11第一章：气体和溶液第一章：气体和溶液第一章：气体和溶液第一章：气体和溶液物质通常以气态、液态或固态形式存在本 章介绍气体和溶液2学习要求：1、掌握理想气体状态方程式及其应用2、掌握道尔顿分压定律3、理解稀溶液的依数性及其应用3第一节第一节: 气体气体一、理想气体状态方程式一、理想气体状态方程式实际遇到的气体均为非理想气体，但在处于低压(≦1 atm)和高温(>273 K)的条件下，可近似视为理想气体1、概念概念：分子本身不占有体积；分子间没有作用力的气体称为理想气体(ideal gas)42、理想气体状态方程式为：pV= nRT(1-1)P：气体压力n：气体的物质的量V：气体体积T：气体的热力学温度R：摩尔气体常数式1-1应用于实际气体时，只适用于温度较高(≧273K)、及较低压力(不高于105 Pa)的情况5在STP下，p =101.325 kPa, T=273.15 Kn=1.0 mol时, Vm=22.414 L=22.414×10-3 m3K15.273mol 0.1L 22.414 101325Pa ××==nTpVRR =8.314 kPa⋅L⋅K-1⋅mol-1=8.314 Pa⋅ m3⋅K-1⋅mol-1K J/mol 8.314⋅=6R的数值与单位：的数值与单位：随压力和体积单位的不同而不 同。
当压力为大气压、体积为升代入(1-1)式：R = pV/nT=1 atm×22.4 L/1mol ×273.15 K= 0.082 atm·L/mol · K当压力单位为 Pa，体积为m3时，可得：R = 1.01325 ×105 Pa ×22.4 ×10-3 m3/1mol ×273.15 K= 8.314 J/mol ·K27（（1） 计算） 计算p，，V，，T，，n 四个物理量之一（四个物理量之一（2）气体摩尔质量的计算）气体摩尔质量的计算3、理想气体状态方程式的应用用于温度不太低，压力不太高的真实气体用于温度不太低，压力不太高的真实气体pV = nRTpVmRTMRTMmnRTpV===（（3）气体密度的计算）气体密度的计算式中：m 为气体的质量，单位为 kgM 为摩尔质量，单位为 kg / molρ为气体密度，单位为 kg/m3pM= ρRT 8二、道尔顿分压定律二、道尔顿分压定律(Dalton’s law of partial pressure)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B Bn RTpV=9二、道尔顿分压定律二、道尔顿分压定律道尔顿分压定律讨论的是混合气体的总压力与各组分气体 分压力之间的关系。
混合气体的总压力等于各组成气体分压 力之和混合气体的总压力等于各组成气体分压 力之和，此经验规则称道尔顿分压定律其数学表达式为： P=ΣΣpi某组分的分压力是指该组分在同一温度下单独占有混合气体 的容积时所产生的压力 由道尔顿分压定律可知：pi= (ni/n) p总总= xi p总总 即：每一组分气体的分压力等于混合气体的总压力和该组分气体摩尔分数的乘积每一组分气体的分压力等于混合气体的总压力和该组分气体摩尔分数的乘积 注意：分压定律适用于理想气体，对低压下的真实气体混 合物近似适用10例题：某容器中含有例题：某容器中含有NH3、、O2、、N2等气体的混合物 取样分析后，其中等气体的混合物 取样分析后，其中n(NH3)=0.320 mol，，n(O2)=0.180 mol，， n(N2)=0.700 mol混合气体的总压混合气体的总压p=133.0kPa试计算各 组分气体的分压试计算各 组分气体的分压解：解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200 mol=0.320 + 0.180 + 0.7000.320133.0kPa35.5kPa1.200=×=3 3()()n NHp NHpn=p(N2)= p- p(NH3) - p(O2)=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa2 2(O )(O )nppn=0.18035.5kPa20.0kPa0.320=×=11道尔顿分压定律的应用：道尔顿分压定律对于研究气体混合物非常重要。
用排水集气法收集到 的气体其实是含有水蒸气的混合气体12第三节溶液第三节溶液一、分散系分散系一种或几种物质分散成微小的粒子分布在另外一 种物质中所构成的系统叫分散系1、分散质（分散相）：分散系中被分散的物质2、分散剂（分散介质）：容纳分散质的物质3、分散系＝分散质分散系＝分散质+分散剂分散剂例如：例如： ① 小水滴+空气=云雾，其中小水滴是分散质，空气是分散剂② 二氧化碳+水=汽水，其中二氧化碳是分散质，水是分散剂313按分散质粒子直径大小不同可将分散系分散系分为三类：蔗糖、氯 化钠溶液颗粒能透过滤纸和半透 膜，扩散快，单相，稳定100粗分散系实例主要性质颗粒直 径实例主要性质颗粒直 径/nm类型类型分子分散系又称溶液溶液，为单相体系胶体分散系和粗分散系为多相体系14相：分散体系中具有相同化学性质和物理性质的均匀部分相：分散体系中具有相同化学性质和物理性质的均匀部分特点特点：： (1)同一相内任何部分的物理性质和化学性质 相同同一相内任何部分的物理性质和化学性质 相同(2)一个相并不一定是一种物质，如食盐溶液一个相并不一定是一种物质，如食盐溶液(3)相与相之间有明确的界面分隔开来相与相之间有明确的界面分隔开来分子分散系: 指分散质是以分子或比分子更小的质点均 匀分散在分散剂中所得的分散系。
多相体系如不溶于水的盐溶液；水与油组成的体系及 憎液溶胶等 特点各相的物理性质和化学性质不同，并具有明显 的界面15二、稀溶液的依数性二、稀溶液的依数性不同的溶质溶于某种溶剂中，所得溶液的性质往往不同但若溶液为稀溶液，却有一些共性，这类性质只与溶液的浓度有关，而与溶质本性无关我们称这些性质为稀溶液的性质只与溶液的浓度有关，而与溶质本性无关我们称这些性质为稀溶液的依数性依数性包括蒸汽压、沸点、凝固点、渗透压161、溶液的蒸汽压(1) 纯溶剂的蒸气压在一定温度下,某溶剂的饱和蒸气所产生的压 力称为该溶剂的饱和蒸气压,简称蒸气压pA*如图所示：在密闭的容器中放一杯水，水分子不断蒸发 同时又不断凝聚，两种相反的 趋势达到平衡时水面上的蒸汽 压不在改变，称为此一温度下 的饱和蒸汽压17在水中加入难挥发物质，在水中加入难挥发物质，由于溶质的加入必然降低单位体积内的水分子数目，单位时间内逸出的水分子数目减少因此一定温度下达到平衡时，溶液的蒸汽压比起纯溶剂的蒸汽压更低这里 溶液的蒸气压实际上是溶液中溶剂的蒸气压图示为溶液的蒸汽压降低溶液的蒸气压下降值Δp为ΔΔp = pB*－－ppA*p18比较不同浓度溶液的蒸气压。
显然，浓度越 大，溶液的蒸气压越低蒸气压与溶液的浓度的关 系遵循拉乌尔定律表述为：在一定温度下，难挥 发非电解质稀溶液的蒸汽压等于纯溶剂的蒸汽压乘 以溶剂在溶液中的摩尔分数难挥 发非电解质稀溶液的蒸汽压等于纯溶剂的蒸汽压乘 以溶剂在溶液中的摩尔分数 即：p = pp = pB* B* x xB B（1-9） p: 为溶液的蒸汽压pB*：为纯溶剂的蒸汽压 xB：为纯溶剂的摩尔分数∵ xA+ xB = 1 ∴ p = pB*（1－xA）溶液的蒸气压下降值Δp为Δp = pB*－p = pB*－pB*（1－xA）ΔΔp = pB*xA（1-10 ）419n AnAxA=n A+ n B=n BΔΔp = pB*nAmB / M B= pB* M Bb 当溶液很稀时，nB>nA, nA + nB ≈ nB，因此：记：K= pB* MBnA mB b=则有：20ΔΔp = K· b(1-11)1-11式表明， 在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降，近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的种类无关在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降，近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的种类无关。
这是拉乌尔定律 的另一种表达形式质量摩尔浓度质量摩尔浓度b的定义：的定义：单位质量溶剂中所含溶质的物质的量为溶液的质量摩尔浓度单位：mol/kg，即：，即：）（溶剂的质量溶质的物质的量质量摩尔浓度kgmolb/*=212. 溶液的沸点升高和凝固点降低2. 溶液的沸点升高和凝固点降低沸点：液体蒸气压等于外界大气压力时的温度 凝固点：物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时 的温度即固相和液相平衡共存时的温度左图：3条曲线： AB：水的蒸气压曲线； A’B’ 溶液的蒸气压曲线； AA’：冰的蒸气压曲线；沸点升高和凝固点降低22由上图可以看出，溶液的蒸气压下降，导致溶液的沸点升高、凝固点降低即：凝固点下降值： ΔΔT f= T f * - Tf沸点上升值：ΔΔT b= T b - Tb*23根据拉乌尔定律，难挥发非电解质稀溶液的沸点升高值与溶液的质量摩尔浓度有下述关系成立：ΔΔTb = Kb·b(1-12)同理，凝固点下降值与溶液的质量摩尔浓度 有下述关系成立：ΔΔT f = K f·b b(1-13)(1-13)Kb－沸点升高常数 ; Kf－凝固点降低常数Kb、Kf 只与溶剂的性质有关，单位：0C·kg/mol 或 K·kg/mol。
表1-2列出常用溶剂的Kf与Kb值）24① 计算溶液的沸点（Tb）和凝固点（Tf）② 求试样的相对分子量M；③ 日常生活中的应用如：植物为什么表现出一定的抗旱性和耐寒性？说明：难挥发非电解质稀溶液的沸点上升和凝固 点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，与溶质的本 性无关应用：又如：冬天在汽车水箱里加少量甘油或乙二醇，防止水 箱里的水结冰 (防冻剂等)因为细胞液是溶液，溶液的蒸汽压下降(抗旱性）溶液 的凝固点降低（耐寒，不致结冰冻坏）525例1-4 将5.5 g某纯净试样溶于250 g苯中，测得该 溶液的凝固点为 4.51 ℃，求该试样的相对分子量 （纯苯的凝固点为5.53 ℃）解：设该试样的分子量为M，查得Kf= 5.12 K·kg/mol根据： ΔΔT f = K f·b b 3310250/105 . 512. 551. 453. 5−−×××=−M)51. 453. 5(10250105 . 512. 533−××××=−− M= 0.110kg/mol263、溶液的渗透压蔗糖溶液蔗糖溶液纯水纯水π渗透压半透膜产生渗透压示意图产生渗透压示意图半透膜半透膜（如动物的膀胱，植物表 皮层、羊皮纸等）：只允许水分子 通过，其它难挥发物质不能通过。
如图所示，用半透膜将蔗糖溶 液与水隔开，则分子将进入蔗糖溶 液，而蔗糖分子不能进入水中，结 果导致蔗糖溶液的液面升高渗透作用: 溶剂分子通 过半透膜进入溶液的现 象称为渗透作用27渗透压渗透压:为了阻止渗透作用而施加于溶液的最小压力称为该溶液的渗透压从图上可见，渗透压的值为 蔗糖溶液液面高出纯水液面的液柱高度范特霍夫定律范特霍夫定律：非电解质稀溶液的渗透压与溶液物质的量浓度c和 温度(T)成正比,而与溶质的本性无关即: Π = cRT（1-14）或:在一定温度下, 非电解质稀溶液的渗透压与溶液 的质量摩尔浓度(bB)成正比，而与溶质的本性无关即: Π = bRT（R=8.314kPa·L·K-1·mol-1，为摩尔气体常数）28渗透作用的应用：① 、测定大分子的M②、 动植物生理：如植物体内水分传导，动物溶血，输血（等渗溶液），合理施肥，淡水鱼在海水中养殖会使鱼脱水③ 、海水淡化，污水处理（反渗技术）渗透作用产生的条件：渗透作用产生的条件： ①半透膜存在； ②膜两侧溶。