無機化學(xué)第1章氣體與稀溶液

§1.1

理想氣體狀態(tài)方程第1章氣體與稀溶液§1.3

溶液

§1.2

混合氣體分壓定律1.1.1理想氣體模型1.1.2理想氣體狀態(tài)方程§1.1

理想氣體狀態(tài)方程描述氣體狀態(tài)的物理量物理量符號單位名稱及符號壓力p帕斯卡[Pa(N·m-2)]體積V

立方米（m3）溫度T開爾文（K）物質(zhì)的量n摩爾（mol）氣體的最基本特征：

具有可壓縮性和擴散性。

人們將符合理想氣體狀態(tài)方程的氣體，稱為理想氣體。兩點假設(shè)：①理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥②分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略1.1.1

理想氣體模型實際氣體分子高溫

低壓？氣體分子體積分子間的作用力1.原因

氣體分子對器壁的碰撞。

不連續(xù)的，分子極多，造成宏觀上連續(xù)的感覺；

雨中打傘。氣體壓力的產(chǎn)生1.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∝T2.等溫變化（波義耳定律）：恒溫條件下，氣體的體積與壓強成反比。 pV=C

1.1.2

理想氣體狀態(tài)方程及應(yīng)用3.阿佛加得羅定律：在同溫同壓下，同體積氣體均含有相同數(shù)目的分子。

p,T一定時，V∝n

標(biāo)準(zhǔn)條件下1mol氣體:

分子數(shù)NA=6.02×1023mol-1

體積Vm=22.4×10-3m3

標(biāo)準(zhǔn)條件(standardcondition,或標(biāo)準(zhǔn)狀況）

101.325kPa

和

273.15K（即0℃）--STPStandardTemperature

and

Pressure（S.T.P.）

1.1.2

理想氣體狀態(tài)方程及應(yīng)用pV=nRT

R----

摩爾氣體常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時,Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPaLK-1mol-11.1.2

理想氣體狀態(tài)方程及應(yīng)用1.

計算p，V，T，n中的任意物理量2.確定氣體的摩爾質(zhì)量M=Mrgmol-1理想氣體狀態(tài)方程應(yīng)用用于溫度不太低，壓力不太高的真實氣體。pV=nRT==m/V3.確定氣體的密度例1-1一學(xué)生在實驗室中，在73.3kPa和25℃下收集得到250mL某氣體。在分析天平上稱量得氣體質(zhì)量為0.118g。求這種氣體的摩爾質(zhì)量。解由理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT和，可得

將題給數(shù)據(jù)代入公式得

＝16.0g·mol–1

所以該氣體的摩爾質(zhì)量為16.0g·mol–1。

1.2.1分體積定律與摩爾分數(shù)§1.2

混合氣體的分壓定律*1.2.2道爾頓分壓定律*1.2.3分體積、分壓與組成的關(guān)系分體積：

混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組份單獨存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時所占有的體積。1.2.1

分體積定律組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。V=V1+V2

+pnRT=—稱為B的體積分數(shù)ppBBj=VVxppBBBBj===,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所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。

1.2.2

道爾頓分壓定律分壓定律：

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=

pB

n=n1+n2+

分壓的求解：xBB的摩爾分數(shù)例1-2在潛水員自身攜帶的水下呼吸器中充有氧氣和氦氣混合氣體（氮氣在血液中溶解度較大，易導(dǎo)致潛水員患上氣栓病，所以以氦氣代替氮氣）。對一特定的潛水操作來說，將25℃，0.10MPa的46LO2和25℃，0.10MPa的12LHe充入體積為5.0L的儲罐中，計算25℃下在該罐中兩種氣體的分壓和混合氣體的總壓

解

混合前后溫度保持不變，氦氣和氧氣的物質(zhì)的量不變?；旌锨埃旌蠚怏w總體積V=5.0L，，則其中

混合氣體總體積V=5.0L，混合氣體總體積V=5.0L，混合氣體總體積V=5.0L，混合氣體總體積V=5.0L，分壓定律的應(yīng)用

例題1-3：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，水的飽和蒸氣壓為3.17kPa），體積為2.50L，計算反應(yīng)中消耗鋅的質(zhì)量。解：T=(273+25)K=298K

p=98.70kPaV=2.50L298K時，p(H2O)=3.17kPaMr(Zn)=65.39Zn(s)+2HClZnCl2+H2(g)65.39g1molm(Zn)=?0.0964mol

n(H2)=m(Zn)==6.30g=0.0964mol

例題1-4天然氣是多組分的混合物，其組成為CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若該混合氣體的溫度為25℃?？倝毫?50.0kPa，n總=100.0mol。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)=47.0:2.0:0.80:0.20。計算各組分的分體積和體積分數(shù)。解：以CH4的分體積、體積分數(shù)為例。解法一：思路，需先求出n(CH4)n(CH4)=x(CH4)·n總解法二：

1.3.1溶液濃度的表示方法§1.3

溶液1.3.2稀溶液的依數(shù)性

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。cB

＝nBV

常用單位：mol?L－1

溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即1dm-3溶液中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用cB

表示,其單位mol?dm-3

。

1物質(zhì)的量濃度

1.3.1溶液濃度的表示方法2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或b表示，SI單位是mol/kg。特點：與溫度無關(guān)，可用于沸點及凝固點的計算。bB＝nBmA1kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量來表示溶液的濃度。3質(zhì)量分數(shù)

溶質(zhì)B的質(zhì)量與溶液質(zhì)量之比。

wB：SI單位為1wB

＝mBm總4摩爾分數(shù)

溶質(zhì)和溶劑都用mol表示，溶質(zhì)的物質(zhì)的量占全部溶液的物質(zhì)的量的分數(shù)，用xB

表示。

對于多組分體系：xB

＝nBn總5質(zhì)量摩爾濃度與摩爾分數(shù)之間的關(guān)系

稀溶液中，x溶劑>>x溶質(zhì)，

則xB

＝≈n溶質(zhì)n溶質(zhì)n溶質(zhì)

+

n溶劑n溶劑

對于溶劑為1000g水的稀溶液來講，則

n溶劑＝1000g/(18g/mol)＝55.5mol時，

即x溶質(zhì)＝n溶質(zhì)/n溶劑＝b/55.5

令k’＝1/55.5，則xm

＝k’b

稀溶液中，溶質(zhì)的摩爾分數(shù)與其質(zhì)量摩爾濃度成正比。溶液的性質(zhì)與哪些因素有關(guān)？

導(dǎo)電性、酸堿性、氧化還原性???蒸氣壓、凝固點、沸點、滲透壓???

與物質(zhì)的本性有關(guān)

與溶質(zhì)的數(shù)量有關(guān)

1.3.2稀溶液的依數(shù)性飽和蒸汽壓

1.3.1稀溶液的依數(shù)性1

純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎?/p>

在一定的溫度下，液體與蒸氣達到平衡時，水蒸氣壓力最大，稱飽和蒸氣壓，用p*

表示.

H2O(l)H2O(g)蒸發(fā)凝聚

A同一液體，溫度越高，蒸氣壓越大。

B與物質(zhì)的本性有關(guān)：同一溫度下，易揮發(fā)液體蒸氣壓大。

C

液體的蒸氣壓與氣相的體積及液相的量無關(guān)。2

溶液的飽和蒸氣壓

溶液的蒸氣壓低于純?nèi)軇┍芤簤毫τ嫳?/p>

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┑恼魵鈮号c溶劑的摩爾分數(shù)的乘積。

p＝pA*?xA拉烏爾定律(F.M.Raoult)

在一定的溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值Δp與溶質(zhì)的摩爾分數(shù)成正比。

適用范圍:非電解質(zhì)，難揮發(fā)，稀溶液。蒸氣壓下降p

＝pA*xB

p

＝pA*xA

p

＝pA*(1－xB)3

沸點升高

當(dāng)液體蒸氣壓力等于外界的壓力時，液體沸騰，此時的溫度稱為該液體的沸點。當(dāng)外壓為101.3kPa時，液體的沸點為正常沸點。(1)液體的沸點(2)影響沸點高低的因素與物質(zhì)的本性有關(guān)，在一定的外壓下，易揮發(fā)的液體沸點低；對于同一物質(zhì)，沸點與外壓有關(guān)，外壓越大，沸點越高；外壓一定時，純凈物具有固定的沸點。(3)溶液的沸點升高

難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的沸點升高值與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比。

Kb:溶劑沸點升高常數(shù)，只與溶劑有關(guān)，與溶質(zhì)無關(guān),

單位是K?kg?mol-1。

Tb

＝kb·m

4溶液的凝固點(Freezingpoint)

一定外壓下，物質(zhì)的固相與其液相達成平衡時的溫度。(1)液體的凝固點H2O(s)H2O(l)融解凝固

正常凝固點:101kPa下純液體和其固相平衡時的溫度。

難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液冰點降低的數(shù)值，與其蒸氣壓降低的數(shù)值成正比。

(2)溶液的凝固點下降：

kf:摩爾凝固點降低常數(shù)，是與溶劑有關(guān)，與溶質(zhì)無關(guān)的常數(shù)，單位K?kg?mol-1。

ΔTf

＝kf?m

ΔTf

＝kf?m＝kf?nB/mA

＝kf?mB/(MB?mA)