第一章 气体和溶液

PCO2=P总× xCO2= 1×105×0.1/1=0.1×105(Pa)
PN2=P总× xN2= 1×105×0.4/1=0.4×105(Pa) PO2=P总× xO2= 1×105×0.5/1=0.5×105(Pa)
例3. 在20℃、 99kPa下，用排水取气法收集 1.5dm3 的O2, 问：需多少克 KClO3 分解？ 2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2 (查水（20℃）的蒸气压为 2.34kPa )
马里奥特 (约1620-1684, 法国)
波义尔 (1627-1691, 英国) 克拉佩龙 (1799-1864，法国)
Jacque Charles (1746-1823, 法国) 法国化学家雅克· 查理参加了法国巴黎的第二次（氢） 气球升空（1783年12月1日）。
Gay-Lussac (1778-1850，法国)
4. 质量分数
wB =
m
B B
m A m
定义：B物质的质量与混合物质量之比，表 示相同质量单位物质的相对含量。
5.B的质量浓度
ρB =mB V来自单位: kg· m-3
定义: B物质的质量与混合物体积之比。
6.B的质量浓度
φ=
VB
V
定义：B组分的分体积与混合物体积的比值。
4.2 几种溶液的组成标度间的换算
1.2 分散系的分类
1.1 分散系基本概念
分散系：一种或几种物质以细小的粒子分 散在另一种物质里所形成的体系叫分散系。 分散质：被分散的物质。 分散剂：把分散质分散开的物质。 举例：浑浊的河水，牛奶，糖水，食盐。 混合气体等。
相：体系中物理化学性质完全相同的 部分称为相。在多相体系中相与相有 明显的界面。 溶液：是高度分散的分子分散系。可 分为固体溶液（固溶体、合金）、液 体溶液（重点讨论）和气态溶液（空 气）。
pV nRT
式中： p:气体的压力，单位是 Pa或 kPa; V :气体体积， 单位 L (m3); n :是气体物质的量，单位 mol； T :气体温度，单位 K; R :摩尔气体常数，
几种变化情况：
波义耳(Boyle) 定律： PV = 衡量 （T, n 恒定）
查理-盖•吕萨克(Charles-Gay· Lussac) 定律：
V/T = 衡量 （P, n 恒定） 阿伏加德罗(Avogadro) 定律：V/n = 衡量 （T, P 恒定）
R = 8.314 Pa· m3· mol-1· K-1
= 8.314 kPa· L· mol-1· K-1
= 8.314 J· mol-1· K-1
这部分中学计算，训练较多，在此不再赘述。
解
2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2
2/3 1
PO 2 V总 = n O 2 RT PO 2 = 99 – 2.34 = 96.7 (kPa) 96.71.5 P V O 总 = = 2 8.31( 273 20 ) RT n O 2 = 0.060 (mol)
n KClO 3
= 2/3
确定草酸的基本单元为1/2C2O42-。
2.质量摩尔浓度 bB =
（molality）
nB mA
单位: mol· kg-1
定义：溶液中所含溶质B的物质的量除以溶 剂的质量。
例 将23克无水乙醇溶于500克水中，溶液的密 度为0.992克/毫升，求（1）物质的量浓度。（2） 质量摩尔浓度。 解（1）根据nB=WB/MB，w=wA+wB
cB = nB mA
=
wB/MB (wA+wB)/ρ
=
23/46 (23+500)/0.992x1000
= 0.948mol/L 23/46 (2) bB= nB/MA = 500/1000
=1mol/Kg
3. 摩尔分数（mole fraction）
xB=
nB nA nB
定义：B物质的量与混合物的物质的量之比。
Chapter 1
第一章
气体和溶液
Gas and Solution
授课教师 ： 王 虹 苏 单 位 ： 化学教研室
本章主要内容：
第一节 分散系 第二节 气体 第三节 液体 第四节 溶液的组成标定
第五节 稀溶液的依数性
第六节 胶体溶液
白云、大 海和冰山 构成了水 的三种物 态
第一节
分 散 系
1.1 分散系基本概念
Vander Waals 方程 ( P + a n2/V2 ) (V- nb) = nRT 其中，a 、b 为 范德华常数 a 用于校正压力，是与分子间作用力有 关的常数，分子间作用力与气体浓度 的平方成正比 b 约等于气体凝聚为液体时的摩尔体积
第三节 液
体
气体的液化 问题：1）是否所有气体都可以液化？ Tc 以下，均可 2）什么样的条件下可以液化？ 温度 例：· 冬天带眼镜进屋时，镜片会变得模糊。
相（phase） ：
体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。 相与相之间在指定条件下有明显的界面， 体系中相的总数称为相数，用 F 表示。
气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体：按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。 固体：一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得 多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。
例2.某温度下,将2×105 Pa的O2(3dm3)和 3×105的N2 (6dm3)充入6dm3的真空中,求混合 气体的个组分的分压及总压.
解:由分压定义: O 2: P1= 2×105 Pa PO2=?
V1= 3dm3 V2= 6dm3
PO2=P1V1/V2= 2×105×3/6 = 1×105 (Pa) 同理:PN2 = 3×105×6/6 = 3×105 (Pa) P总 = PO2 + PN2 = 4×105 (Pa)
如：
许多化学计算离不开“物质的量”，而“物质的量”又必 须注明基本单元，因此应该掌握基本单元的确定方法。为 了计算方便，基本单元可根据客观需要来确定。 1．直接由反应方程式确定。 2．先确定化学反应中某一物质的基本单元，再按所确定的 基本单元配平反应方程式，根据方程式的计量关系确定其他 物质的基本单元。其原则是使二者的物质的量相等（等物质 的量规律）。滴定分析的计算多用这种方法。例如，用草酸 作基准物质标定高锰酸钾标准溶液，若选择1/5MnO4-作高 锰酸钾的基本单元，由配平的离子方程式
表 1－ 2
T/K 248 253 258 263
不同温度下冰的蒸汽压
p/kPa 0.063 5 0.103 5 0.165 3 0.260 0 T/K 268 272 273 p/kPa 0.401 3 0.562 6 0.610 6
为表示水的气、液、固三态之间的平衡关系，以P为 纵坐标，T为横坐标，给出体系状态与T、 P之间的关系图， 这种图称相图或状态图。
p / Pa
C
水
f
冰
610.62
OA线 A 水的蒸汽压曲线。 OB线 冰的蒸汽压曲线。 OC线 固液平衡线。
P
O
D
q 水蒸气
273.16
B
O点 三相点。
T /K
水及二氧化碳的相图：
CO2常压下能以液体存在吗？
压 力
温度
左图(a): A 正常沸点；B 凝固点；D 临界点: 218 atm, 374°C; 三相点：0.0098 °C , 4.58 torr (6.10×102 Pa)。
（1）. cB 与ωB间的换算 cB=nB/V=mB/MBV=mB ρ /MBm= ωB ρ /MB （2）. cB 与 bB 间的换算
n =n1+ n2+
p nRT V
只有理想气体的混合物才严格遵守此定 律，在高温、低压下的真实气体近似服从。
推论：
n B RT pB V p nRT V
pB nB xB p n
nB pB p xB p n
x B B的摩尔分数
分压定律的实际应用
计算气体混合物中各组分气体分压
1.2 分类
1.2.1 按照颗粒大小分类 （1）分子分散系(d < 1nm),单相体系。又称 溶液。 （2）胶体分散系(d = 1-100nm),多相体系。 又称胶体。 （3）粗分散系(d > 100nm),多相体系。又称 浊液。
1.2.2 按照聚集状态分类
第二节 气
体
2.1 理想气体状态方程式 2.2 道尔顿理想气体分压定律 2.3 道尔顿理想气体分压定律的应用
盖-吕萨克和毕奥在氢气球上 （1804年8月24日）
2.1 理想气体状态方程式
1、理想气体
理想气体，一种假想的气体。 两点假设： 忽略分子自身占有的体积
忽略分子之间的相互作用力
真实气体，特别是非极性分子或极性小的分子， 在低压高温的情况下，若能较好地服从理想气体状态 方程，则可视为理想气体。
2、理想气体状态方程式
2.2 道尔顿理想气体分压定律
1 分压的概念
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：
组分气体B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B的分压。
N2，O2
2L容器内盛1L O2，1L N2
PN2，PO2: 组分气体单独占据容器时所产生的压力。
2 道尔顿理想气体分压定律
1801年，英国物理学家和 化学家，道尔顿经过实验 发现：
•理想气体 •无化学反应发生 理想气体混合物的总压力P等于混合气体 中各组分气体分压力之和。
p = p1 + p2 + 或
p = pB
n1 RT n2 RT p1 , p2 , V V n1RT n2 RT RT p n1 n2 V V V