无机及分析化学

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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
cB bB
若该溶液是稀的水溶液，则：
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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。
p0 p = p 0·xB
p = p0 p = p 0·xB p—溶液蒸气压的下降值，单位为Pa； xB —溶质的摩尔分数。 结论 :
在一定温度下，难挥发非电解质稀 难挥发 溶液的蒸气压的下降值与溶质的摩尔分 数成 正比。 ——拉乌尔定律
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1.4.2 溶液沸点的升高和凝固点下降
1. 溶液的沸点上升
沸点： (boiling point)
溶液的蒸气压下降
同一温度下，溶液 的蒸气压比纯溶剂的蒸 气压要小，它们之间的 差值，叫“溶液的蒸气 压下降”。
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溶液的蒸气压下降 当溶质分散于溶剂之 中，溶液表面的部分位 置，被溶质分子所占 据，使得单位表面所能 逸出的溶剂的分子个数 减少，因此溶液蒸气压 较之纯溶剂有所降底。
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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、渗透压现象 (The phenomenon of osmotic pressure)
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1.2 气体
1.2.1 理想气体状态方程式
( ideal or perfect gas equation )
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
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1.3
名称
溶液浓度的表示方法
数学表达式 单位 mol﹒L-1
物质的量浓度
n( B) c( B) V
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 物质的量分数
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mol﹒kg-1 量纲为1
x(B )
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1.3.1 物质的量浓度
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例1-3 求 (NaCl) =10 %的NaCl水溶液中溶质和 B 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 ( NaCl) 0.030 n(NaCl) n(H2O) (0.17 5.0)mol
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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的体积分数等于 物质B的摩尔分数，即 V B n B 所以, VB
V n
pB V p
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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，采集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
第一章
溶液和胶体
作业
P23
2，5，6，9，12，14
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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
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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。
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按分散质粒子大小分类的各种分散系 引言
• 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.
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。
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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。
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1.4.1
溶液蒸气压的下降
饱和蒸气压 (po) （saturated vapor pressure）
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 。
蒸气压—温度曲线
温度升高，蒸气压增大
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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.
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法国物理学家拉乌尔(F.M.Roult)在1887年 总结出一条关于溶剂蒸气压的规律。
p = p0xA
p — 溶液的蒸气压，单位为Pa； p0 — 溶剂的饱和蒸气压，单位为Pa； xA — 溶剂的摩尔分数。
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由于 所以
xA+ xB= l，即 xA= lxB， p = p0(1xB)= p0p 0·xB
n(H 2O) 5.0mol (H 2O) 0.97 n(NaCl) n(H 2wenku.baidu.com) (0.17 5.0)mol
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1.3.5
几种溶液浓度之间的关系
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
B — 量纲为1。
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两组分的溶液系统 ：
B A
nB nA nB nA nA nB
溶质B的量分数:
溶剂A的量分数:
A B 1
任何一个多组分系统，则
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i
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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。
nB cB V
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 。
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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·L1 c(1/5KMnO4) = 0.10 mol·L1 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。
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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。
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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 ；
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。
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2．物质的量浓度与质量摩尔浓度
nB nB nB cB V m/ m
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。
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固体也有饱和蒸气压。如干冰、萘、碘等固 体，蒸气压很大，可直接由固体变成气体(升华)。 蒸气压高 分子间相关作用力 分子极性 分子量 相关物质
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蒸气压低 大 大 大
小 小 小
乙醚、汽油等 甘油、硫酸等
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溶液的饱和蒸气压:
指的是溶液中，作为溶剂的那种物质， 所具有的饱和蒸气压（分压力）。 溶液的饱和蒸气压同样与温度密切相关：
5000000Pa 50.0 10 m pV 101 mol n 3 -1 -1 RT 8.314Pa m mol K 298.15K
-3 3
钢瓶中氢气的质量为：101 mol-1×2.01 g·mol-1 =203 g
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pB nB
RT V
1.2.2. 分压定律
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pV nRT
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n
pV 500000Pa 50.0 10 -3 m 3 RT 8.314Pa m 3 mol -1 K -1 298.15K 10.1 mol
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1-1 某氢气钢瓶容积为50.0 L, 25.0℃ 时，压力为 5000kPa(约50大气压)，计算钢瓶中氢气的质量。 解：根据理想气体方程式
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
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。
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按聚集状态分类的各种分散系
分散介 质 气 分散相 气 液 固 气 液 固 气 液 固 名称 气溶胶 泡沫 乳状液 液溶胶 固溶胶 实例 空气、家用煤气 泡沫, 汽水 泡沫塑料 云、雾 牛奶, 含水原油 珍珠, 蛋白石 烟, 粉末 金溶胶, 油墨, 泥浆 有色玻璃, 某些合金
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液
固
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世界最轻固体——气凝胶：
气凝胶是一种世界上最轻 的固体(3mg/cm3)，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。
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气凝胶具有超强的隔热效果