浙江大学无机及分析化学第1章课件
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CB — 物质的量浓度 ，单位为mol· L-1。 nB — 物质B的物质的量，单位为mol。 V — 混合物的体积，单位为L 。
26
注意：使用物质的量单位mol时，要指明物 质的基本单元。 例： c(KMnO4) = 0.10 mol· L 1 c(1/5KMnO4) = 0.10 mol· L 1 的两种溶液。 两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示1 L溶液中所含KMnO4的物质的量n是不同的，前 者为0.10mol， 后者为0.10/5=0.02mol。
17
气相
18
1.2
气体
1.2.1 理想气体状态方程式
( ideal or perfect gas equation )
pV nRT
p为气体的压力，SI单位为Pa； V为气体的体积，SI单位为为m3； 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为气体常数，8.314J.mol-1.K-1
将一种纯液体（纯溶剂）置于一个密封容器中， 当蒸发为气态的溶剂粒子数目与气态粒子凝聚成液 态的溶剂粒子数目相等时，这时液体上方的蒸气所 具有的压力 。
RT p B nB V
,
RT pn V
两式相除,可得, p B
nB 或 nB pB p p n n
表明混合气体组分B的分压等于组分B的摩尔分数与混合 气体总压之乘积。
21
分体积定律 在同温同压的条件下，气态物质的量与它的体积成正比，因 此混合气体中组分气体 B的摩尔分 VB n B B的体积分数等于物质 V B 所以, pB p 数，即 V n V
2NH3(g) 0 4
[n2 ( N 2 ) n1 ( N 2 )] (8 10) mol 2 mol (N2 ) (1)
或
[n2 (H 2 ) n1 (H 2 )] (24 30) mol 2 mol (H 2 ) (3) [n ( NH3 ) n1 ( NH3 )] (4 0) mol 2 2 mol ( NH3 ) 2 1 3 4 mol N 2 (g) H 2 (g) NH 3 2 2
7
相
相：系统中任何化学组成均匀，物理和化学性质都 相同的，且可用机械方法分离出来的部分。相与相之 间存在明显的界面。
8
3. 质量守恒与能量守恒
aA + bB ＝ yY + zZ
0 BB
B
(1) 质量守恒
(2) 能量变化
9
5. 反应进度
定义：
dnB d dnB vB
1 B
27
1.3.2 质量摩尔浓度
nB bB mA
bB —质量摩尔浓度，单位为mol· Kg-1。
nB —溶质B的物质的量，单位为mol。
mA —溶剂的质量，单位为kg。
28
1.3.3
摩尔分数
nB B n
nB—B的物质的量，SI单位为mol； n —混合物总的物质的量，SI单位为mol ； B — 量纲为1。
例1-1 某氢气钢瓶容积为50.0 L, 25.0℃ 时，压力为500k Pa， 计算钢瓶中氢气的质量。 解：根据理想气体方程式
pV 500000 Pa 50.0 10-3 m3 n 10.1 mol 3 -1 -1 RT 8.314Pa m mol K 298.15K
19
pV 500000 P a 50.0 10-3 m 3 RT 8.314P a m 3 mol -1 K -1 298.15K 10.1 mol n
理想气体：一种假想的气体。 真实气体，特别是非极性分子或极性小的分子，在 压力不太高，温度不太低的情况下，若能较好地服从理想 气体状态方程，则可视为理想气体。
例1-2 冬季草原上的空气主要含氮气(N2)、氧气（O2）和 氩气（Ar）。在压力为9.7×104 Pa及温度为-22℃ 时，的 一份空气试样经测定其中氮气、氧气和氩气的体积分数依 次为0.780、0.21、0.010。计算收集试样时各气体的分压。 解： p(N2) = 0.78 p = 0.78×9.7×104 Pa = 7.6×104 Pa p(O2) = 0.21 p = 0.21×9.7×104 Pa =2.0×104 Pa p(Ar) = 0.01 p = 0.01×9.7×104 Pa =0.97×104 Pa
nB 为物质 B 的物质的量。 一般定义为：
[nB ( ) nB (0)]
B
反应进度ξ 为 1 mol 简称摩尔反应。 根据反应进度的定义，它只与化学反应的方程式有 关，而与选择反应系统中何种物质来表述无关。例如 合成氨反应：
10
N2(g) + 3H2(g) 反应前物质的量 n1/mol 10 30 反应某时刻物质的量 n2/mol 8 24 则反应进度为：
11
1.1
分散系
分散系（disperse system）:颗粒大小不等,形状不同 的物体分散在均匀介质中所形成的体系. 分散质（dispersed phase）:被分散的物质，粒子间 有间隔，或称不连续相，相当于溶液中的溶质; 分散介质（dispersion medium）:容纳分散质的均匀 介质，或称连续相，相当于溶液中的溶剂.
n( NaCl) 0.17mol ( NaCl) 0.030 n(NaCl) n(H2O) (0.17 5.0)mol
n(H 2O) 5.0mol (H 2O) 0.97 n(NaCl) n(H2O) (0.17 5.0)mol
32
1.3.5
几种溶液浓度之间的关系
cB — 溶质B的量浓度; — 溶液的密度; m — 溶液的质量; nB — 溶质B的物质的量。
34
若该系统是一个两组分系统，且B组分的含量较 少，则溶液的质量m 近似等于溶剂的质量 mA， 上式可近似成为：
nB nB cB bB m mA
若该溶液是稀的水溶液，则：
cB bB
23
液相
24
1.3
名称
溶液浓度的表示方法
数学表达式
n( B ) c( B) V
单位
mol﹒L-1
物质的量浓度
质量分数
mB w( B) m
m( B ) n( B ) m
n( B ) n
量纲为1
质量摩尔浓度
mol﹒kg-1
物质的量分数
x( B)
量纲为1
25
1.3.1 物质的量浓度
nB cB V
12
按聚集状态分类的各种分散系
分散质（相） 分散介质 气 名称 气溶胶 实例
气 液 固
气 液 固
空气、家用煤气 云、雾 烟, 粉末
泡沫, 汽水 牛奶, 含水原油 油墨, 泥浆
液
泡沫 乳状液 液溶胶
气 液 固
固
固溶胶
木炭 泡沫塑料 珍珠 有色玻璃, 宝石 合金
13
世界最轻固体气凝胶：
气凝胶是一种世界上 最轻的固体，可以经 受住1公斤炸药的爆炸 威力，让你远离1300 摄氏度以上喷灯的高 温。从下一代网球球 拍到执行火星探险任 务的宇航员所穿的超 级隔热太空服，科学 家们正在努力探索这 种物质的新用途。
16
引言 按分散质粒子大小分类的各种分散系
• 溶液(或真溶液): 分散质粒子直径小于1nm, 均相系 统, 透明, 不能发生光的散射, 扩散速度快, 为热力学 稳定状态. • 胶体分散系统: 分散质在某方向上的直径在 1~100nm之间,可透明或不透明, 均可发生光散射, 胶 体粒子扩散速率慢, 不能透过半透膜, 有较高的渗透 压. • 粗分散系统 : 分散相粒子在某方向上的直径大于 100nm,如悬浮液, 乳状液, 泡沫, 粉尘等. 与胶体有许 多共同特性.
14
气凝胶具有超强的隔热效果
它由一位美国化学家 于1931年在打赌时发明 出来，但早期的气凝胶 非常易碎和昂贵，所以 主要在实验室里使用。 直到10年前美国宇航局 开始对这种物质感兴趣， 并让其发挥更为实际的 用途，这种材料终于走 出了实验室。
15
星尘号探测器携带的气凝胶所捕捉到的彗星尘埃
尽管气凝胶属 于一种固体，但 这种物质99%是由 气体构成，这使 得它外观看起来 像云一样。研究 人员认为，一些 形式的由铂金制 成的气凝胶能用 于加速氢的产生。 这样的话，气凝 胶就能用来生产 以氢为基础的燃 料。
4
——化学是如何认识物质的？
5
几组概念
指定系统：反应系统
聚集状态角度：相 物质组成：化学式，物质的量
化学变化：反应进度
6
三种热力学系统
系统和环境是一个整体的两个部分，根据它们之间 有无质量（习惯上说有无物质，因原子及结合态物质 有静质量）交换和能量传递，可将系统分为下述三类： 开放系统 有物质和能量交换 封闭系统 隔离系统 只有能量交换 无物质和能量交换
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
பைடு நூலகம்
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
35
1.4
稀溶液的通性
溶液有两大类性质： 1. 与溶液中溶质的本性有关：颜色、比重、酸碱 性和导电性等 2.与溶液中溶质的独立质点数有关 如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压等。
36
难挥发的非电解质稀溶液有一定的共同性和 规律性。该类性质称为稀溶液的通性，或称为 依数性。包括四个方面：
1、蒸气压下降（The lowering of the vapor pressure)
2、沸点上升 (The elevation of the boiling point) 3、凝固点降低 (The depression of the freezing point) 4、渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure)
37
1.4.1
溶液蒸气压的下降
饱和蒸气压 (po) （saturated vapor pressure）
1. 物质的量浓度与质量分数
nB mB mB mB wB cB V M BV M B m / M B m M B
cB —溶质B的量浓度; — 溶液的密度; wB—溶质B的质量分数; MB —溶质B的摩尔质量。
33
2．物质的量浓度与质量摩尔浓度
nB nB nB cB V m/ m
22
课堂练习
1. 在某温度下，将 2 ×105 Pa 的 O2 3dm3 和 3 ×105 Pa的N2 1dm3充入6dm3的真空容器中， 求混合气体的各组分的分压及总压
2. 制取氢气时，在 22 ℃和 100KPa 下，用排水 集气法收集到气体1.26dm3 。在此温度下水的 蒸汽压为2.7KPa 。求所得氢气的质量
29
两组分的溶液系统 ：
溶质B的量分数:
B
A
nB nA nB nA nA nB
溶剂A的量分数:
A B 1
任何一个多组分系统，则
i
1
30
1.3.4
质量分数
mB wB m
mB — 物质B的质量；
m —混合物的质量；
wB —物质B的质量分数，量纲为1。
31
B (NaCl) =10 %的NaCl水溶液中溶质和溶剂 例1-3 求
第一章
物质的聚集状态
1
第一章作业
P23：
1-3，1-5，1-6，1-9，1-10，1-19
2
1.1 分散系
1.2 气体
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 高分子溶液和乳浊液
3
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式和气体 分压定理。 3.掌握溶液浓度的表示方法。 4.掌握稀溶液的通性及其应用。 5.理解胶体的基本概念、结构及其性质。 6.了解高分子溶液、表面活性物质、乳 浊液的基本概念和特征。
钢瓶中氢气的质量为：10.1 mol-1×2.01 g· mol-1 =20.3 g
20
p B nB
RT V
1.2.2. 分压定律
分压:在相同温度时，某组分气体单独占有混合气体 总体积时的压力。 道尔顿（Dalton）分压定律：
PP 1P 2 ...... P n
或
推论：
P PB
26
注意：使用物质的量单位mol时，要指明物 质的基本单元。 例： c(KMnO4) = 0.10 mol· L 1 c(1/5KMnO4) = 0.10 mol· L 1 的两种溶液。 两种溶液浓度数值相同，但是，它们所表示1 L溶液中所含KMnO4的物质的量n是不同的，前 者为0.10mol， 后者为0.10/5=0.02mol。
17
气相
18
1.2
气体
1.2.1 理想气体状态方程式
( ideal or perfect gas equation )
pV nRT
p为气体的压力，SI单位为Pa； V为气体的体积，SI单位为为m3； 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为气体常数，8.314J.mol-1.K-1
将一种纯液体（纯溶剂）置于一个密封容器中， 当蒸发为气态的溶剂粒子数目与气态粒子凝聚成液 态的溶剂粒子数目相等时，这时液体上方的蒸气所 具有的压力 。
RT p B nB V
,
RT pn V
两式相除,可得, p B
nB 或 nB pB p p n n
表明混合气体组分B的分压等于组分B的摩尔分数与混合 气体总压之乘积。
21
分体积定律 在同温同压的条件下，气态物质的量与它的体积成正比，因 此混合气体中组分气体 B的摩尔分 VB n B B的体积分数等于物质 V B 所以, pB p 数，即 V n V
2NH3(g) 0 4
[n2 ( N 2 ) n1 ( N 2 )] (8 10) mol 2 mol (N2 ) (1)
或
[n2 (H 2 ) n1 (H 2 )] (24 30) mol 2 mol (H 2 ) (3) [n ( NH3 ) n1 ( NH3 )] (4 0) mol 2 2 mol ( NH3 ) 2 1 3 4 mol N 2 (g) H 2 (g) NH 3 2 2
7
相
相：系统中任何化学组成均匀，物理和化学性质都 相同的，且可用机械方法分离出来的部分。相与相之 间存在明显的界面。
8
3. 质量守恒与能量守恒
aA + bB ＝ yY + zZ
0 BB
B
(1) 质量守恒
(2) 能量变化
9
5. 反应进度
定义：
dnB d dnB vB
1 B
27
1.3.2 质量摩尔浓度
nB bB mA
bB —质量摩尔浓度，单位为mol· Kg-1。
nB —溶质B的物质的量，单位为mol。
mA —溶剂的质量，单位为kg。
28
1.3.3
摩尔分数
nB B n
nB—B的物质的量，SI单位为mol； n —混合物总的物质的量，SI单位为mol ； B — 量纲为1。
例1-1 某氢气钢瓶容积为50.0 L, 25.0℃ 时，压力为500k Pa， 计算钢瓶中氢气的质量。 解：根据理想气体方程式
pV 500000 Pa 50.0 10-3 m3 n 10.1 mol 3 -1 -1 RT 8.314Pa m mol K 298.15K
19
pV 500000 P a 50.0 10-3 m 3 RT 8.314P a m 3 mol -1 K -1 298.15K 10.1 mol n
理想气体：一种假想的气体。 真实气体，特别是非极性分子或极性小的分子，在 压力不太高，温度不太低的情况下，若能较好地服从理想 气体状态方程，则可视为理想气体。
例1-2 冬季草原上的空气主要含氮气(N2)、氧气（O2）和 氩气（Ar）。在压力为9.7×104 Pa及温度为-22℃ 时，的 一份空气试样经测定其中氮气、氧气和氩气的体积分数依 次为0.780、0.21、0.010。计算收集试样时各气体的分压。 解： p(N2) = 0.78 p = 0.78×9.7×104 Pa = 7.6×104 Pa p(O2) = 0.21 p = 0.21×9.7×104 Pa =2.0×104 Pa p(Ar) = 0.01 p = 0.01×9.7×104 Pa =0.97×104 Pa
nB 为物质 B 的物质的量。 一般定义为：
[nB ( ) nB (0)]
B
反应进度ξ 为 1 mol 简称摩尔反应。 根据反应进度的定义，它只与化学反应的方程式有 关，而与选择反应系统中何种物质来表述无关。例如 合成氨反应：
10
N2(g) + 3H2(g) 反应前物质的量 n1/mol 10 30 反应某时刻物质的量 n2/mol 8 24 则反应进度为：
11
1.1
分散系
分散系（disperse system）:颗粒大小不等,形状不同 的物体分散在均匀介质中所形成的体系. 分散质（dispersed phase）:被分散的物质，粒子间 有间隔，或称不连续相，相当于溶液中的溶质; 分散介质（dispersion medium）:容纳分散质的均匀 介质，或称连续相，相当于溶液中的溶剂.
n( NaCl) 0.17mol ( NaCl) 0.030 n(NaCl) n(H2O) (0.17 5.0)mol
n(H 2O) 5.0mol (H 2O) 0.97 n(NaCl) n(H2O) (0.17 5.0)mol
32
1.3.5
几种溶液浓度之间的关系
cB — 溶质B的量浓度; — 溶液的密度; m — 溶液的质量; nB — 溶质B的物质的量。
34
若该系统是一个两组分系统，且B组分的含量较 少，则溶液的质量m 近似等于溶剂的质量 mA， 上式可近似成为：
nB nB cB bB m mA
若该溶液是稀的水溶液，则：
cB bB
23
液相
24
1.3
名称
溶液浓度的表示方法
数学表达式
n( B ) c( B) V
单位
mol﹒L-1
物质的量浓度
质量分数
mB w( B) m
m( B ) n( B ) m
n( B ) n
量纲为1
质量摩尔浓度
mol﹒kg-1
物质的量分数
x( B)
量纲为1
25
1.3.1 物质的量浓度
nB cB V
12
按聚集状态分类的各种分散系
分散质（相） 分散介质 气 名称 气溶胶 实例
气 液 固
气 液 固
空气、家用煤气 云、雾 烟, 粉末
泡沫, 汽水 牛奶, 含水原油 油墨, 泥浆
液
泡沫 乳状液 液溶胶
气 液 固
固
固溶胶
木炭 泡沫塑料 珍珠 有色玻璃, 宝石 合金
13
世界最轻固体气凝胶：
气凝胶是一种世界上 最轻的固体，可以经 受住1公斤炸药的爆炸 威力，让你远离1300 摄氏度以上喷灯的高 温。从下一代网球球 拍到执行火星探险任 务的宇航员所穿的超 级隔热太空服，科学 家们正在努力探索这 种物质的新用途。
16
引言 按分散质粒子大小分类的各种分散系
• 溶液(或真溶液): 分散质粒子直径小于1nm, 均相系 统, 透明, 不能发生光的散射, 扩散速度快, 为热力学 稳定状态. • 胶体分散系统: 分散质在某方向上的直径在 1~100nm之间,可透明或不透明, 均可发生光散射, 胶 体粒子扩散速率慢, 不能透过半透膜, 有较高的渗透 压. • 粗分散系统 : 分散相粒子在某方向上的直径大于 100nm,如悬浮液, 乳状液, 泡沫, 粉尘等. 与胶体有许 多共同特性.
14
气凝胶具有超强的隔热效果
它由一位美国化学家 于1931年在打赌时发明 出来，但早期的气凝胶 非常易碎和昂贵，所以 主要在实验室里使用。 直到10年前美国宇航局 开始对这种物质感兴趣， 并让其发挥更为实际的 用途，这种材料终于走 出了实验室。
15
星尘号探测器携带的气凝胶所捕捉到的彗星尘埃
尽管气凝胶属 于一种固体，但 这种物质99%是由 气体构成，这使 得它外观看起来 像云一样。研究 人员认为，一些 形式的由铂金制 成的气凝胶能用 于加速氢的产生。 这样的话，气凝 胶就能用来生产 以氢为基础的燃 料。
4
——化学是如何认识物质的？
5
几组概念
指定系统：反应系统
聚集状态角度：相 物质组成：化学式，物质的量
化学变化：反应进度
6
三种热力学系统
系统和环境是一个整体的两个部分，根据它们之间 有无质量（习惯上说有无物质，因原子及结合态物质 有静质量）交换和能量传递，可将系统分为下述三类： 开放系统 有物质和能量交换 封闭系统 隔离系统 只有能量交换 无物质和能量交换
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
பைடு நூலகம்
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
35
1.4
稀溶液的通性
溶液有两大类性质： 1. 与溶液中溶质的本性有关：颜色、比重、酸碱 性和导电性等 2.与溶液中溶质的独立质点数有关 如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压等。
36
难挥发的非电解质稀溶液有一定的共同性和 规律性。该类性质称为稀溶液的通性，或称为 依数性。包括四个方面：
1、蒸气压下降（The lowering of the vapor pressure)
2、沸点上升 (The elevation of the boiling point) 3、凝固点降低 (The depression of the freezing point) 4、渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure)
37
1.4.1
溶液蒸气压的下降
饱和蒸气压 (po) （saturated vapor pressure）
1. 物质的量浓度与质量分数
nB mB mB mB wB cB V M BV M B m / M B m M B
cB —溶质B的量浓度; — 溶液的密度; wB—溶质B的质量分数; MB —溶质B的摩尔质量。
33
2．物质的量浓度与质量摩尔浓度
nB nB nB cB V m/ m
22
课堂练习
1. 在某温度下，将 2 ×105 Pa 的 O2 3dm3 和 3 ×105 Pa的N2 1dm3充入6dm3的真空容器中， 求混合气体的各组分的分压及总压
2. 制取氢气时，在 22 ℃和 100KPa 下，用排水 集气法收集到气体1.26dm3 。在此温度下水的 蒸汽压为2.7KPa 。求所得氢气的质量
29
两组分的溶液系统 ：
溶质B的量分数:
B
A
nB nA nB nA nA nB
溶剂A的量分数:
A B 1
任何一个多组分系统，则
i
1
30
1.3.4
质量分数
mB wB m
mB — 物质B的质量；
m —混合物的质量；
wB —物质B的质量分数，量纲为1。
31
B (NaCl) =10 %的NaCl水溶液中溶质和溶剂 例1-3 求
第一章
物质的聚集状态
1
第一章作业
P23：
1-3，1-5，1-6，1-9，1-10，1-19
2
1.1 分散系
1.2 气体
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 高分子溶液和乳浊液
3
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式和气体 分压定理。 3.掌握溶液浓度的表示方法。 4.掌握稀溶液的通性及其应用。 5.理解胶体的基本概念、结构及其性质。 6.了解高分子溶液、表面活性物质、乳 浊液的基本概念和特征。
钢瓶中氢气的质量为：10.1 mol-1×2.01 g· mol-1 =20.3 g
20
p B nB
RT V
1.2.2. 分压定律
分压:在相同温度时，某组分气体单独占有混合气体 总体积时的压力。 道尔顿（Dalton）分压定律：
PP 1P 2 ...... P n
或
推论：
P PB