单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。 cB = nB/v (mol·L-1) nB = mB/MB (mol)
nB mA
mB / M B mA
2.00g / 32.0g • mol1 50.0103 Kg
1.25mol • Kg 1
1.3.4 物质的摩尔分数
溶质B的物质的量nB占全部溶液物质的量n的分数。
xB = nB/n
xA+xB = 1
1.3.5 质量浓度
单位体积溶液中所含溶质的质量。
ρB = mB/v (g/L or g/mL)
-xB)
Δp = pA*xB
因此拉乌尔定律也可以这样说:
在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降
(Δp)与溶质的摩尔分数(xB)成正比,而与溶质的本性无关。
【例】计算0.05mol/L蔗糖溶液100℃时的饱和蒸气压?
解:
1.4.2 溶液的沸点上升
沸点:溶液的蒸气压(p溶液)与外压(p外压) 相等时的温度称为该溶液的沸点。 纯水:p外 = 101.325kPa,t纯水 = 100℃.
cB
nB V
nB m
nB
m
v=m/ρ 整理
若:系统是一个两组分系统;B组分的含量较少。
则:溶液的质量m ≈ 溶剂的质量 mA。 上式可近似为:
cB
nB
m
nB 的量浓度;
—溶液的密度;
m —溶液的质量; nB —溶质B的物质的量。
小节
1、气体状态方程、分压定律 2、分散系的概念及分类 3、溶液浓度的表达方式
1.3.2 质量分数
溶质(B)的质量与溶液的质量之比。
B
mB m
1.3.3 质量摩尔浓度bB
每千克溶剂(A)中所含溶质(B)的物质的量。
bB
nB mA
mB / M B mA
(mol • Kg 1 )
【例】 在50.0g水中溶有2.00g甲醇(CH3OH), 求甲醇的质量摩尔浓度?
解:bCH3OH=
第一章 物质的聚集状态
“Collective State of Matter”
§1.1 气体* §1.2 分散系 §1.3 溶液浓度的表示方法 §1.4 稀溶液的通性 §1.5 胶体溶液 §1.6 高分子溶液和乳状液
§ 1.1 气体*
1.1.1 理想气体状态方程
理想气体:本身不占体积;分子间没有相互作用力的气体。 实际气体在低压(p<101.325KPa)以及高温(T>273.15K)
条件:只有理想气体才适合道尔顿分压 定律。
【例】:用排水集气法收集气体,收集的气体总 含有饱和水蒸气,在这种情况下, P= P气体 + P水蒸气
§1.2 分散系
分散系的概念:一种或几种物质分散在另外一种物质中 所构成的体系叫分散体系,简称分散系。
分散质(分散相):分散系中被分散的物质。 分散剂(分散介质):容纳分散质的物质。
应用范围: 温度不太低,压力不太高的真实气体。
② 气体摩尔质量的计算
n m 代入 pV nRT M
pV m RT M
M mRT pV
M :气体摩尔质量 (gmol-1)
③ 气体密度的计算
M RT
p
=
pM RT
1.1.2 道尔顿分压定律
气体常以混合物形式存在,当几种气体混合在 同一容器中后,混合气体的总压力等于各组分气体 分压力之和。
pA*
蒸气压大的物质称为 易挥发性物质;
蒸气压小的物质称为
难挥发性物质。
溶液的蒸气压下降:在纯溶剂中加入难挥发的 物质以后,达平衡时,p溶液总是小于同温度下 的p纯溶剂 。
蒸汽压下降的原因:
纯溶剂
溶液
难挥发非电解质
表面部分被溶质粒子占据;
相同温度、单位时间、单位体积液面:逸出溶剂分子数相 对减少.
1.3.6 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
MBm/
mB
M Bm
B
MB
定义
v=m/ρ
n=m/M
整理
CB —溶质B的物质的量浓度;
— 溶液的密度;
ωB—溶质B的质量分数; MB —溶质B的摩尔质量。
ωB =mB/m
2) 物质的量浓度与质量摩尔浓度
P总= P1+ P2+ P3+…=∑Pi
由于Pi V = ni R T,所以Pi = ni /V﹒R T = ni﹒R T /V P总 = ∑Pi = ∑ni﹒R T /V = n R T /V Pi / P总 = ni / n总 Pi = ni / n总﹒P总=Xi﹒P总 Xi = ni / n总, 是摩尔分数。
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 = pA *xA
∵ xA + xB = 1 ∴ p = pA*(1-xB)
溶液的蒸气压下降值Δp为:Δp = pA*-p = pA*-pA*(1
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