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1、第一章 化学基础知识, 1 物质的状态 1-1 气体 1-2 液体 1-3 固体 1-4 等离子态（了解） 2 溶液, 1 物质的状态： 固体 液体 气体 等离子体 （Plasma） 分子间作用力: 减弱 密度: 降低 （有例外） （分子本身所占体积的比例）, 1-1 气体,2. 理想气体 人们将符合理想气体状态方程式pV=nRT的气体，称为理想气体。 分子体积与气体体积相比可以忽略不计 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 -弹性碰撞,1. 气体的最基本特征 具有可压缩性和扩散性。,3. 理想气体的状态方程式,理想气体状态方程式: pV=nRT,适用于：
2、温度较高、压力较低时的稀薄气体,pV = nRT R- 摩尔气体常量 在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.41410-3m3,R= 8.314 kPaLK-1mol-1,理想气体状态方程式,= 0.0821 atm dm3 mol-1 K-1,注意：R的取值，P、V、n、T单位之间关系,理想气体状态方程应用,计算p，V，T，n四个物理量之一：pV = nRT 计算气体摩尔质量：,计算气体密度：,例 题,mAr=0.7990g，T=16，p=111.46kPa， V=0.4314L，求a) 1摩尔Ar的质量； b) 在
3、标准状态下Ar的密度。 解：a)PV=m/MRT , M=mRT/pV =0.7998.315289.15/ （111.461030.4314103） 39.95g/mol,b),或 =39.95/22.4=1.783（g/L）,4. 混合气体分压定律,理想气体混合物： 当几种气体在同一容器中混合，互相不发生化学反应，分子间作用力和分子大小可被忽略，它们互不干扰，如同单独存在于容器中一样。 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。,p1,p2,p3,混合气体的总压力等于 各组分气体分压之和,
4、V,V,V,p（总压力）,V,: N2(3),:H2(1),: O2(2),道尔顿分压定律,或,n =n1+ n2+,混合理想气体状态方程式仍有效,分压的求解：,x B B的摩尔分数,混合气体分压定律的应用 思考题：在20 C、 99 kPa 下，用排水取气法收集 1.5 dm3 的O2, 问：需多少克 KClO3 分解？ 2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2 (查水（20 C）的蒸气压为 2.34 kPa ),例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的混合物。取样分析后，其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合气体的总压
5、p=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。,解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2),=1.200mol,=0.320mol+0.180mol+0.700mol,p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa,例题：用金属锌与盐酸反应制取氢气。在25下，用排水集气法收集氢气，集气瓶中气体压力为98.70kPa（25时，水的饱和蒸气压为3.17kPa），体积为2.50L，计算反应中消耗锌的质量。,解： T =(273+25)K = 298K p=98.70kPa V=2.50L 298K时，p(H2O)=3.17kPa M
6、r (Zn)=65.39,Zn(s) + 2HCl ZnCl2 + H2(g) 65.39g 1mol m(Zn)=? 0.0964mol,n(H2) =,m(Zn) =,=6.30g,=0.0964mol,例题: 可以用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。反应如下： NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g) 如果在19、97.8kPa下，以排水集气法在水面上收集到的氮气体积为4.16L，计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。,解： T =(273+19)K = 292K p=97.8kPa V=4.16L 292K 时，p(H2O)=2.20kPa Mr (NH4NO2)=64.04,NH4N
7、O2(s) 2H2O(g) + N2(g) 64.04g 1mol m(NH4NO2)=? 0.164mol,n(N2) =,m(NH4NO2) =,=0.164mol,道尔顿分压定律,理想气体的压力或分压与摩尔数或摩尔分数有关，而与分子种类无关,注 意：,1. 道尔顿分压定律使用范围： 理想气体混合物，高温低压下实际气体 2.计算单位匹配,分体积： 混合气体中某一组分B的分体积VB是该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。,5. 混合气体分体积定律,V = V1 + V2 + ,称为B的体积分数,例1 A、B两种气体在一定温度下，在一容器中 混合，混合后下面表达式是否正确
8、？,PAVA = nART P V = nART PVA = nART PAV = nART PA (VA +VB) = nART (PA+PB) VA = nART,否 否 是 是 是 是,P总V分 = P分V总 = n分RT,气体的液化 问题：1）是否所有气体都可以液化？ 2） 什么样的条件下可以液化？ 例： 冬天带眼镜进屋时，镜片会变得模糊。 家庭用液化气，主要成分是丙烷、丁烷，加压后变成液体储于高压钢瓶里，打开时减压即气化。 但有时钢瓶还很重却不能点燃。是因为C5H12 或C6H14等级烷烃室温时不能气化。,温度,压力,气体性质,Tc 以下，均可, 1-2 液体,临界现象,Tb （沸点
9、） 室温 Tc 室温， 室温下加压不能液化,Tb 室温， 室温下加压可以液化,Tb 室温 Tc 室温， 在常温常压下为液体,几个临界常数：,临界温度 Tc: 每种气体液化时，各有一个特定温度叫临界温度。 在Tc 以上，无论怎样加大压力，都不能使气体液化。 临界压力 Pc: 临界温度时，使气体液化所需的最低压力叫临界压力。 临界体积 Vc: 在Tc 和 Pc 条件下，1 mol 气体所占的体积叫临界体积。 临界常数主要与分子间作用力及分子质量有关。,2. 液体的气化：蒸发 与 沸腾,蒸发: 气化现象发生在液体表面。 沸腾：气化即发生在液体表面也发生在液体 内部。,蒸发的两个条件： 1、运动速率（
10、动能）足够大。 2、运动方向指向液体表面。,2. 液体的气化：蒸发 与 沸腾,蒸发: 液体表面的气化现象叫蒸发（evaporation)。,敞口容器,完全蒸发干涸,吸热过程,分子的 动能： 红色：大黑色：中蓝色：低,2. 液体的气化：蒸发 与 沸腾,蒸发:,密闭容器,蒸发 凝聚 “动态平衡”,恒温,分子的 动能： 红色：大黑色：中蓝色：低,饱和蒸气压：与液相处于动态平衡的这种气体叫饱和蒸气，它的压力叫饱和蒸气压，简称蒸气压。,饱和蒸气压的特点：1. 温度恒定时，为 定值； 2. 气液共存时，不受量的变化； 3. 不同的物质有不同的数值。,2. 液体的气化：蒸发 与 沸腾,沸腾:,带活塞容器，
11、活塞压力为 P,沸点与外界压力有关。外界压力等于101 kPa (1 atm)时的沸点为正常沸点，简称沸点。,当温度升高到蒸气压与外界气压相等时，液体就沸腾，这个温度就是沸点。,热源,沸腾是在液体的表面和内部同时气化。,例：水的沸点为 100 C，但在高山上，由于大气压降低，沸点较低，饭就难于煮熟。 而高压锅内气压可达到约10 atm，水的沸点约在180 C左右，饭就很容易煮烂。,“过热”液体：温度高于沸点的液体称为过热液体，易产生爆沸。 蒸馏时一定要加入沸石或搅拌，以引入小气泡，产生气化中心，避免爆沸。, 1-3 固体,1 晶体与非晶体 晶体与非晶体的不同点 （a）可压性和扩散性均不同 （b
12、）晶体有固定的外形，非晶体没有 （c）晶体有固定的熔点，非晶体没有 （d）晶体有各向异性，非晶体则是各向同性的 2 晶体类型： 分子晶体、离子晶体、原子晶体、金属晶体,3 晶体的外形 七大晶系,4 晶体的内部结构,（1）十四种晶格,三斜P,单斜P,单斜C,正交P,正交C,正交I,正交F,四方P,四方F,三方P,六方P,立方P,立方F,立方I, 2 溶液,一、溶液的基础知识回顾 溶液的定义及其浓度表示方法 二、溶解度原理 溶解度原理及其一般规律 三、非电解质稀溶液的依数性 1 依数性的定义及其适用范围 2 蒸气压下降拉乌尔(Raoult)定律 3 沸点升高 4 凝固点下降 5 渗透压 6 依数性
13、的应用,一、溶液的基础知识回顾,1 溶液的定义及其分类 1) 溶液：以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系。 2) 分类：a 气态溶液；b 液态溶液；c 固态溶液。其中液态溶液常用（溶质溶剂） 注意：酒精溶于水，液体的总体积减小（常识积累开心词典）。,2. 溶液浓度表示法,质量分数： 质量摩尔浓度： 物质的量浓度： 摩尔分数：,溶液浓度之间的相互换算：通过密度,二、溶解度原理,溶解度原理及其一般规律 1) 原理： 只是经验理论“相似着相溶”，其中“相似者”是指溶质与溶剂在结构或极性上的相似。 2) 经验规律： a 液液相溶：如含有OH的液体易溶于水，但如有机醇随着碳
14、链增加，越难溶于水。 b 固液溶解：非极性或弱极性固态物质难溶于强极性溶剂（水）；同溶剂中，低熔点的固体比类似结构的高熔点物质 易溶解。 c 气液溶解：同溶剂中，高沸点的气体比低沸点的气体溶 解度大；与气体溶质近似分子间力的溶剂为较佳溶剂。,溶解度温度曲线,三、非电解质稀溶液的依数性,1 依数性的定义及其适用范围 1) 依数性：稀溶液的某些性质主要取决于其中所含溶质粒子的数目而与溶质的本身性质无关。 2) 适用范围：依数性规律一般只适用于非电介质稀溶液。,稀溶液的性质,与溶质的本性有关：酸碱性、稳定性等,与溶质的本性无关，只与溶液的浓度有关(依数性),溶液的蒸气压,1）纯水的蒸气压,水的饱和蒸
15、汽压：平衡时水面上的蒸汽压力,蒸发 H2O(l) H2O(g) 凝聚,初始： v蒸发 v凝聚 平衡： v蒸发 = v凝聚,液体的饱和蒸气压 Saturated vapor pressure,1) 定义：,在密闭的容器中，一种液体在一定的温度下蒸发，当蒸发和凝聚达到平衡时，气相的蒸气压为该液体的饱和蒸气压。只是温度的函数，与物质的量无关。用符号 p 表示,溶液的蒸气压下降,当水中溶入难挥发非电解质后，溶液的表面被一部分难挥发非电解质的分子占据着，这样在单位时间内从溶液的液面逸出的溶剂分子比纯溶剂减少。在一定温度下达到平衡时，溶液液面上方溶剂分子的数目比纯溶剂液面上方的少，因此难挥发非电解质的蒸气压要比纯溶剂的低，这种现象称为溶液的蒸气压下降。,(2) 饱和蒸气压曲线,纯液体的饱和蒸气压只随温度的上升而上升(Why) 不是线性函数。 饱和蒸气压外界大气压，溶液沸腾。 高山烧水；减压蒸馏,拉乌尔（R
