無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課件-第一章氣體和溶液

無(wú)機(jī)及分析化學(xué)主講教師：鄧安平郵件地址：無(wú)機(jī)及分析化學(xué)（第四版）大學(xué)《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》編寫(xiě)組答疑時(shí)間間，地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)作業(yè)參考書(shū)（第三版）（第六版）１ 《化學(xué)原理》（上、下冊(cè)） 華彤文等譯，?２ 《普通無(wú)機(jī)化學(xué)》 （第二版）嚴(yán)宣申等編３ 《無(wú)機(jī)化學(xué)》（上、下冊(cè)）

（第三版）師范大學(xué)等編４ 《無(wú)機(jī)化學(xué)》（上、下冊(cè)）大學(xué)等編５ 《Chemical Principle》?Masterton,Slowinski,Stanitski第一章

氣體和溶液請(qǐng)有關(guān)分子、原子、元素等概念單質(zhì)、化合物、元素和單質(zhì)的關(guān)系、同素異形體、同位素等。國(guó)際單位制：米、千克、秒（m、kg、s），公制為基礎(chǔ)，（The

International

Systemof

Unite），即SI制。物質(zhì)的量及其單位－摩爾mol物質(zhì)的基本單元數(shù)與0.012kg12C的原子數(shù)目相等。6.023×1023阿弗加德羅常數(shù)，必須指明基本單元是什么，如原子、分子、電子等。原子量、分子量的概念原子量與核素質(zhì)量的關(guān)系等第一節(jié)

氣

體１－1氣體的通性物質(zhì)存在的狀態(tài)物質(zhì)：固、液、氣等離子態(tài)中子態(tài)，如CO2、水；對(duì)于純物質(zhì)，低溫下高溫下汽化，

等。2

氣

體基本特征：對(duì)于氣體的基本特征是擴(kuò)散性

和壓縮性。

中藍(lán)墨水?dāng)U散；氣體臭雞蛋味的擴(kuò)散；花香、香水。壓縮：打氣筒。對(duì)于膨脹，可以到無(wú)限、宇宙。氣體與固體和液體顯著不同之處在于它的體積隨溫度和壓力發(fā)生明顯的變化。系的因此，對(duì)氣體的壓力－體積－溫度關(guān)常是化學(xué)中的一個(gè)重要的部分。3理想氣體的狀態(tài)方程??對(duì)于一定量的氣體，如H2PV=

nRT其中：P 壓力；V 體積；n 氣體摩爾數(shù)；T

絕對(duì)溫標(biāo)（開(kāi)爾文Kelvin溫標(biāo)，K），與攝氏度℃的關(guān)系t為：T=t+273.15；R

氣體常數(shù)，所有的氣體的R值均相同，P、V、T采用SI單位，則R=8.315

Pa﹒m3/mol﹒KR值的其它形式：如P通常用大氣壓表示，atm，當(dāng)V用升

L表示時(shí)，則R

＝

0.08206

atm﹒L﹒mol-1﹒K-1如果PV用Pa﹒L表示，則R

＝

8314.3

Pa﹒L﹒mol-1﹒K-1一般取有效數(shù)字三-四位。理想氣體狀態(tài)方程的適用范圍：（1）氣體本身體積極小，lim

V=0；（2）分子間引力極小，可忽略。n

物質(zhì)的摩爾數(shù)n

＝m/M??m

物質(zhì)的質(zhì)量；M

物質(zhì)的分子量。PV

=

m/M﹒RTM

=

m/PV﹒RT密度 d

=

m/V

=

PM/RT

=

M﹒P/RT????４

Boyle定律恒溫條件下，(n、T不變)PV=nRT

＝

K1

（常數(shù)）V

=K1/PP1V1

=

P2V2５

Charlee和Gay-Lussac定律恒壓條件下，（n、P不變）V=

K2TV1/T1

=

V2/T2由0℃和100℃的氣體V可得到絕對(duì)溫標(biāo)（100年后）V100/V0=1.3661=

T100/T0

=

(T0

+100)/T0=

1

+

100/T0????????T0

=

100/0.3661

=273.15??一般為T(mén)=t＋273.15當(dāng)然絕對(duì)零度是難以達(dá)到的。6

（P、T相同時(shí)）

Avogadro定律V=K

n(當(dāng)V相同時(shí))在相同的溫度與相同的壓力下，等體積的不同氣體的摩爾數(shù)相等nA

=

nB?7

氣體混合物

Dalton分壓定律

一般情況下，互相不起反應(yīng)的各種氣體能以任意比例完全混合，混合氣體壓力可以用壓力儀表度量出來(lái)，它是由各種氣體所共同表現(xiàn)出來(lái)的總壓力，其中每一種氣體的壓力不過(guò)是混合氣體總壓力的一部分，稱為分壓。?1801年英國(guó)科學(xué)家John Dalton提出理想氣體混合物的總壓力等于各組分氣體的分壓力之和。這種關(guān)系稱為Dalton分壓定律。（T、V恒定）P總

=

PA

+

PB

+

PC各分組分，由PV

=

nRTPA

= nART/V總PB

=

nBRT/ V總PC

=

nCRT/ V總P總=

PA

+

PB

+

PC???=(nA+nB+nC)RT/V總= n總RT/ V總PA

/ P總

=

nA/ n總由于各組分的摩爾分?jǐn)?shù)xA=nA/n總n總=nA+nB+nCx

=

xA

+

xB

+

xC

=

1即混合物中各組分摩爾分?jǐn)?shù)之和必等于1。只

氣體才嚴(yán)格遵守上述定律。應(yīng)避免低溫、高壓條件下，應(yīng)用氣體分壓定律。8氣體擴(kuò)散定律

一種氣體可以自發(fā)地同另一種氣體相混合，而且可以滲透，這種現(xiàn)象稱為擴(kuò)散。如花的香味。Gaham

Thomas得出結(jié)論：在相同T，相同P下，各種不同氣體的擴(kuò)散速度與氣體密度的平方根成反比。這個(gè)結(jié)論稱為氣體擴(kuò)散定律。U12/U22

=

M2/M1

=d2/d1U擴(kuò)散速度，d氣體密度，M分子量。在實(shí)際應(yīng)用中有：UF6利用235UF6和238UF6的擴(kuò)散速度不同來(lái)分離235U。第二節(jié)水1天然水源水是生命之源一方水土養(yǎng)育一方人國(guó)酒：2水的污染3水的凈化礦泉水，蒸餾水，太空水（逆滲透水），白開(kāi)水第三節(jié)溶液一、

分散系

相 注意定義 看一遍二、稀溶液的通性不同的溶質(zhì)分別溶于某一種溶劑中（水），所得的溶液性質(zhì)各不相同，但對(duì)于濃度較稀的溶液，有一種性質(zhì)，這種性質(zhì)只與溶液的濃度有關(guān)，而和溶質(zhì)的本質(zhì)無(wú)關(guān)，這類性質(zhì)我們稱為稀溶液的依數(shù)性。稀溶液的依數(shù)性包括稀溶液的蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和滲透壓等。1、溶液的蒸氣壓

在一定的溫度（T）下，純的溶劑，

，有一定的蒸氣壓。?當(dāng)向水中加入一些難揮發(fā)的物質(zhì)（溶質(zhì)）時(shí)，由于溶質(zhì)的加入必然會(huì)降低單位體積內(nèi)水分子的數(shù)目。溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑恼魵鈮旱?。?shí)驗(yàn)證明，在一定的溫度下，難揮發(fā)非電

解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀軇┰谌芤褐械哪柗謹(jǐn)?shù)。?*p

=

pB

xB*p為溶液的蒸氣壓，pB

為純?nèi)軇┑恼魵鈮海瑇B為溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。*由于xB

=

1-

xA

(xA為溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù))p

=

pB

(1

-

xA)Raoult(拉烏爾)定律：Δp

=

pB-

p

=

pBxA*

*2、溶液的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)北極

沸點(diǎn)：液體的蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，液體沸騰的溫度。水的沸點(diǎn)，100℃。高山上：

凝固點(diǎn)：物質(zhì)的液體和固體達(dá)到平衡的溫度。

也就是該物質(zhì)的液體蒸氣壓和固體蒸氣壓相等時(shí)的溫度。溶液的蒸氣壓和溶劑的蒸氣壓相比。若要和外界的壓力相等，沸點(diǎn)升高。ΔTb

=

Kb﹒bΔTb為溶液沸點(diǎn)升高的數(shù)值（度）。Kb稱為溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)，單位K﹒kg/mol，Kb的大小只取決于溶劑的本性，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。的Kb=0.512，苯的Kb=2.53。b為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度(mol/Kg),代表物質(zhì)的粒子的濃度，如糖，NaCl,CaCl2的濃度。水的冰點(diǎn)（此時(shí)的蒸氣壓）和溶液的冰點(diǎn)（此時(shí)的蒸氣壓），達(dá)到平衡時(shí)：ΔTf

=

Kf﹒bΔTf為溶液凝固點(diǎn)降低值；Kf為溶劑的摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)，單位：K﹒kg/mol

；b為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度。粒子數(shù)3

滲透壓半透膜。 裝置。溶劑分子通過(guò)半透膜自動(dòng)擴(kuò)散的過(guò)程稱為滲透。當(dāng)達(dá)到滲透平衡的時(shí)候，糖溶液的高度大于純

水的高度。若要使兩邊的高度相等，需要壓力。滲透壓。ЛV=

nRTЛ=

n/VRT

=CRTЛ滲透壓，單位kPa，V體積，n摩爾濃度，T溫度(K),R氣體常數(shù)。滲透壓在生物學(xué)方面的意義。

動(dòng)物細(xì)胞膜大多具有半透膜的性質(zhì)。水分、養(yǎng)分在動(dòng)植物體內(nèi)的循環(huán)。

血液