第二章 化学基础知识[1]1

（b）制作防冻剂和致冷剂
在实验室中常用食盐和冰的混合物作致冷剂，在一定配比 时，最低温度可达250.6K，氯化钙和水的混合物最低温度可达 218K。 例2－10 为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点下降 到253K，即ΔTf=20.0K，则在每1000g水中应加入甘油多少g？
（c）配制等渗溶液 人的血液的渗透压为780kPa，向病人作静 脉输液的各种溶液的渗透压必须与血液的相等， 称为等渗溶液，例如5%的葡萄糖溶液、0.9%的 生理盐水等。比等渗溶液的渗透压高的溶液叫 高渗溶液，低的叫低渗溶液。
2、晶体与非晶体的不同点
（1）可压性和扩散性均不同。 （2）完整晶体有固定的外形，非晶体没有。 （3）晶体有固定的熔点，非晶体没有。 （4）晶体有各向异性，非晶体则是各向同性的。

固体物质溶解度的单位习惯上用g/100gH2O 表示。

气体物质的溶解度一般用g•L-1或mol•L-1表示， 或用L•L-1表示，在表示时需要标明温度和压力。

影响溶解度的因素：
本性 压强
溶剂
温度
…
…
（1）本性
液—液相溶 液—固溶解 气—液溶解
（1）溶质分子与溶剂分子的结构越相
似，相互越容易溶解。例如，甲醇、 乙醇、戊醇等在水中的溶解。 （2）溶质分子的分子间力与溶剂分 子的分子间力越相似，越易互溶。 （3）若溶质分子与水分子能形成氢 键，则在水中的溶解度相对较大。

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注意： 1、浓溶液也有蒸汽压降低、沸点升高、冰点下降的 现象，但定量关系不准确。 2、电解质溶液也存在以上现象，定量关系也不确切。
§ 2-3 固体
凝固
熔化
液体
固体
2-3-1 晶体与非晶体
1、概念：
晶体：固体内部质点呈现规则的空间排列。
非晶体：固体内部质点空间排列豪无规则。
2-3-1 晶体与非晶体
2、气体分压定律
P总、Pi、V总、Vi、n总、ni之间的关系: • xi= ni/n总 （2－12） • ni:称为混合气体中某气体的摩尔分数. • PiV总=niRT (2—13) • P总Vi=niRT (2－14) • P总V总=n总RT (2—15) • Pi/ P总=ni/n总 • Pi=xiP总 (2—16) • 称为混合气体中某气体的摩尔分数。
§ 2-2 液体和溶液 液体的性质： 液体没有固定的外形和显著的膨胀性， 有确定的体积，一定的流动性、一定的掺混 性、一定的表面张力，固定的凝固点和沸点。
2-2-1 液体的蒸发
1、蒸发过程 2、凝聚过程 3、饱和蒸气压
饱和蒸气所产生的压强叫做饱和蒸气压，简称 蒸气压。
2-2-1 液体的蒸发
图2—8 几种液体的蒸气压曲线
OB线：冰的蒸气压曲线（升华曲 线），代表冰的蒸气压随温度 变化的情况。 OC线：水的凝固点曲线，代表水 的凝固点随压力改变的情况。 三条曲线的共同点都是两 相处于平衡状态。要维持体系 的两相平衡状态，必须使体系 所处的条件（P、T）沿着曲线 变动。因此P、T这两个条件中 只能自由地改变一个，另一个 则必然随之而确定，否则平衡 状态会破坏。
（４）摩尔分数 n质 n质 或 x = (2-22) Σx =1 x质 = 质 n质 + n剂 i n液
（５）体积分数 VB φB = V总
摩尔分数与质量摩尔浓度的近似关系： 对于稀溶液：x 剂>> x 质， x质 = n质 n质 + n剂 ≈ n质
n质 n剂 = b 55.56
(2-23)
对于水溶液， x ＝ 质 n剂 K’= 1 55.56
(2-24)
x质 ＝ K’b
质量分数与物质的量浓度的关系：
C= (ω ×ρ ×1000)/M
C-物质的量浓度； ω -质量分数； ρ
-密度；
M-摩尔质量
C1V1=C2V2
2-2-4-3 溶解度原理
溶解度的概念及单位：
一定温度和压力下溶质在一定量溶剂中形成饱 和溶液时，被溶解的溶质的量称为该溶质的溶解度。
PM 由于 RT
uA uB
MB MA
（式2－20）
式(2-20)表示，在同温同压下，气体的扩散 速度与其相对分子质量的平方根成反比。 例2-5 例2-6
2-1-3 实际气体状态方程式（自学）
2-1-4 气体的液化（自学） 气体变成液体的过程叫做液化或凝聚。
2-1-5 气体分子的速率分布和能量分布（自学） 2-1-6 气体分子运动论（自学）
2-2-3-3
水的化学性质
2-2-4 溶液 2-2-4-1 溶液的一般概念
2-2-4-2 溶液的浓度
（1）质量摩尔浓度
溶质B的物质的量 溶剂的质量 nB V
bB
=
nB （mol· kg-1） = mA
（2）物质的量浓度
CB =
=
溶质B的物质的量
溶液的体积
（mol· L-1）
（3）质量分数 mB ωB = m
溶剂分子透过半透膜由纯溶剂（或较 稀溶液）一方向溶液（或较浓溶液一 方）扩散使溶液变稀的现象。例如植 物的根系从土壤中吸取水分、皮肤出 汗等现象。
只允许溶剂分子自由通过而溶质分子 不能通过的膜状物质。例如新鲜的萝 卜皮、肠衣、植物果实的外皮等。
h
渗透压
渗透压：施与溶液液面阻止纯溶剂通过半透膜 向溶液渗透的压强。 Van’t Hoff (范特霍夫)
（2）温度对溶解度的影响
（3）压强对溶解度的影响
对气体而言P增大S增大。

亨利定律 ： Ci=K Pi
Ci为气体在溶液中的浓度， Pi为i气体分压， K为亨利常数。



2-2-5 非电解质溶液的依数性
非电解质稀溶液的蒸气压下降、沸点升 高、凝固点下降和渗透压等性质仅与溶质的 量有关而与溶质的本性无关，这些性质称稀 溶液的依数性，又称稀溶液通性。
cRT mRT
与理想气体方程无本质联系。 ：渗透压； V ：溶液体积； R ：气体常数； n ： 溶质物质的量； c：体积摩尔浓度； T： 热力学温度； R :摩尔气体常数
V nRT
渗透压平衡与生命过程的密切关系： ① 给患者输液的浓度；② 植物的生长； ③ 人的营养循环。
结论： 蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，

难挥发非电解质稀溶液的凝固点比纯溶剂的 低，而且有下关系： ΔTf=Kf· b ΔTf—溶液凝固点下降值， ΔTf =Tf0-Tf；

Kf—凝固点下降常数,仅与溶剂有关； b—溶液的质量摩尔浓度。
用凝固点下降实验测量溶质的摩尔质量，也 是测定相对分子质量的经典实验方法之一。
2-2-5-4 渗透压
2-2-5-2 沸点升高
Δ
难挥发非电解质稀溶液的沸点比纯溶剂的高： Δ Tb=Kb·b
Tb—溶液的沸点上升值，Δ Tb= Tb-Tb0； Kb—沸点上升常数，仅与溶剂有关； b—溶液的质量摩尔浓度。 沸点上升实验是测定溶质的摩尔质量的经典方 法之一。
2-2-5-3 凝固点下降
物质的凝固点是指在一定外界压力下物质 的液相蒸气压和固相蒸气压相等时的温度，即 固液共存的温度。水的凝固点为273.15K(外压 为101.325kPa)。
3、气体扩散定律

英国物理学家格拉罕姆（Graham）指出： 同温同压下，气体的扩散速度与共密度的平方根 成反比 即
ui
1 i
或
uA uB
B A
（式2－17）
u：表示扩散速度；ρ ：表示密度
3、气体扩散定律
因为同温同压下，气体的密度与其相对分 子质量成正比，所以式(2-17)可以写成：
注意：R的取值，P、V、n、单位之间关系
2、混合气体分压定律
分压:指在相同温度下混合气体中的某种气体单独占
有混合气体的体积时所呈现的压强。（Pi表示）
分体积：在相同温度下，组分气体具有和混合气
体相同压力时所占的体积。（Vi表示）
道尔顿分压定律：混合气体的总压等于组成
混合气体的各气体的分压之和。
P总=Σpi=p1+p2+p3+…
不同的液体，分子间作用力不同，蒸发热必不同； 同一液体，温度不同，蒸发热也不相同。 一般来说，蒸发热越大，液体分子间作用力越大。
2-2-2 液体的沸点
2-2-2 液体的沸点
从图中可以看 出，外界气压升高， 液体的的沸点升高； 外界气压下降，液 体的沸点也随之下 降。 利用液体沸点随外界气压变化的性质，对于高 沸点或加热易分解的物质，可以采用减压蒸馏的方 法实现分离和提纯的目的。
1、理想气体的状态方程式
波义尔定律：当n和T一定时，气体的V与p成反比 V ∝1/p （2—1） 查理-盖吕萨克定律： n和p一定时，V与T成正比 V ∝T （2—2） 阿佛加德罗定律：p与T一定时，V和n成正比 V ∝n （2—3）
以上三个经验定律的表达式合并得V ∝ nT/p (2—4) 实验测得（2-4）的比例系数是R，于是得到 pV=nRT (2—5) 理想气体状态方程式
水的相图




在水的状态图中，三条曲线将平面分成三个区： 固相区（COB）、液相区（COA）、气相区（BOA）。在每个 区中，都只有一个相，叫做单相区。在单相区中，温度和压力可在一 定范围内自由改变而不会引起旧相消失和新相生成。单相区内的任一 点都是由温度和压力两个条件同时决定的。 在水的相图中，O点是三个相的交点，叫做三相点。该点所对应 的温度和压力是固定的（T=273.0098K，P=6.105×102Pa）。在 该条件下，三相共存于平衡体系中，若改变任何一个条件，三相平衡 即遭破坏。 [注意] 三相点与通常说的水的冰点不同。三相点是指纯水而言的， 是单组分体系，是指水在它自己的蒸气压（610.5Pa）下的凝固点。 而冰点是在101.325kPa压力下被空气饱和了的水结冰时的温度。
2-2-5-1 蒸气压下降
稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。 法国物理学家拉乌尔根据实验得出结论： 在一定的温度下，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的摩尔 分数。（拉乌尔定律）

P=P* ·x剂 P—溶液的蒸气压； P*—纯溶剂的蒸气压； X剂—溶剂B的摩尔分数。

（2－26）
第二章 化学基础知识
2-1 气体 2-2 液体和溶液 2-3 固体
§ 2-1 气体
2-1-1 气体分子运动论 2-1-2 理想气体
假设有一种气体，它的分子只有位置而不占有 体积，是一个具有质量的几何点；分子之间没有相 互吸引力，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞 不造成动能损失。——理想气体（实际气体在高温 和低压下比较接近理想气体） 描述气体性质的物理量： 压力(P) 体积(V) 温度(T) 物质的量(n) 状态函数
2-2-3 水
2-2-3-1 水的结构
2-2-3-2 水的物理性质
一个标准大气压下：
水有一些反常的物理性质：
水的相图 水的相图
水的相图

水的相图：水在不同的P、T
下，其状态不同，根据实验数 据可以绘出水的状态和温度、 压力之间关系的几何图，叫水 的状态图，又叫水的相图。 在水的相图中，有三条线、三 个区及一个点，它们是： OA线：水的蒸气压曲线，它代表 水的饱和蒸气压随温度变化的 情况。A 是临界点（T=647K， P=2.209×107Pa）。
（2-26）式变形：Δ
P= P* ·x质； （2-27） Δ p—溶液蒸气压下降值， x质—溶质的摩尔分数。 或： Δ P=k·b （2-28） K—蒸气压下降常数,仅与溶剂有关； b—溶液的质量摩尔浓度。 若溶质和溶剂都有挥发性，拉乌尔定律仍然适 用： P = PA + PB = PAº·xA + PBº·xB （2-29）
2-2-1 液体的蒸发
对同一种液体：
2-2-1 液体的蒸发
P2 lg P1 =
H vap T2 T1 ( ) 2.30R T2T1
（2—28）
（2—28）称为克劳修斯—克拉贝龙方程式
2-2-1 液体的蒸发
4、蒸发热
维持液体恒温恒压下蒸发所必须的热量，称为液体 的蒸发热。 在一定的温度和压强下蒸发1mol液体所需要的总 热量，称为该液体的摩尔蒸发热。
渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性； 它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与 溶质的本性无关。
2-2-5-5 依数性的应用
（a）测定物质的摩尔质量
例2－9 在26.6gCHCl3中溶解0.402g难挥发非电解质溶质， 所得溶液的沸点升高了0.432K，CHCl3的沸点升高常数为 3.63K· kg· mol-1，求该溶质的平均分子质量Mr。