第四章氣體、溶液、膠體

1、第四章第四章 氣體、溶液氣體、溶液和膠體和膠體24.1 4.1 氣體氣體 4.2 4.2 溶液溶液 4.3 4.3 溶液的依數(shù)性溶液的依數(shù)性 4.4 4.4 膠體膠體 練練 習(xí)習(xí)34.1.1 理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式 4.1 4.1 氣體氣體 分子間距離 分子間相對(duì)位置 體積 外形氣態(tài)： 大 可變 不定 不定液態(tài)： 小 可變 固定 不定固態(tài)： 小 固定 固定 固定物質(zhì)的三態(tài)變化：4O2 分子分子 理想氣體：理想氣體：v 分子不占體積分子不占體積v 分子間無相互作用分子間無相互作用低壓低壓高溫高溫 實(shí)際氣體：實(shí)際氣體：v 分子有體積分子有體積v 分子間有相互作用分子間有相互作用理想氣

2、體與實(shí)際氣體5 波義爾定律（波義爾定律（1662）：）：17世紀(jì)中葉，英國世紀(jì)中葉，英國科學(xué)家科學(xué)家波義爾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：溫度恒定時(shí)，一定量氣體的壓波義爾的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：溫度恒定時(shí)，一定量氣體的壓力和它體積的乘積為恒量。力和它體積的乘積為恒量。 P1/V PV = constant 查爾斯查爾斯(1787) 蓋蓋-呂薩克呂薩克(1802)定律：定律：壓力恒定時(shí)，一定量氣體的體積與它的熱力學(xué)溫度成壓力恒定時(shí)，一定量氣體的體積與它的熱力學(xué)溫度成正比。正比。 VT V = bT6 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程：到了到了19世紀(jì)，法國科學(xué)家世紀(jì)，法國科學(xué)家克拉伯克拉伯龍龍 綜合波義爾定律和綜合波義爾定律和

3、查爾斯查爾斯定律定律,把描述氣體狀態(tài)的把描述氣體狀態(tài)的3個(gè)個(gè)參量參量p, V, T 歸于一個(gè)方程式。歸于一個(gè)方程式。pVnRTmpVRTMpMRTmnMmV7R: 氣體常數(shù)氣體常數(shù)333(101.325 10) (22.4 10)1273.15PVPamRnTmolK標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)狀況3111111118.3148.3148.3140.08206JPa mmolKkPamolL molKatm L molKK注意單位的一致！注意單位的一致！84.1.2 分壓定律分壓定律分體積：分體積：在相同在相同溫度溫度下，各組分氣體具有與混合下，各組分氣體具有與混合氣體相同氣體相同壓力壓力時(shí)，所具有的體積稱為

4、該組分氣體時(shí)，所具有的體積稱為該組分氣體的分體積。的分體積。分壓力：分壓力：在混合氣體中，各種組分的氣體分子分在混合氣體中，各種組分的氣體分子分別占有相同的別占有相同的體積體積( (即容器的總空間即容器的總空間) )和具有相同和具有相同的的溫度溫度?；旌蠚怏w的總壓力是各種分子對(duì)器壁產(chǎn)?；旌蠚怏w的總壓力是各種分子對(duì)器壁產(chǎn)生撞擊的共同作用的結(jié)果。生撞擊的共同作用的結(jié)果。每一種組分所產(chǎn)生的每一種組分所產(chǎn)生的壓力叫分壓力壓力叫分壓力，它可看作在該溫度下各組分分子，它可看作在該溫度下各組分分子單獨(dú)存在于容器中時(shí)所產(chǎn)生的壓力單獨(dú)存在于容器中時(shí)所產(chǎn)生的壓力PnPn。9分壓定律：分壓定律： 溫度和體積恒定時(shí)，

5、混合氣體的總壓力等溫度和體積恒定時(shí)，混合氣體的總壓力等于各組分氣體分壓力之和。于各組分氣體分壓力之和。 某組分氣體的某組分氣體的等于該氣體單獨(dú)占據(jù)等于該氣體單獨(dú)占據(jù)總體積時(shí)，所表現(xiàn)的壓力?？傮w積時(shí)，所表現(xiàn)的壓力。2H2.4PatmHe6.0Patm20.50Hmol1.25Hemol8.4tolPatm1.25Hemol20.50Hmol1.75lmo gas(a) 5.0 L at 20(b) 5.0 L at 20(c) 5.0 L at 2010123ppppippiinpRTViRTRTpnnVViipnpniinppniinxnxi: 摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)iipx p分壓定律的另分壓定律

6、的另一種表達(dá)一種表達(dá)分壓定律的分壓定律的一種表達(dá)一種表達(dá)11分散質(zhì)分散質(zhì)分散劑分散劑分散分散分散系分散系（固、液、氣態(tài)）（固、液、氣態(tài)）分散系：一種或幾種物質(zhì)以細(xì) 小的粒子分散在另一種物 質(zhì)里所形成的體系分散質(zhì)：被分散的物質(zhì)（分散相）分散劑：把分散質(zhì)分散開來的物質(zhì)（分散介質(zhì)）4.2 4.2 分散體系分散體系12分散系分散系 分類分類分子分散系分子分散系 (d 100 nm)相體系中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同的一部分單相體系單相體系 多相體系多相體系（存在界面）（存在界面）13冰和水兩相體系14表表1 按分散質(zhì)顆粒大小分類的分散系按分散質(zhì)顆粒大小分類的分散系小于小于1nm(109 m)分子離子分

7、子離子 粒子粒子能能通過通過濾紙濾紙與與半半 NaCl 分散系分散系 透膜透膜，擴(kuò)散速度快，擴(kuò)散速度快 溶液溶液 1100nm 膠體膠體 粒子粒子能能通過通過濾紙濾紙但但不不 Fe(OH)3 分散系分散系 能透過能透過半透膜半透膜, ,擴(kuò)散慢擴(kuò)散慢 溶膠溶膠 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 溶液溶液 顆粒直徑大小顆粒直徑大小 類類 型型 主主 要要 特特 征征 實(shí)實(shí) 例例大于大于100nm 粗粗 粒子粒子不不能通過能通過濾紙濾紙不不 豆豆 漿漿 分散系分散系 能透過能透過半透膜半透膜, ,不擴(kuò)散不擴(kuò)散 牛奶牛奶 15表表2 按物質(zhì)聚集狀態(tài)分類的分散系按物質(zhì)聚集狀態(tài)分類的分散系 氣氣 空空 氣氣 氣氣 液液 云、

8、霧云、霧 固固 煙、塵煙、塵 氣氣 泡沫塑料泡沫塑料 固固 液液 珍珍 珠珠 固固 有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃 氣氣 肥皂泡沫肥皂泡沫 液液 液液 牛牛 奶奶 固固 Fe(OH)Fe(OH)3 3溶膠、泥漿水溶膠、泥漿水 分散劑分散劑 分散質(zhì)分散質(zhì) 實(shí)實(shí) 例例16分子分散系分子分散系 (d1 nm)溶液溶液固態(tài)液態(tài)氣態(tài)本節(jié)討論的主要內(nèi)容是本節(jié)討論的主要內(nèi)容是 以水為溶劑的水溶液以水為溶劑的水溶液分散質(zhì)以分子或者比分子更小的質(zhì)點(diǎn)分散質(zhì)以分子或者比分子更小的質(zhì)點(diǎn)均勻地分散在分散劑中所得的分散系均勻地分散在分散劑中所得的分散系4.3 溶液溶液174.3.1 溶液濃度的表示法溶液濃度的表示法 濃度濃度 一定量的

9、溶液或溶劑中所含溶質(zhì)的量稱為溶液的濃度。 分類分類BBncV1mol LBBAnbm1mol kgiiinxn無綱量無綱量BBmwm無綱量無綱量 1L溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，稱為該溶液的物質(zhì)的量濃度。用符號(hào)cB表示，cB nB/V 。 式中：nB為物質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為即 mol；V為溶液的體積，單位為m3。濃度的常用單位為molL-1。1 1. . 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 1Kg溶劑中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，用符號(hào)bB，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 bBnB/mA 式中：bB為質(zhì)量摩爾濃度，單位molkg-1 ；mA為溶劑的質(zhì)量(Kg)。由于物質(zhì)的質(zhì)量不受溫度的影響所以溶液

10、的質(zhì)量摩爾濃度是一個(gè)與溫度無關(guān)的物理量。 2 2質(zhì)量摩爾濃度（重點(diǎn)）質(zhì)量摩爾濃度（重點(diǎn)）某組分i的物質(zhì)的量與溶液總物質(zhì)的量之比，稱為該組分i的摩爾分?jǐn)?shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為: xi=ni/n 3 3摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)某組分i的質(zhì)量與混合物質(zhì)量之比，稱為該組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為: Wi=mi/m 4 4質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 溶質(zhì)的質(zhì)量mB與溶液的體積V之比，稱為質(zhì)量濃度，用符號(hào)B表示，其表達(dá)式為： BmB/V 單位可用gL-1、mgL-1、gmL-1、ugL-1等。5 5質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度231ppm1ppm：百萬分之一百萬分之一1ppb1ppb：十億分之一十億分之一111mgppmkg溶質(zhì)溶液11

11、1gppbkg溶質(zhì)溶液選擇題：質(zhì)量摩爾濃度的優(yōu)點(diǎn)是（ ） 準(zhǔn)確度高 (B) 應(yīng)用廣泛 (C) 計(jì)算方便 (D) 其值不隨溫度而改變 將50g20%的硝酸鉀溶液稀釋到200g，稀釋后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（ ） A. 20% B. 10% C. 5% D. 1%【知識(shí)點(diǎn)撥知識(shí)點(diǎn)撥】 關(guān)于溶液稀釋一定要抓住：溶液稀釋前后，溶質(zhì)的質(zhì)量不變。解： %5200%20*5033wwwmwmKNOKNOmm溶液溶液后前C 配制2mol/L的NaOH溶液2L，需要NaOH多少克？已知：MNaOH=40g/mol。 將60g草酸晶體(H2C2O42H2O)溶于水中，配制成1升溶液，求該溶液的物質(zhì)的量濃度。（

12、M草酸=126g/mol)26在常溫下取在常溫下取NaClNaCl飽和溶液飽和溶液10.00cm10.00cm3 3，測得其質(zhì)量為，測得其質(zhì)量為12.003g12.003g，將溶液蒸干，得，將溶液蒸干，得NaClNaCl固體固體3.173g3.173g。求：（。求：（1 1）NaClNaCl飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（2 2）物質(zhì)的量濃度，（）物質(zhì)的量濃度，（3 3）質(zhì)量摩爾濃度，（質(zhì)量摩爾濃度，（4 4）飽和溶液中）飽和溶液中NaClNaCl和和H H2 2O O的摩爾分?jǐn)?shù)。的摩爾分?jǐn)?shù)。 (5) NaCl(5) NaCl的質(zhì)量濃度。的質(zhì)量濃度。(M (M NaClNaCl=5

13、8.44gmol=58.44gmol-1-1， M M H2OH2O=18.00gmol=18.00gmol-1-1) )解：解： （1）NaCl飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：2NaCl3.173g(NaCl)0.264426.44%NaClH O12.003gw質(zhì)量質(zhì)量質(zhì)量練習(xí)練習(xí)27 (2) NaCl飽和溶液的物質(zhì)的量濃度為：飽和溶液的物質(zhì)的量濃度為：131Lmol42. 5L1000.10molg44.58/173. 3)NaCl()NaCl(gVnc(3) NaCl飽和溶液的質(zhì)量摩爾濃度為：飽和溶液的質(zhì)量摩爾濃度為：131214. 610)173. 3003.12(44.

14、58/173. 3kgmolkgmolggOHNaClmB的質(zhì)量物質(zhì)的量在常溫下取在常溫下取NaClNaCl飽和溶液飽和溶液10.00cm10.00cm3 3，測得其質(zhì)量為，測得其質(zhì)量為12.003g12.003g，將溶液蒸干，得，將溶液蒸干，得NaClNaCl固體固體3.173g3.173g。求：（。求：（1 1）NaClNaCl飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（2 2）物質(zhì)的量濃度，（）物質(zhì)的量濃度，（3 3）質(zhì)量摩爾濃度，（質(zhì)量摩爾濃度，（4 4）飽和溶液中）飽和溶液中NaClNaCl和和H H2 2O O的摩爾分?jǐn)?shù)。的摩爾分?jǐn)?shù)。 (5) NaCl(5) NaCl的質(zhì)量濃度。的

15、質(zhì)量濃度。(M (M NaClNaCl=58.44gmol=58.44gmol-1-1， M M H2OH2O=18.00gmol=18.00gmol-1-1) )28（4）NaCl飽和溶液中，飽和溶液中，NaCl和和H2O的摩爾分?jǐn)?shù)的摩爾分?jǐn)?shù)mol491. 0molg18/g)173. 3003.12()OH(mol0542. 0molg44.58/g173. 3)NaCl(121nn90. 010. 01)NaCl(1)OH(10. 0mol491. 0mol0542. 0mol0542. 0)OH()NaCl()NaCl()NaCl(22xxnnnx（5）NaCl的質(zhì)量濃度的質(zhì)量濃度mL

16、gmLgVm/317. 000.10173. 3溶液溶質(zhì)在常溫下取在常溫下取NaClNaCl飽和溶液飽和溶液10.00cm10.00cm3 3，測得其質(zhì)量為，測得其質(zhì)量為12.003g12.003g，將溶液蒸干，得，將溶液蒸干，得NaClNaCl固體固體3.173g3.173g。求：（。求：（1 1）NaClNaCl飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，（2 2）物質(zhì)的量濃度，（）物質(zhì)的量濃度，（3 3）質(zhì)量摩爾濃度，（質(zhì)量摩爾濃度，（4 4）飽和溶液中）飽和溶液中NaClNaCl和和H H2 2O O的摩爾分?jǐn)?shù)。的摩爾分?jǐn)?shù)。 (5) NaCl(5) NaCl的質(zhì)量濃度。的質(zhì)量濃度。(M

17、(M NaClNaCl=58.44gmol=58.44gmol-1-1， M M H2OH2O=18.00gmol=18.00gmol-1-1) )29 在在100 mL水中，溶解水中，溶解17.1 g蔗糖（分蔗糖（分子式子式為為C12H22O11)，溶液的密度為，溶液的密度為1.0638 g mL-1，求蔗糖的物質(zhì)的量濃度，質(zhì)量摩，求蔗糖的物質(zhì)的量濃度，質(zhì)量摩爾濃度，摩爾分?jǐn)?shù)各是多少？爾濃度，摩爾分?jǐn)?shù)各是多少？例：例：解：解：BA117.1g100 g110.1 mL1.0638g mLmmV1222111122211(CHO)17.10.05(CHO)342mgnmolMgmol11222

18、113(C H O )0.050.454110.1 10nmolcmol LVL （1）30112221132(C H O )0.050.5(H O)100 10nmolbmol kgmkg（2）（3）2212(H O)100(H O) = 5.55(H O)18.02mgnmolMg mol31222111222111222112(C H O )0.05(C H O )8.93 10(C H O )(H O)0.055.55nmolxnnmolmol題目解： 公式 = 代入數(shù)據(jù)(包括單位) = 單位制的統(tǒng)一(必要時(shí)) = 中間運(yùn)算過程(此步驟可不寫) = 結(jié)果(包括單位)注意解題規(guī)范31稀溶

19、液的性質(zhì)稀溶液的性質(zhì)如：如：顏色、導(dǎo)電性、酸堿性顏色、導(dǎo)電性、酸堿性1. 1. 由溶質(zhì)的本性決定由溶質(zhì)的本性決定2. 2. 取決于溶液中溶質(zhì)的自由粒子數(shù)目取決于溶液中溶質(zhì)的自由粒子數(shù)目稱為溶液的稱為溶液的依數(shù)性依數(shù)性 凝固點(diǎn)下凝固點(diǎn)下降降 沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高 滲透壓滲透壓 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降4.3.2 4.3.2 稀溶液的依數(shù)性稀溶液的依數(shù)性如：321、溶液的蒸氣壓下降、溶液的蒸氣壓下降 溶劑的蒸發(fā)和蒸氣壓溶劑的蒸發(fā)和蒸氣壓蒸發(fā)：液體表面的氣化現(xiàn)象蒸氣：液面上的氣態(tài)分子群33：蒸發(fā)、冷凝速度相等，氣相、液相達(dá)到蒸發(fā)、冷凝速度相等，氣相、液相達(dá)到 平衡，液相上方氣體的壓力平衡，液相上

20、方氣體的壓力始：蒸發(fā)速率較大，冷凝速率為零，氣相分子增多蒸發(fā)和冷凝過程中：蒸發(fā)速率較大，冷凝速率較小，氣相分子增多平衡時(shí)：蒸發(fā)速率等于冷凝速率，氣相分子數(shù)目不變34 若在純?nèi)軇┲屑尤肴粼诩內(nèi)軇┲屑尤耄ㄈ缙咸烟牵ㄈ缙咸烟? )：純水蒸氣壓純水蒸氣壓 p* 溶液蒸氣壓溶液蒸氣壓 p 拉烏爾定律拉烏爾定律*App x1ABxx *ppp *Bp x35拉烏爾定律：拉烏爾定律：在在一定一定的溫度下，的溫度下，難難揮發(fā)揮發(fā)非非電解質(zhì)電解質(zhì)稀稀溶液的蒸氣壓，等于純?nèi)芤旱恼魵鈮?，等于純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮号c溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。溶劑的飽和蒸氣壓與溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。AAB*pnpnn=p* xA式

21、中：式中：p p ：溶液的蒸氣壓：溶液的蒸氣壓 p p* *：純?nèi)軇┑恼魵鈮海杭內(nèi)軇┑恼魵鈮?n nA A 溶劑的物質(zhì)的量溶劑的物質(zhì)的量 n nB B ：溶質(zhì)的物質(zhì)的量：溶質(zhì)的物質(zhì)的量 x xA A ：溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)：溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)對(duì)于一個(gè)只有兩組分的系統(tǒng)來說，對(duì)于一個(gè)只有兩組分的系統(tǒng)來說，x xA A + x xB B = 1 = 1p= p* xA= p*(1- xB)= p*- p*xB可得，可得，p= pp= p* *- -p p = =p p* *x xB B所以，在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的所以，在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓蒸汽壓下降下降與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。36拉烏爾定律使用局限性：拉烏爾定律使用局限性：u若溶液濃度較大，溶質(zhì)分子對(duì)溶劑的作用不可忽略若溶液濃度較大，溶質(zhì)分子對(duì)溶劑的作用不可忽略時(shí)，不適用時(shí)，不適用u溶質(zhì)為電解質(zhì)，不適用溶質(zhì)為電解質(zhì)，不適用u易揮發(fā)溶質(zhì)時(shí)，不適用。易揮發(fā)溶質(zhì)時(shí)，不適用。37 沸點(diǎn)沸點(diǎn): : 溶液的蒸氣壓（溶液的蒸氣壓（p p溶液溶液）與外壓（）與外壓（p p外壓外壓）相等時(shí)的溫）相等時(shí)的溫度稱為該溶液的沸點(diǎn)。度稱為該溶液的沸點(diǎn)。 純水：純水：p