第二章 化學基礎(chǔ)知識[1]1

1、v 2-1 氣體氣體v 2-2 液體和溶液液體和溶液v 2-3 固體固體v2-1-1 氣體分子運動論氣體分子運動論v2-1-2 理想氣體理想氣體v 假設有一種氣體，它的分子只有位置而不占有假設有一種氣體，它的分子只有位置而不占有體積，是一個具有質(zhì)量的幾何點；分子之間沒有相體積，是一個具有質(zhì)量的幾何點；分子之間沒有相互吸引力，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞互吸引力，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞不造成動能損失。不造成動能損失。理想氣體（實際氣體在高溫理想氣體（實際氣體在高溫和低壓下比較接近理想氣體）和低壓下比較接近理想氣體）v 描述氣體性質(zhì)的物理量：描述氣體性質(zhì)的物理量：v壓力壓力(P)

2、 體積體積(V) 溫度溫度(T) 物質(zhì)的量物質(zhì)的量(n)波義爾定律：當波義爾定律：當n和和T一定時，氣體的一定時，氣體的V與與p成反比成反比 V 1/1/p （21）注意：注意：R的取值，的取值，P、V、n、單位之間關(guān)系單位之間關(guān)系 2、混合、混合氣體分壓定律氣體分壓定律 分壓分壓: :指在相同溫度下混合氣體中的某種氣體單獨占指在相同溫度下混合氣體中的某種氣體單獨占有混合氣體的體積時所呈現(xiàn)的壓強。（有混合氣體的體積時所呈現(xiàn)的壓強。（P Pi i表示）表示） 分體積分體積：在相同溫度下，組分氣體具有和混合氣在相同溫度下，組分氣體具有和混合氣體相同壓力時所占的體積。（體相同壓力時所占的體積。（V

3、Vi i表示）表示）道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓等于組成混合氣體的總壓等于組成混合氣體的各氣體的分壓之和。混合氣體的各氣體的分壓之和。 P總總=pi=p1+p2+p3+ xi= ni/n總總 （212） ni:稱為混合氣體中某氣體的摩爾分數(shù)稱為混合氣體中某氣體的摩爾分數(shù). PiV總總=niRT (213) P總總Vi=niRT (214) P總總V總總=n總總RT (215) Pi/ P總總=ni/n總總 Pi=xiP總總 (216) 稱為混合氣體中某氣體的摩爾分數(shù)。稱為混合氣體中某氣體的摩爾分數(shù)。2、氣體分壓定律、氣體分壓定律3、氣體擴散定律、氣體擴散定律n 英國物理學家格拉

4、罕姆（英國物理學家格拉罕姆（Graham）指出：指出：同溫同壓下，氣體的擴散速度與共密度的平方根同溫同壓下，氣體的擴散速度與共密度的平方根成反比成反比 iui1ABBAuu或或即即（式（式217）u u：表示擴散速度；：表示擴散速度；：表示密度：表示密度3、氣體擴散定律、氣體擴散定律RTPM由于由于ABBAMMuu（式（式220） 因為同溫同壓下，氣體的密度與其相對分因為同溫同壓下，氣體的密度與其相對分子質(zhì)量成正比，所以式子質(zhì)量成正比，所以式(2-17)可以寫成：可以寫成： 式式(2-20)表示，在同溫同壓下，氣體的擴散表示，在同溫同壓下，氣體的擴散速度與其相對分子質(zhì)量的平方根成反比。速度與其

5、相對分子質(zhì)量的平方根成反比。例例2-5例例2-62-1-3 2-1-3 實際氣體狀態(tài)方程式（自學）實際氣體狀態(tài)方程式（自學）2-1-4 氣體的液化（自學）氣體的液化（自學）氣體變成液體的過程叫做液化或凝聚。氣體變成液體的過程叫做液化或凝聚。2-1-6 氣體分子運動論（自學）氣體分子運動論（自學）2-1-5 氣體分子的速率分布和能量分布（自學）氣體分子的速率分布和能量分布（自學） 2-2 液體和溶液液體和溶液液體的性質(zhì)：液體的性質(zhì)： 液體沒有固定的外形和顯著的膨脹性，液體沒有固定的外形和顯著的膨脹性，有確定的體積，一定的流動性、一定的摻混有確定的體積，一定的流動性、一定的摻混性、一定的表面張力，

6、固定的凝固點和沸點。性、一定的表面張力，固定的凝固點和沸點。 2-2-1 液體的蒸發(fā)液體的蒸發(fā) 飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓強叫做飽和蒸氣壓，簡稱飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓強叫做飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。蒸氣壓。1、蒸發(fā)過程、蒸發(fā)過程2、凝聚過程、凝聚過程3、飽和蒸氣壓、飽和蒸氣壓2-2-1 液體的蒸發(fā)液體的蒸發(fā)圖圖28 幾種液體的蒸氣壓曲線幾種液體的蒸氣壓曲線2-2-1 液體的蒸發(fā)液體的蒸發(fā)對同一種液體：對同一種液體：2-2-1 液體的蒸發(fā)液體的蒸發(fā)lg =12PP)TTTT(2.30RH1212vap（228）（228）稱為）稱為克勞修斯克勞修斯克拉貝龍方程式克拉貝龍方程式4、蒸發(fā)熱蒸發(fā)熱 維持液體恒溫恒壓下

7、蒸發(fā)所必須的熱量，稱為液體維持液體恒溫恒壓下蒸發(fā)所必須的熱量，稱為液體的蒸發(fā)熱。的蒸發(fā)熱。 在一定的溫度和壓強下蒸發(fā)在一定的溫度和壓強下蒸發(fā)1mol液體所需要的總液體所需要的總熱量，稱為該液體的摩爾蒸發(fā)熱。熱量，稱為該液體的摩爾蒸發(fā)熱。 不同的液體，分子間作用力不同，蒸發(fā)熱必不同；不同的液體，分子間作用力不同，蒸發(fā)熱必不同；同一液體，溫度不同，蒸發(fā)熱也不相同。同一液體，溫度不同，蒸發(fā)熱也不相同。 一般來說，蒸發(fā)熱越大，液體分子間作用力越大。一般來說，蒸發(fā)熱越大，液體分子間作用力越大。2-2-1 液體的蒸發(fā)液體的蒸發(fā)2-2-2 液體的沸點液體的沸點 利用液體沸點隨外界氣壓變化的性質(zhì)，對于高利用液

8、體沸點隨外界氣壓變化的性質(zhì)，對于高沸點或加熱易分解的物質(zhì)，可以采用減壓蒸餾的方沸點或加熱易分解的物質(zhì)，可以采用減壓蒸餾的方法實現(xiàn)分離和提純的目的。法實現(xiàn)分離和提純的目的。 從圖中可以看從圖中可以看出，外界氣壓升高，出，外界氣壓升高，液體的的沸點升高；液體的的沸點升高；外界氣壓下降，液外界氣壓下降，液體的沸點也隨之下體的沸點也隨之下降。降。2-2-2 液體的沸點液體的沸點2-2-3 水水2-2-3-1 水的結(jié)構(gòu)水的結(jié)構(gòu)水有一些反常的物理性質(zhì)：水有一些反常的物理性質(zhì)：2-2-3-2 水的物理性質(zhì)水的物理性質(zhì)一個標準大氣壓下：一個標準大氣壓下：水的相圖水的相圖水的相圖水的相圖n水的相圖：水的相圖：水

9、在不同的水在不同的P、T下，其狀態(tài)不同，根據(jù)實驗數(shù)下，其狀態(tài)不同，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可以繪出水的狀態(tài)和溫度、據(jù)可以繪出水的狀態(tài)和溫度、壓力之間關(guān)系的幾何圖，叫水壓力之間關(guān)系的幾何圖，叫水的狀態(tài)圖，又叫水的相圖。的狀態(tài)圖，又叫水的相圖。n在水的相圖中，有三條線、三在水的相圖中，有三條線、三個區(qū)及一個點，它們是：個區(qū)及一個點，它們是：OA線：水的蒸氣壓曲線，它代表線：水的蒸氣壓曲線，它代表水的飽和蒸氣壓隨溫度變化的水的飽和蒸氣壓隨溫度變化的情況。情況。A 是臨界點（是臨界點（T=647K，P=2.209107Pa）。）。OB線：冰的蒸氣壓曲線（升華曲線：冰的蒸氣壓曲線（升華曲線），代表冰的蒸氣壓隨溫度線

10、），代表冰的蒸氣壓隨溫度變化的情況。變化的情況。OC線：水的凝固點曲線，代表水線：水的凝固點曲線，代表水的凝固點隨壓力改變的情況。的凝固點隨壓力改變的情況。 三條曲線的共同點都是兩三條曲線的共同點都是兩相處于平衡狀態(tài)。要維持體系相處于平衡狀態(tài)。要維持體系的兩相平衡狀態(tài)，必須使體系的兩相平衡狀態(tài)，必須使體系所處的條件（所處的條件（P、T）沿著曲線）沿著曲線變動。因此變動。因此P、T這兩個條件中這兩個條件中只能自由地改變一個，另一個只能自由地改變一個，另一個則必然隨之而確定，否則平衡則必然隨之而確定，否則平衡狀態(tài)會破壞。狀態(tài)會破壞。水的相圖水的相圖n 在水的狀態(tài)圖中，三條曲線將平面分成三個區(qū)：在水

11、的狀態(tài)圖中，三條曲線將平面分成三個區(qū)：n 固相區(qū)（固相區(qū)（COB）、液相區(qū)（）、液相區(qū)（COA）、氣相區(qū)（）、氣相區(qū)（BOA）。在每個）。在每個區(qū)中，都只有一個相，叫做單相區(qū)。在單相區(qū)中，溫度和壓力可在一區(qū)中，都只有一個相，叫做單相區(qū)。在單相區(qū)中，溫度和壓力可在一定范圍內(nèi)自由改變而不會引起舊相消失和新相生成。單相區(qū)內(nèi)的任一定范圍內(nèi)自由改變而不會引起舊相消失和新相生成。單相區(qū)內(nèi)的任一點都是由溫度和壓力兩個條件同時決定的。點都是由溫度和壓力兩個條件同時決定的。n 在水的相圖中，在水的相圖中，O點是三個相的交點，叫做三相點。該點所對應點是三個相的交點，叫做三相點。該點所對應的溫度和壓力是固定的（的溫

12、度和壓力是固定的（T=273.0098K，P=6.105102Pa）。在）。在該條件下，三相共存于平衡體系中，若改變?nèi)魏我粋€條件，三相平衡該條件下，三相共存于平衡體系中，若改變?nèi)魏我粋€條件，三相平衡即遭破壞。即遭破壞。n注意注意 三相點與通常說的水的冰點不同。三相點是指純水而言的，三相點與通常說的水的冰點不同。三相點是指純水而言的，是單組分體系，是指水在它自己的蒸氣壓（是單組分體系，是指水在它自己的蒸氣壓（610.5Pa）下的凝固點。）下的凝固點。而冰點是在而冰點是在101.325kPa壓力下被空氣飽和了的水結(jié)冰時的溫度。壓力下被空氣飽和了的水結(jié)冰時的溫度。水的相圖水的相圖2-2-3-3 水的

13、化學性質(zhì)水的化學性質(zhì)2-2-4 溶液溶液2-2-4-1 溶液的一般概念溶液的一般概念2-2-4-2 溶液的濃度溶液的濃度（1）質(zhì)量摩爾濃度）質(zhì)量摩爾濃度（2）物質(zhì)的量濃度）物質(zhì)的量濃度（3）質(zhì)量分數(shù)）質(zhì)量分數(shù)bB=溶質(zhì)溶質(zhì)B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量溶劑的質(zhì)量溶劑的質(zhì)量（molkg-1）CB=nBV=溶質(zhì)溶質(zhì)B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量溶液的體積溶液的體積（molL-1） B=mBm=nBmA（）摩爾分數(shù)（）摩爾分數(shù)x質(zhì)質(zhì)=n質(zhì)質(zhì)n液液（）體積分數(shù)（）體積分數(shù)B=VBV總總xi=1(2-22)或n質(zhì)質(zhì)n質(zhì)質(zhì)+ n劑劑x質(zhì)質(zhì)=對于稀溶液：對于稀溶液：x 劑劑 x 質(zhì)質(zhì)，x質(zhì)質(zhì)=n質(zhì)質(zhì)n質(zhì)質(zhì)+ n劑劑n質(zhì)質(zhì)n

14、劑劑對于水溶液，對于水溶液，x質(zhì)質(zhì)n質(zhì)質(zhì)n劑劑=b55.56(2-23)(2-24)K=155.56x質(zhì)質(zhì)Kb摩爾分數(shù)與質(zhì)量摩爾濃度的近似關(guān)系：摩爾分數(shù)與質(zhì)量摩爾濃度的近似關(guān)系：C1V1=C2V22-2-4-3 溶解度原理溶解度原理影響溶解度的因素：影響溶解度的因素：本性本性溶劑溶劑壓強壓強溫度溫度液液液相溶液相溶液液固溶解固溶解氣氣液溶解液溶解（1）本性）本性（2）溫度對溶解度的影響）溫度對溶解度的影響對氣體而言對氣體而言P增大增大S增大。增大。n 亨利定律亨利定律 ： Ci=K Pi n Ci為氣體在溶液中的濃度，為氣體在溶液中的濃度， n Pi為為i氣體分壓，氣體分壓，n K為亨利常數(shù)。

15、為亨利常數(shù)。 （3）壓強對溶解度的影響）壓強對溶解度的影響2-2-5 非電解質(zhì)溶液的依數(shù)性非電解質(zhì)溶液的依數(shù)性2-2-5-1 蒸氣壓下降蒸氣壓下降2-2-5-2 沸點升高沸點升高2-2-5-3 凝固點下降凝固點下降2-2-5-4 滲透壓滲透壓h滲透壓滲透壓 與理想氣體方程無本質(zhì)聯(lián)系。與理想氣體方程無本質(zhì)聯(lián)系。 ：滲透壓；：滲透壓；V：溶液體積；：溶液體積；R：氣體常數(shù)；：氣體常數(shù)； n： 溶質(zhì)物質(zhì)的量；溶質(zhì)物質(zhì)的量； c：體積摩爾濃度；：體積摩爾濃度； T： 熱力學溫度；熱力學溫度； R :摩爾氣體常數(shù)摩爾氣體常數(shù)nRTV mRTcRT 給患者輸液的濃度；給患者輸液的濃度； 植物的生長；植物的

16、生長； 人的營養(yǎng)循環(huán)。人的營養(yǎng)循環(huán)。結(jié)論：結(jié)論： 蒸氣壓下降，沸點上升，凝固點下降，蒸氣壓下降，沸點上升，凝固點下降，滲透壓都是難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的通性；滲透壓都是難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的通性；它們只與溶劑的本性和溶液的濃度有關(guān)，而與它們只與溶劑的本性和溶液的濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。溶質(zhì)的本性無關(guān)。2-2-5-5 依數(shù)性的應用依數(shù)性的應用（a）測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量）測定物質(zhì)的摩爾質(zhì)量例例29 在在26.6gCHCl3中溶解中溶解0.402g難揮發(fā)非電解質(zhì)溶質(zhì)，難揮發(fā)非電解質(zhì)溶質(zhì)，所得溶液的沸點升高了所得溶液的沸點升高了0.432K，CHCl3的沸點升高常數(shù)為的沸點升高常數(shù)為3.63Kk

17、gmol-1，求該溶質(zhì)的平均分子質(zhì)量，求該溶質(zhì)的平均分子質(zhì)量Mr。（b）制作防凍劑和致冷劑）制作防凍劑和致冷劑例例210 為防止汽車水箱在寒冬季節(jié)凍裂，需使水的冰點下降為防止汽車水箱在寒冬季節(jié)凍裂，需使水的冰點下降到到253K，即，即 在實驗室中常用食鹽和冰的混合物作致冷劑，在一定配比在實驗室中常用食鹽和冰的混合物作致冷劑，在一定配比時，最低溫度可達時，最低溫度可達250.6K，氯化鈣和水的混合物最低溫度可達，氯化鈣和水的混合物最低溫度可達218K。（c）配制等滲溶液）配制等滲溶液注意：注意：1、濃溶液也有蒸汽壓降低、沸點升高、冰點下降的、濃溶液也有蒸汽壓降低、沸點升高、冰點下降的現(xiàn)象，但定量

18、關(guān)系不準確?，F(xiàn)象，但定量關(guān)系不準確。2、電解質(zhì)溶液也存在以上現(xiàn)象，定量關(guān)系也不確切。、電解質(zhì)溶液也存在以上現(xiàn)象，定量關(guān)系也不確切。 2-3 固體固體2-3-1 晶體與非晶體晶體與非晶體1、概念：、概念：晶體：固體內(nèi)部質(zhì)點呈現(xiàn)規(guī)則的空間排列。晶體：固體內(nèi)部質(zhì)點呈現(xiàn)規(guī)則的空間排列。非晶體：固體內(nèi)部質(zhì)點空間排列豪無規(guī)則。非晶體：固體內(nèi)部質(zhì)點空間排列豪無規(guī)則。液體液體固體固體凝固凝固熔化熔化 2、晶體與非晶體的不同點、晶體與非晶體的不同點 （1）可壓性和擴散性均不同?？蓧盒院蛿U散性均不同。 （2）完整晶體有固定的外形，非晶體沒有。完整晶體有固定的外形，非晶體沒有。 （3）晶體有固定的熔點，非晶體沒有。晶體有固定的熔點，非晶體沒有。 （4）晶體有各向異性，非晶體則是各向同性的。晶體有各向異性，非晶體則是各向同性的。 根據(jù)晶體中有序排列的質(zhì)點的性質(zhì)，可以根據(jù)晶體中有序排列的質(zhì)點的性質(zhì)，可以將晶體分為：將晶體分為：分子晶體分子晶體離子晶體離子晶體原子晶體原子晶體金屬晶體金屬晶體氣體分子運動氣體分子運動波義爾波義爾P、V的單位R值R的單位Pam3PaLatmLmmHgmL8.31438314.30.0820662363Pam3mol -1 K-1或J mol -1 K-1PaL mol -1 K-1atmL mol -1 K-