東北師范大學無機化學課件：第二章物質(zhì)的狀態(tài)

1、第二章 物質(zhì)的狀態(tài)（一）理想氣體 分子之間沒有引力，分子本身不占有體積的氣體稱為理想氣體。真正的理想氣體實際上并不存在。低壓、高溫下的實際氣體接近于理想氣體。 (1) 理想氣體概念 1、理想氣體 2氣體(2) 描述氣體狀態(tài)的物理量 物理量單 位壓 強 P帕斯卡 Pa (Nm-2)體 積 V立方米 m3溫 度 T開爾文 K物質(zhì)的量 n摩 爾 mol2、理想氣體狀態(tài)方程R: 摩爾氣體常數(shù)單位Jmol1K1m3 Pamol1K1L kPamol1K1L Pamol1K1取值8.3148.3148.3148314pV = nRT41 mol 理想氣體氣體，0，1 atm 時的體積 22.4 L。在標準

2、狀況通常指溫度為0（273.15K）和壓力（或壓強）為101.325千帕（1標準大氣壓）的情況下 5由理想氣體的狀態(tài)方程 pV nRT 得 n pV/RT 即 m/M pV/RT理想氣體狀態(tài)的推導公式可見，在一定溫度和壓強下，只要測出某氣體的密度，就可以確定它的相對分子質(zhì)量6例如：在298K和101.3KPa時，氣體A的密度為1.80gdm-3。求氣體A的相對分子質(zhì)量。 注意R的單位和取值。8 （二） 實際氣體由于實際氣體分子本身的體積不容忽視，那么實測體積總是大于理想狀態(tài)體積（即 V理 = V nb）；實際上分子之間有吸引力（內(nèi)聚力P ），這種吸引力使氣體對器壁碰撞產(chǎn)生的壓力減小，使實測壓力

3、要比理想狀態(tài)壓力小（即p 理 = p + p內(nèi) ）9p內(nèi)既與容器內(nèi)部的分子數(shù)目成正比，又與近壁分子數(shù)目成正比。這兩種分子數(shù)目又都與氣體的密度成正比，所以 p內(nèi)2 而n/V , 所以p內(nèi) (n/V )2 或p內(nèi)=a(n/ V )21 實際氣體的狀態(tài)方程 范德華方程 當n=1時，有：為摩爾體積 a、b 稱為氣體的范德華常數(shù) , a 和 b 的值越大，實際氣體偏離理想氣體的程度越大。 a同分子間引力有關的常數(shù)，b是同分子自身體積有關的常數(shù) .1011下列實際氣體中性質(zhì)最接近理想氣體的是A. H2 B. He C. N2 D. O2（三）混合氣體的分壓定律 1、基本概念（1）總體積與分壓 混合氣體所占

4、有的體積稱為總體積, 用 V總表示. 當某組分氣體單獨存在, 且占有總體積時, 其具有的壓強, 稱為該組分氣體的分壓, 用 Pi 表示. 且有關系式：12（2）摩爾分數(shù) 某組分氣體的物質(zhì)的量占混合氣體物質(zhì)的量的分數(shù)稱為摩爾分數(shù)，用xi表示。 在溫度和體積恒定時，混和氣體的總壓力等于各組分氣體分壓力之和，某組分氣體的分壓力等于該氣體單獨占有總體積時所表現(xiàn)的壓力。2、 Dalton分壓定律14（四）混合氣體分體積定律1 總壓和分體積 混合氣體所具有的壓強, 稱為總壓, 用 P總 表示。 當某組分氣體單獨存在, 且和混合氣體的溫度和壓強相同時, 其所占有的體積, 稱為該組分氣體的分體積, 用 Vi

5、表示. 關系式為: 而Vi/V總 稱為該組分氣體的體積分數(shù)。 152 阿瑪加分體積定律分體積定律：當溫度，壓力相同時，混合氣體的總體積等于各組分分體積之和 163、分壓與組成之間的關系 P總V總 = nRT -(1) PiV總 = niRT-(2) P總Vi = niRT-(3)由(2)/(1) 得: 即：組分氣體的分壓等于總壓與該組分氣體的摩爾分數(shù)之積.由(3)/(1)得： 17例 某溫度下，將 2 105 Pa 的 O2 3 dm3 和 3 105 Pa 的 N2 1 dm3 充入 6 dm3 的真空容器中，求 混合氣體的各組分的分壓及總壓 .4、Dalton分壓定律的應用 解：O2 p1

6、 2 105 Pa V1 3 dm3 p2 ? V2 6 dm3 O2 的分壓 p(O2) p1V1/V2 (2 105 3/6) Pa 1 105 Pa同理 N2 的分壓 ：p(N2) (31051/6)Pa 0.5 105 Pa 混合氣體的總壓力： p (總) p ( O2 ) + p ( N2 ) ( 1105 + 0.5105 )Pa 1.5 105 Pa 18 （五）氣體擴散定律 （格拉罕姆擴散定律 ） 氣體擴散定律 ：同溫同壓下氣態(tài)物質(zhì)的擴散速度與 其密度的平方根成反比(Graham， 1831 )。 ui：擴散速度 i：表示密度19由理想氣體狀態(tài)方程推得 同溫同壓下，氣體的擴散速

7、度與其相對分子質(zhì)量的平方根成反比。 20 1、 溶液濃度的表示方法 物質(zhì)的量濃度 溶質(zhì) B 的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即 1 m3 溶液中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用 cB 表示。 SI 單位：mol m3 , 但因數(shù)值通常太大，使用不方便，所以普遍采用moldm3 特點：較方便，實驗室最常用； 由于體積受溫度的影響，使用時要指明溫度。21 二、 液體和溶液質(zhì)量摩爾濃度 溶質(zhì) B 的物質(zhì)的量除以溶劑 A 的質(zhì)量，用符號 m 表示，SI 單位是 mol/kg。特點：與溫度無關，可用于沸點及凝固點的計算。 對于稀的水溶液 因為m水 V CB mB22依數(shù)性質(zhì)：指定溶劑的類型和數(shù)量后，稀溶液的某些性質(zhì)

8、只取決于所含溶質(zhì)粒子的數(shù)目，而與溶質(zhì)的本性無關。溶質(zhì)的粒子可以是分子、離子、大分子或膠粒.這些性質(zhì)稱為依數(shù)性。稀溶液的依數(shù)性包括溶液的蒸氣壓下降、沸點升高、凝固點降低和和滲透壓。先討論難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液232 稀溶液的依數(shù)性（1）溶液的蒸氣壓下降19世紀80年代拉烏爾（Raoult）研究了幾十種溶液的蒸氣壓與溫度的關系，發(fā)現(xiàn)：在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶液的蒸氣壓p 等于純?nèi)軇┱魵鈮簆 與溶劑的物質(zhì)的量分數(shù)x 的乘積，即：p = p x p = km24（2）液體的沸點升高 Tb K m 式中K 是溶劑的摩爾沸點升高常數(shù)。不同溶劑的K 值不同。利用沸點升高，可以測定溶質(zhì)的分子量。25（3

9、）溶液的凝固點降低Tf Kf m式中Kf 是溶劑的摩爾凝固點降低常數(shù)。不同溶劑的Kf 值不同。利用凝固點降低，可以測定溶質(zhì)的分子量，并且準確度優(yōu)于沸點升高法。這是由于同一溶劑的Kf 比Kb 大，實驗誤差相應較小，而且在凝固點時，溶液中有晶體析出，現(xiàn)象明顯，容易觀察，因此利用凝固點降低測定分子量的方法應用很廣。此外，溶液的凝固點降低在生產(chǎn)、科研方面也有廣泛應用。例如在嚴寒的冬天，汽車散熱水箱中加入甘油或乙二醇等物質(zhì)，可以防止水結冰；食鹽和冰的混合物作冷凍劑，可獲得22.4的低溫。26（4）溶液的滲透壓讓溶劑分子通過半透膜的單方向的擴散過程，稱為滲透。滲透方向：溶劑由濃度小的方向向濃度大的方向滲透

10、剛剛足以阻止發(fā)生滲透過程所外加的壓力叫做溶液的滲透壓。27滲透壓公式稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度的關系同理想氣體狀態(tài)方程式一致即：V = nRT or = cRT28滲透作用在動植物生活中有非常重要的作用。動植物體都要通過細胞膜產(chǎn)生的滲透作用，以吸收水分和養(yǎng)料。人體的體液、血液、組織等都有一定的滲透壓。對人體進行靜脈注射時，必須使用與人體體液滲透壓相等的等滲溶液，如臨床常用的0.9 %的生理鹽水和5 %的葡萄糖溶液。否則將引起血球膨脹（水向細胞內(nèi)滲透）或萎縮（水向細胞外滲透）而產(chǎn)生嚴重后果。同樣道理，如果土壤溶液的滲透壓高于植物細胞液的滲透壓，將導致植物枯死，所以不能使用過濃的肥料。29對于電解質(zhì)來說，在溶液中要發(fā)生電離，這時稀溶液的依數(shù)性公式中的不再是溶質(zhì)的濃度，而應換成溶液粒子的濃度，溶質(zhì)粒子的濃度越大則沸點升高值、凝固點降低值和滲透壓越大。濃度均為0.1moldm-3的下列溶液中，凝固點最高的是NaCl B. MgCl2 C. AlCl3 D. Fe2(SO4)3實際氣體與理想氣體性質(zhì)接近的條件是( )A