第1章 物质的聚集状态

学科：无机及分析化学

章节：第一章物质的聚集状态“Collective State of Matter”（3课时）

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，理解稀溶液的依数性及其应用，熟悉溶胶的结构、性质、稳定性及其聚沉作用，了解高分子溶液与乳状液。

本章讲授要点：理想气体状态方程及其应用，道尔顿分压定律，稀溶液的依数性及其应用，溶胶的结构、性质、稳定性及其聚沉作用，高分子溶液与乳状液。

重点：理想气体状态方程，稀溶液的依数特性，胶团结构和影响溶胶稳定性和聚沉性的因素。难点：引起稀溶液依数性的原因；胶团结构。

教学内容：

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 高分子溶液和乳状液

[导课]

化学的研究对象是物质，因此学习化学的前提是对物质有所了解。当物质处于不同的聚集状态时，其物理性质和化学性质是不同的。物质聚集状态的变化虽然是物理变化，但常与化学反应相伴而发生，所以了解和掌握有关物质的聚集状态的知识对解决各种化学问题是十分必要的。下面就让我们学习物质的存在形式-聚集状态。

一、分散系

1.1 定义：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。处于分割成粒子的不连续状态；

分散剂（分散介质）：容纳分散质的物质。处于连续的状态。

例如①小水滴+空气=云雾

②二氧化碳+水=汽水

1.2 分类：

①分散相和分散介质的聚集状态分类——9种

②由于大部分的化学反应、生命行为都是在液体介质中进行的，故本章主要讨论分散介质

是液体的液态分散系的一些基本性质。

按分散粒子的大小分为：粗分散系、胶体分散系、低分子或离子分散系。

系统中任何一个均匀的（组成均一）部分称为一个相。在同一相内，其物理性质和化学性质完全相同，相与相之间有明确的界面分隔。只有一个相的系统称为单相系统或均相系统；有两个或两个以上相的系统称为多相系统。

二、气体*

2. 1 理想气体状态方程

理想气体是一假想的气体，实际上是不存在的。是人们在研究真实气体性质时提出的物理模型。人们将符合理想气体状态方程式的气体，称为理想气体。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。

条件：当压力不太高（小于101.325 KPa）,温度不太低（大于273.15 K）；气体分子本身的体积和分子之间的作用力可以忽略时：

p:气体压强, 单位: P a

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

2. 2 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

气体摩尔质量的计算

气体密度的计算

2. 3 道尔顿分压定律

组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。

分压(Pi)：组分气体i在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体i的分压。

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。

P总= P1+ P2+ P3+…=∑P i

X i = n i / n总, 是摩尔分数。

应当指出，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

三、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。

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。

化学上用物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数等来表示溶液的浓度。

3.1、物质的量浓度c B

物质的量及其单位

1）物质的量是表示组成物质的基本单元数目的多少的物理量。物体所含的基本单元数与0.12 kg C－12的原子数目相等(6.023×1023阿伏加德罗常数L)，则为1mol。

n B=m B/M B( mol)

2）基本单元：系统中组成物质的基本组分，可以是分子、离子、电子等及其这些粒子的特定组合。如O2、½(H2SO4)、（H2+ ½O2）

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。

c(B) = n B/V

【例】：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？

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

3.2 质量摩尔浓度

定义：指1 kg 溶剂中所含溶质的物质的量表示为质量摩尔浓度，符号b(B)，单位为：mol/kg

b(B) = n B／m A=m B/(M B ·m A)

【例】：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

3.3、质量分数

溶质(B)的质量与溶液的质量之比。

3.4 物质的量分数（简称摩尔分数）

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。

n B

X B = ———

n B + n A

x B = n B/n

n B：溶质的物质的量

n A：溶剂的物质的量

【例】：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

【例】：在100 ml水中溶解17.1g蔗糖(C12H22O11),溶液的密度为1.0638 g/ml，求蔗糖的物质的量浓度，质量摩尔浓度，物质的量分数浓度。

解：(1) M蔗糖＝342 (g/mol)

n蔗糖=17.1/342=0.05 (mol)

V = (100+17.1)/1.0638 = 110.0 (ml)= 0.11 (L)

（1）c(蔗糖) = 0.05/0.11 = 0.454 (mol/L)

（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

3.5 质量浓度

单位体积溶液中所含溶质的质量。

ρB = m B/v (g/L or g/mL)

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