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第1章:物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.1氣體1.1.1
理想氣體的狀態(tài)方程1.1.2道爾頓定律1.2液體和溶液1.2.1液體的一般特性1.2.2
稀溶液的通性1.3固體1.3.1晶體和非晶體第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)固態(tài):固體液態(tài):液體氣態(tài):氣體等離子態(tài):將氣體加熱,當(dāng)其原子達(dá)到幾千甚至上萬攝氏度時(shí),電子就會(huì)被原子“甩”掉,原子變成只帶正電荷的離子。此時(shí),電子和離子帶的電荷相反,但數(shù)量相等,這種狀態(tài)稱做等離子態(tài)。閃電、流星以及熒光燈點(diǎn)燃時(shí),都是處于等離子態(tài),宇宙大部分發(fā)光的星球內(nèi)部溫度和壓力都很高,內(nèi)部的物質(zhì)差不多都處于等中離子態(tài)。中子態(tài):壓力持續(xù)增大,原子被迫解散,放出質(zhì)子和中子,質(zhì)子和電子結(jié)合生成中子,物質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生根本性變化,原子核和電子全部變成中子。一個(gè)火柴盒大小的中子態(tài)物質(zhì),30億噸重。超固態(tài):當(dāng)物質(zhì)處于在140萬以上大氣壓下,原子間的距離被壓縮,電子層被壓縮,原子之間緊密地?cái)D在一起,物質(zhì)密度特別大。一塊乒乓球大小的超固態(tài)物質(zhì),其質(zhì)量至少在1000噸以上,白矮星上的物質(zhì)都處于超固態(tài).
1.1氣體氣體的性質(zhì):物質(zhì)處于氣態(tài)時(shí),分子或微粒間距離較遠(yuǎn),相互引力較弱,分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì),無固定體積和固定形態(tài)。具有壓縮性(一定范圍內(nèi)可以隨意壓縮)和擴(kuò)散性。(可擴(kuò)散至任何空間)不同氣體間可均勻混合,成為均相系統(tǒng)。1.1.1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程混合物的含量表示方法1.1.1.1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體性質(zhì):1.忽略氣體分子的自身體積,將分子看成是有質(zhì)量的幾何點(diǎn),分子體積與氣體體積相比可以忽略不計(jì);2.分子之間沒有相互吸引力和排斥力;3.在容器中,氣體在未碰撞時(shí)考慮為作勻速運(yùn)動(dòng),分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞完全彈性的,氣體分子碰撞時(shí)發(fā)生速度交換,無動(dòng)能損失。實(shí)際氣體在低壓(≤101.325kPa)和高溫(≥0℃)的條件下,接近理想氣體。1.1.1.1理想氣體狀態(tài)方程等壓變化(蓋·呂薩克定律):恒壓條件下,氣體的體積與其溫度成正比。V∝TV/T=常數(shù)等溫變化(玻義爾定律):恒溫條件下,氣體的體積與壓強(qiáng)成反比。PV=常數(shù)阿佛加得羅定律:相同溫度和壓力下,相同體積的不同氣體均含有相同數(shù)目的分子V/n=常數(shù)3個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律(低壓條件下測(cè)定)標(biāo)準(zhǔn)條件101.325kPa和273.15K(即0℃)標(biāo)準(zhǔn)條件下1mol氣體:粒子數(shù)Na=6.02×1023mol-1體積Vm=22.414×10-3m3理想氣體狀態(tài)方程
PV=nRTR:摩爾氣體常數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)條件下:P=1.01325×105Pa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),Vm=22.414×10-3m3
R=PV/nT=8.314Pam3K-1mol-11Pam3=1J所以R=8.314JK-1mol-1
單位換算1atm(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)=101.325kPa=760mmHg
1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m3
1m=102cm=103mm=106μm=109nm=1012pm
n=m/Mρ=m/VC=n/V1.
計(jì)算p,V,T,n中的任意物理量2.確定氣體的摩爾質(zhì)量gmol-1
理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用用于溫度不太低,壓力不太高的真實(shí)氣體。pV=nRT==m/V3.確定氣體的密度1.解:依據(jù)PV=nRT,由題意知,P、V恒定,容器內(nèi)物質(zhì)的量減小為原來的四分之三.n1RT1=n2RT2n1/n2=T2/T14/3=T2/288T2=384K例1一敞口燒瓶中盛有空氣,欲使其量減少四分之一,需把溫度從288K提高到多少?例2p21-11.1.1.2混合物的含量表示方法混合物:兩種或兩種以上物質(zhì)組成的系統(tǒng)液態(tài)混合物:簡(jiǎn)稱溶液,如水溶液固態(tài)混合物:如金銀混合物,簡(jiǎn)稱合金或固溶體氣態(tài)混合物:空氣表示方法:(1)物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wB,量綱為1(2)物質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)xB(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)),量綱為1或者×100%液體和固體用xB表示氣體用yB表示(4)物質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度bB,單位為mol·kg-1對(duì)溶液而言(5)物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度cB(體積摩爾濃度),單位為mol·m-3(1)組分氣體:理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。(2)分壓:組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力,叫做組分氣體B的分壓1.1.2道爾頓分壓定律O2N2O2+N2+T、V、P總道爾頓分壓定律:混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。P=P1+P2+
或P=Pi
T、
V、P2僅適用于低壓混合氣體(近似于理想氣體)⑵分壓定律:分壓:一定溫度下,混合氣體中的某種氣體單獨(dú)占有混合氣體的體積時(shí)所呈現(xiàn)的壓強(qiáng)。T、V、P1=P1+P2分壓的求解:yBB的摩爾分?jǐn)?shù)(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))例題:某容器中含有NH3、O2
、N2等氣體的混合物。取樣分析后,其中n(NH3)=0.320mol,n(O2)=0.180mol,n(N2)=0.700mol?;旌蠚怏w的總壓p=133.0kPa。試計(jì)算各組分氣體的分壓。解:n=n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700molp(N2)=p-p(NH3)-p(O2)
=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa分壓定律的應(yīng)用例題1:用金屬鋅與鹽酸反應(yīng)制取氫氣。在25℃下,用排水集氣法收集氫氣,集氣瓶中氣體壓力為98.70kPa(25℃時(shí),水的飽和蒸氣壓為3.17kPa),體積為2.50L,計(jì)算反應(yīng)中消耗鋅的質(zhì)量。解:T=(273+25)K=298K
p=98.70kPaV=2.50L298K時(shí),p(H2O)=3.17kPaMr(Zn)=65.39Zn(s)+2HClZnCl2+H2(g)1mol1moln(Zn)=?0.0964moln(H2)=m(Zn)==6.30g=0.0964mol0.0946mol×65.39g例題2:有一3.0dm3的容器,內(nèi)盛16gO2,28gN2,求300K時(shí)N2,O2的分壓及混合氣體的總壓。解:n(O2)=16/32=0.5molP(O2)V=n(O2)RTP(O2)×3.0×10-3=0.5×8.314×300P(O2)=4.16×105(Pa)同理:P(N2)=8.314×105(Pa)
P總=P(O2)+P(N2)=12.48×105(Pa)例題3:0.326gXH2遇水生成 X(OH)2和H2,在294K、1atm下集得0.384dm3H2,問XH2是什么氫化物?(已知水的飽和蒸汽壓為2.35kPa)根據(jù)水蒸氣的飽和蒸汽壓計(jì)算H2的物質(zhì)的量為:據(jù)反應(yīng):XH2+2H2O=X(OH)2+2H2↑生成0.0155mol的H2需XH2為0.00775molM(XH2)=W/n=42,M(X)=40CaH21.1.3實(shí)際氣體狀態(tài)方程-范德華方程a、b均為范德華常數(shù),由實(shí)驗(yàn)確定。a與分子間引力有關(guān)——壓力修正項(xiàng)b與分子自身體積有關(guān)——體積修正項(xiàng)1.1.3.1體積修正項(xiàng)b對(duì)理想氣體:PV=nRTV:氣體分子自由活動(dòng)的空間(1)理想氣體分子體積為0,氣體分子自由活動(dòng)的空間即容器的體積。(2)實(shí)際氣體,分子有體積,需修正VV′=(V-nb)nb是n摩爾氣體自身的體積P(V-nb)=nRT對(duì)理想氣體:PV=nRTP:氣體分子對(duì)容器壁產(chǎn)生的壓力理想氣體忽略分子間的引力實(shí)際氣體分子間有引力,對(duì)靠近器壁的分子有一種向內(nèi)的拉力,導(dǎo)致器壁旁的分子對(duì)器壁的壓力減少,這個(gè)向內(nèi)的拉力也稱為內(nèi)壓力,p內(nèi)。
p內(nèi)與單位體積內(nèi)分子數(shù)的平方成正比,即與密度的平方成正比,與摩爾體積的平方成反比.p內(nèi)∝1/Vm2p內(nèi)=a/Vm2a為比例常數(shù)n摩爾氣體的話Vm=V/np內(nèi)=an2/V2
1.1.3.2壓力修正項(xiàng)aP(V-nb)=nRTP=nRT/(V-nb)
體積修正項(xiàng)帶入理想氣體方程實(shí)際氣體對(duì)器壁的壓力沒有這么大,有一個(gè)內(nèi)壓范德華方程中a、b是兩個(gè)常量,稱為范德華常數(shù),一些氣體的a、b值見p7,表1-1
例分別按理想氣體狀態(tài)方程式和范德華方程式計(jì)算1.50molSO2在303K,占有20.0dm3體積時(shí)的壓力,并比較兩者的相對(duì)誤差。如果體積減少為2.00dm3,其相對(duì)誤差又如何?解:已知T=303K,V=20.0dm3,n=1.50mol,
a=0.6803Pa·cm6·mol-2,b=0.563610-3m3·mol-1dm6.mol-2.1.2液體和溶液1.2.1
液體的一般特性(1)Ⅰ液體的蒸氣壓和大氣的濕度(2)Ⅱ液體的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)氣態(tài)物質(zhì)冷到一定溫度時(shí),可凝聚成液體分子間距離拉近,分子之間自由空間小固定體積,有流動(dòng)性,無固定形狀Ⅰ液體的蒸氣壓和大氣的濕度(1)蒸發(fā)和凝聚蒸發(fā):液體放在一個(gè)密閉的容器中,液面上能量較大的分子會(huì)克服液體分子間引力從表面逸出,成為蒸汽分子,蒸發(fā)是吸熱過程。凝聚:蒸發(fā)出來的蒸汽凝聚成液體。當(dāng)蒸發(fā)和凝聚速率平衡時(shí),液體和他的蒸汽處于平衡狀態(tài)。幾個(gè)概念(2)相和相平衡相:系統(tǒng)中任何具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的部分。相與相之間有明確的界面隔開。如:前面提到的液體和他的蒸汽。相平衡:存在于兩相之間的平衡。Ⅰ液體的蒸氣壓和大氣的濕度分析系統(tǒng)中所包含的相的數(shù)目時(shí),注意以下問題:1、不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)為一相:冰水水蒸氣2、相同聚集狀態(tài)的物質(zhì)混合時(shí),呈兩種情況:(1)完全互溶為一相:氣體、完全互溶的液體(水和酒精)、互溶的固體時(shí)為一相(如銅-鋅合金)。(2)不完全互溶的為兩相:如水和苯、水和乙醚等。(3)組成物質(zhì)相同,晶型不同的固體混合物屬于不同的相:金剛石和石墨。3、不同組成的物質(zhì)在不相溶的情況下一般屬于不同的相。4、物質(zhì)混合時(shí)可能發(fā)生溶解和沉淀,也可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì),此時(shí)要根據(jù)上述原理進(jìn)行分析。
牛奶液、Zn(s)+2HCL=Zncl2(aq)+H2(g)(3)液體的飽和蒸氣壓(簡(jiǎn)稱蒸汽壓)
液體的蒸氣壓蒸發(fā)
H2O(l)H2O(g)凝聚
當(dāng)蒸發(fā)與凝聚速率相等,氣相和液相達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,蒸氣的含量和壓力保持一定。
定義:在一定溫度下與液相處于平衡時(shí)蒸氣所具有的壓力p(簡(jiǎn)稱蒸氣壓)。
單位:Pa,kPaⅠ液體的蒸氣壓和大氣的濕度
蒸汽壓與液體的本性有關(guān)。蒸氣壓隨溫度升高而增大,與液體量無關(guān)。常溫下蒸汽壓較小的物質(zhì)稱為難揮發(fā)物質(zhì),如蔗糖、食鹽、硫酸等。常溫下蒸汽壓較大的物質(zhì)稱為易揮發(fā)物質(zhì),如乙醇、乙醚、苯等。常見物質(zhì)的蒸汽壓p8表1-2水在不同溫度時(shí)的蒸汽壓表1-3Ⅰ液體的蒸氣壓和大氣的濕度(3)液體的飽和蒸氣壓(簡(jiǎn)稱蒸汽壓)
蒸汽壓曲線圖(4)大氣濕度、絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度濕度:大氣中水蒸氣含量的多少絕對(duì)濕度:?jiǎn)挝惑w積空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量,常用1m3空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量(g)來表示。例如:20℃時(shí),空氣中水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)的絕對(duì)濕度(濕度):相對(duì)濕度:實(shí)際情況下,空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下蒸汽密度飽和情況下的絕對(duì)濕度的百分比值相對(duì)濕度:空氣中實(shí)際所含的水蒸氣密度和同溫度下飽和蒸汽密度的百分比值相對(duì)濕度:實(shí)際水蒸氣壓力和同溫度下下飽和水蒸氣壓力的百分比值例題:p9Ⅱ液體的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)沸騰:在對(duì)液體進(jìn)行加溫的過程中,液體的蒸氣壓會(huì)逐漸增大,當(dāng)液體蒸氣壓等于外界壓力時(shí),汽化不僅在液面進(jìn)行,液體內(nèi)部也發(fā)生,液體內(nèi)部不斷產(chǎn)生蒸氣氣泡的現(xiàn)象。沸點(diǎn)(bp):液體沸騰時(shí)的溫度;從相平衡的觀點(diǎn)定義:液體蒸汽壓等于外界壓力時(shí)的溫度
外界壓力增加,沸點(diǎn)升高;外界壓力降低,沸點(diǎn)減小正常沸點(diǎn)(bp):外界壓力為101325Pa時(shí)的沸點(diǎn)凝固點(diǎn)(fp):液體冷卻到一定溫度時(shí),液體變?yōu)楣腆w時(shí)的溫度。固液相平衡,固液兩相共存。從相平衡的觀點(diǎn)定義:在一定外壓下,純凈液體的液相(如水)與其固相(如冰)處于平衡狀態(tài)(蒸汽壓相等)時(shí)的溫度。正常凝固點(diǎn):外界壓力為101325Pa時(shí)的凝固點(diǎn)冰點(diǎn):水的凝固點(diǎn)Ⅱ液體的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)1.2.2
稀溶液的通性溶液:一種物質(zhì)以分子或離子的狀態(tài)均勻地分布在另一種物質(zhì)中得到的均勻穩(wěn)定的分散系統(tǒng)稱為溶液。適用于任何聚集狀態(tài)。所有溶液都是由溶劑和溶質(zhì)構(gòu)成,溶質(zhì)與溶劑只是相對(duì)意義。氣體和固體溶于液體時(shí),通常氣體和固體稱為溶質(zhì),液體稱為溶劑;液體溶于液體,通常量少的為溶質(zhì),量多的為溶劑。水溶液:水是溶劑非水溶液:其它物質(zhì)為溶劑,如酒精、汽油等。溶液的蒸氣壓降低溶液的沸點(diǎn)升高溶液的凝固點(diǎn)降低溶液的滲透壓稀溶液:溶質(zhì)量極少的溶液不同溶劑和溶質(zhì)組成的溶液一般有不同的性質(zhì),如溶液顏色、密度、導(dǎo)電性等。如果溶質(zhì)是難揮發(fā)溶質(zhì)的話,此時(shí)稀溶液具有一些共同的性質(zhì):這些性質(zhì)與溶質(zhì)的粒子數(shù)有關(guān),而與本性無關(guān),這些性質(zhì)又稱為稀溶液的依數(shù)性和稀溶液的通性。(1)
溶液的蒸氣壓降低液體的蒸氣壓蒸發(fā)
H2O(l)H2O(g)凝聚
在一定溫度下,水的飽和蒸汽壓是一個(gè)定值。如果在水中加入一種難揮發(fā)的溶質(zhì),溶液的蒸汽壓會(huì)發(fā)生什么變化呢?(1)
溶液的蒸氣壓降低溶質(zhì)的粒子數(shù)愈多,蒸汽壓愈低在一定溫度下,水的飽和蒸汽壓是一個(gè)定值。如果在水中加入一種難揮發(fā)的溶質(zhì),溶液的蒸汽壓會(huì)發(fā)生什么變化呢?Raoult(拉烏爾)定律:在一定溫度下,難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓下降和溶解在溶劑中的溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比,而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。也就是說,在一定溫度下,難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶劑物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)的乘積。
pA
=pA*
xA
pA*:純?nèi)軇┑恼魵鈮?pA:溶液的蒸氣壓。xA:溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)溶液的蒸汽壓下降Δp的求解∵xA+xB=1pA=pA*
xA=pA*(1-xB)=pA*-pA*xB∴pA*-pA
=pA*
xB令Δp=pA*-pA有
Δp=pA*
xB=
pA*(nB/
nA+nB)Δp表示溶液的蒸汽壓下降。Δp≥0。溶液的蒸氣壓下降公式:
由于nA>>nB,若取mAg溶劑,有則在一定溫度下,某種溶劑的pA*
為定值
在一定溫度下,難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓下降與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。適用:難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液。Δp=K
bB
Δp=pA*xB==
=
K=pA*MA例1
已知異戊烷C5H12的摩爾質(zhì)量M=72.15g·mol-1,在20.3℃的蒸氣壓為77.31kPa?,F(xiàn)將一難揮發(fā)性非電解質(zhì)0.0697g溶于0.891g異戊烷中,測(cè)得該溶液的蒸氣壓降低了2.32kPa。試求出異戊烷為溶劑時(shí)Raoult定律中的常數(shù)K;求加入的溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。解因?yàn)镵=p*MA所以對(duì)于異戊烷有K=p*MA=77.31kPa×72.15g·mol-1=5578kPa·g·mol-1=5.578kPa·kg·mol-1
根據(jù)有例2
已知293K時(shí)水的飽和蒸汽壓為2.338kPa,將6.840g蔗糖(C12H22O11)溶于100.0g水中,計(jì)算蔗糖溶液的質(zhì)量摩爾濃度和蒸汽壓。解p=p*xA=2.338kPa×0.9964=2.330kPa(2)
溶液的沸點(diǎn)升高1.溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn),這一現(xiàn)象稱之為溶液的沸點(diǎn)升高。溶液沸點(diǎn)升高是由溶液蒸汽壓下降引起2.加入難揮發(fā)的溶質(zhì)時(shí),溶液蒸汽壓下降,100℃溶液蒸汽壓低于大氣壓,水溶液不能沸騰,只能繼續(xù)加溫,使溶液蒸汽壓等于大氣壓。3.液體的沸點(diǎn)是液體的蒸氣壓等于外界壓強(qiáng)時(shí)的溫度。
4.液體正常沸點(diǎn)是指外壓為101.3kPa時(shí)的沸點(diǎn)。根據(jù)拉烏爾定律:難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高和溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。Δtb=tb-tb0
=Kb
bB
Δtb:溶液沸點(diǎn)上升的溫度bB:質(zhì)量摩爾濃度Kb:溶劑的沸點(diǎn)上升常數(shù)當(dāng)bB=1,Δtb=Kb,即某溶劑的沸點(diǎn)上升常數(shù)的數(shù)值等于1mol溶質(zhì)溶于1000g該溶劑中所引起沸點(diǎn)上升的溫度。(3)溶液的凝固點(diǎn)降低1.凝固點(diǎn)是指物質(zhì)的固、液兩相蒸氣壓相等時(shí)的溫度。2.純水的凝固點(diǎn)(0℃,273K)又稱為冰點(diǎn),在此溫度水和冰的蒸氣壓相等。3.但是,當(dāng)水中加入難揮發(fā)的溶質(zhì)時(shí),溶液蒸汽壓下降,0℃時(shí),溶液蒸汽壓低于冰的蒸汽壓,水不能凝固,繼續(xù)降溫,當(dāng)溶液的蒸汽壓和冰的蒸汽壓相等時(shí),開始有冰析出,此時(shí)溫度為溶液凝固點(diǎn)。
溶液的凝固點(diǎn)降低是由溶液的蒸汽壓下降引起。Δtf=Kf·bB
Δtf:凝固點(diǎn)下降的溫度Kf:凝固點(diǎn)下降常數(shù)bB:質(zhì)量摩爾濃度難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)下降與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比,與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān).當(dāng)bB=1,Δtf=Kf
,即某溶劑的凝固點(diǎn)下降常數(shù)的數(shù)值等于1mol溶質(zhì)溶于1000g該溶劑中所引起的凝固點(diǎn)下降溫度。常見溶劑的tb、Kb和tf、Kf值溶劑tb/℃Kb/(K·kg·mol-1)tf/℃Kf/(K·kg·mol-1)水1000.5120.01.86乙酸1182.9317.03.90苯802.535.55.10乙醇78.41.22-117.31.99四氯化碳76.75.03-22.932.0乙醚34.72.02-116.21.8萘2185.8080.06.9溶液凝固點(diǎn)降低的應(yīng)用:測(cè)定溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量(特別是小分子)。
雖然理論上沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低兩種方法都可測(cè)量分子量,可是后者不起破壞作用、且Kf值較大,故常用。例1將0.638g尿素溶于250g水中,測(cè)得此溶液的凝固點(diǎn)降低值為0.079K,試求尿素的相對(duì)分子質(zhì)量。解例2
P12[例1-5]溶液的凝固點(diǎn)降低具有廣泛的用途:1.冬天汽車散熱水箱中加入甘油或乙二醇,可防止水結(jié)冰。2.食鹽和冰混合物可作冷凍劑.食鹽溶解在冰表面水中成為溶液,蒸汽壓低于冰的蒸汽壓,冰融化,吸收大量的熱,使溫度降低。
冰鹽混合物最低溫度可達(dá)-22.4℃;氯化鈣可達(dá)到-55℃。(4)溶液滲透壓滲透現(xiàn)象和滲透壓力用半透膜將蔗糖溶液與水分開,可以看到蔗糖溶液體積增大,液面面上升。溶劑分子通過半透膜進(jìn)入到溶液中,而溶質(zhì)分子不能通過的現(xiàn)象,稱為滲透。滲透為單向擴(kuò)散,溶劑從蒸汽壓較高的部位移向較低的部位。半透膜:具有適宜的細(xì)孔,只允許溶劑分子通過,而不允許溶質(zhì)分子通過的薄膜。如植物細(xì)胞壁,動(dòng)物的膀胱,腸衣等滲透現(xiàn)象水或低濃度溶液高濃度溶液半透膜------滲透膜兩側(cè)單位體積的溶劑分子數(shù)不等------溶劑分子能通過半透膜,而溶質(zhì)分子不能滲透平衡:滲透膜兩側(cè)單位時(shí)間內(nèi)透過的溶劑分子數(shù)相等滲透持續(xù)進(jìn)行?滲透產(chǎn)生的原因?滲透條件:①具有半透膜②半透膜兩邊溶液有濃度差。滲透方向:從蒸汽壓較高的部位移向蒸汽壓較低的部位溶劑分子從純?nèi)軇芤海蚴菑南∪芤骸鷿馊芤簼B透壓:
溶劑分子從純?nèi)軇芤?,或是從稀溶液→濃溶液時(shí),后面溶液液面逐漸升高,所產(chǎn)生的壓力使溶液中的溶劑進(jìn)入純?nèi)軇┗蛳∪芤褐械乃俾手饾u增大,當(dāng)壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí),單位時(shí)間內(nèi)水從兩個(gè)相反的方向通過半透膜的數(shù)目彼此相等,達(dá)到滲透平衡。此時(shí)溶液液面不再升高。這時(shí)溶液與溶劑兩端的壓力差就是滲透壓。外加一定壓力可阻止?jié)B透的進(jìn)行,此時(shí)施加于溶液的最小外壓也就是滲透壓。滲透壓只有當(dāng)溶液與溶劑用半透膜隔開時(shí)才顯現(xiàn)出來。溶液的滲透壓力與濃度及溫度的關(guān)系Vant.Hoff定律:當(dāng)溫度一定時(shí),難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓和溶液的濃度成正比;當(dāng)濃度不變時(shí),稀溶液的滲透壓和絕對(duì)溫度呈正比。范特霍夫方程為:
ПV
=nBRT
或
П=nBRT/V=cBRT
其中П-滲透壓,V-溶液體積LnB-溶質(zhì)的物質(zhì)的量moL;cB-物質(zhì)的量濃度(mol·L-1)
R-常數(shù)8.314J·K-1·mol-1;T-絕對(duì)溫度
(273+t)理想氣體方程PV=nRTП
=cBRT
П=bBRTbB:mol·kg-1
,cB:mol·L-1R=8.314J·K-1·mo1-lT:KП:Kpa單位:稀溶液的滲透壓力與溶液的濃度和溫度成正比,而與溶質(zhì)的本性無關(guān)稀水溶液:cB(mol·L-1)≈bB(mol·kg-1)
自然界中滲透現(xiàn)象普遍存在:細(xì)胞膜是半透膜,如果吃的食物太咸或排汗過多,組織細(xì)胞中滲透壓升高,細(xì)胞外的水分會(huì)滲透進(jìn)去,人會(huì)感覺口渴。淡水中游泳,通過滲透水會(huì)進(jìn)入眼球?qū)е录t腫等。工業(yè)和科學(xué)研究上對(duì)滲透的應(yīng)用:反滲透:如果外加一大于滲透壓的力,則水分子將由溶液向純水中滲透,這個(gè)過程叫反滲透。海水淡化工業(yè)廢水處理重金屬回收溶液濃縮等通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定滲透壓力,可以推算溶質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量(主要用于測(cè)定高分子化合物)。P14例1-6稀溶液定律:非電解質(zhì)溶液難揮發(fā)溶質(zhì)的稀溶液的性質(zhì)(溶液的蒸汽壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓)與一定量溶劑中所溶解的溶質(zhì)的物質(zhì)的量呈正比,這個(gè)定律叫稀溶液定律。由于稀溶液的性質(zhì)只與溶質(zhì)的粒子數(shù)有關(guān),而與溶質(zhì)的本性無關(guān),故又叫依數(shù)定律。稀溶液的依數(shù)性:1.3固體液體冷卻到一定程度,粒子之間距離更小,便凝結(jié)成固體。具有一定體積。一定幾何形狀。具有剛性、高密度和不易壓縮性。粒子之間緊密地聯(lián)系在一起,不容易自由運(yùn)動(dòng),只能在一定位置上做小幅度振動(dòng)。內(nèi)部粒子之間所受作用力互相低消,但是表面上粒子受力不對(duì)稱,表面存在自由力場(chǎng),所以固體表面會(huì)有不同程度的吸附能力,所以固體會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)滑和催化等作用的原因。固體的特性固體晶體:具有規(guī)則的幾何形狀
(自然界中大部分固態(tài)物質(zhì),例如礦石,食鹽,金屬等)。非晶體(無定形體):沒有固定的幾何形狀。構(gòu)成物質(zhì)的原子、分子按一定的規(guī)律,周期性排列各種漂亮的晶體方解石Calcite紅寶石Ruby閃鋅礦Sphalerite鉆石Diamond晶體特征非晶體外形不規(guī)則食鹽晶體(立方體)明礬晶體(正八面體)金剛石晶體(十二面體)1.外觀上,具有整齊和規(guī)則的幾何形狀。各向異性表現(xiàn)某些性質(zhì)隨觀察方向的不同而不同:如力學(xué)性能,光學(xué)性能、熱傳導(dǎo)等。如:石墨晶體在不同方向?qū)щ娔芰ο嗖詈艽螅颇妇w在不同方向上的強(qiáng)度相差很大。原因不同方向上,原子的排列、取向各有不同非晶體和液體相似,表現(xiàn)為各向同性。2.固定熔點(diǎn)表現(xiàn)晶體具有固定的熔點(diǎn)原因相同原子周圍的環(huán)境完全相同時(shí)間溫度非晶體時(shí)間溫度晶體熔化熔化非晶體無固定熔點(diǎn),只有軟化溫度范圍3.晶體和非晶體并非兩種不同的物質(zhì),不同條件下,同一物質(zhì)可形成晶體和非晶體。如:二氧化硅可形成晶體的石英,也可形成非晶體的石英玻璃。石英玻璃是一種只含二氧化硅單一成分的特種玻璃。石英玻璃是用天然結(jié)晶石英(水晶或純的硅石),或合成硅烷經(jīng)高溫熔制而成,它的形成是由于其熔體高溫黏度很高引起的結(jié)果。棱柱狀,大而透明的無色石英,稱為水晶??偨Y(jié)理想氣體狀態(tài)方程
PV=nRT
R:摩爾氣體常數(shù)R=8.314JK-1mol-1
在標(biāo)準(zhǔn)條件下:P=1.01325×105Pa,T=273.15
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