《气体和溶液》PPT课件.ppt
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1、无机及分析化学,任课教师:柴兰兰 专 业:2011级食品科学与工程,第一章 气体和溶液,1.1 气 体1.2 溶 液 1.3 胶 体 溶 液,气体的特性与共性特性:组成和性能各不相同共性:可压缩性扩散性气体的形状是可变的,具有与容器相同的体积气体很容易混合,混合后为均一的相,1.1 气 体,描述气体性质的参数,P T V n改变这些参数中的任何一个,其他三个中必然至少有一个发生变化,1.1.1 理想气体状态方程式,理想气体:忽略分子的大小和分子间的作 用力实际气体处于低压(低于数百千帕)、高温(高于273K)的情况下,可以近似地看成理想气体。,理想气体状态方程:pV=nRTR:摩尔气体常数,8
2、.315 Pam3 mol-1K-1;kPaLmol-1K-1;Jmol-1K-1,理想气体状态方程的应用,1.计算p,V,T,n中的任意物理量,2.确定气体的摩尔质量或质量,pV n RT,3.确定气体的密度,单位要统一,例1-1(p.2):一学生在实验室中,在73.3kPa和25下收集得250mL某气体,在分析天平上称量,得气体净质量为0.118g,求气体的相对分子质量。解:,相对分子质量为16.0,道尔顿分压定律,如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容器中,各种气体如同单独存在时一样充满整个容器。分压力:在相同温度下,混合气体中某组分气体单独占有混合气体的容积时所产生的压力。,公式
3、:pi V=ni RT,道尔顿分压定律:混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和公式:p=p1+p2+=,式中:n为混合气体的总量。可见理想气体状态方程不仅适用于某一纯净气体,也适用于混合气体。,pi V=ni RT pV=nRT 两式相除得:,xi:i 组分气体的摩尔分数 则:pi=xi p,即:混合气体中某组分气体的分压力等于该组分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。,氧是人类维持生命的必需气体,缺氧生命就会死亡,过剩的氧会使人致病,只有在氧气的分压维持21 kPa才能使人体维持正常代谢过程。在潜水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气。,(He在血液中溶解度很小,N2的溶解度大,可使人得
4、气栓病),例1-2(p.3):在17,99.3kPa的气压下,用排水集气法收集氮气150mL。求在标准状况下该气体经干燥后的体积。解:在水面上收集气体,测出的压力是饱和水蒸气压力和氮气压力之和。查表1-1,17 时饱和水蒸气压力为1.93kPa,例1-3(p.4):在25 下,将0.100mol的O2和 0.350molH2装入3.00L的容器中,通电后氧气和氢气反应生成水,剩下过量的氢气。求反应前后气体的总压和各组分的分压。解:反应前:,2H2+O2=2H2O 通电时0.100mol O2只与0.200molH2反应生成0.200molH2O。液态水所占体积与容器体积相比可忽略不计,但因此产
5、生的饱和水蒸气却必须考虑。因此,反应后:,分散系 一种或几种物质以细小的粒子分散在另一种物质里所形成的系统叫分散系。1、分散质(分散相):分散系中被分散的物质 2、分散剂(分散介质):容纳分散质的物质例如:小水滴+空气=云雾,其中小水滴是分散质,空气是分散剂。二氧化碳+水=汽水,其中二氧化碳是分散质,水是分散剂。,1.2 溶液,按分散质粒子直径大小不同可将分散系分为三类:,分子分散系又称溶液。,稀溶液的依数性,不同的溶质溶于某种溶剂中,所得溶液的性质往往不同。但若溶液为稀溶液,却有一些共性,这类性质只与溶液的浓度有关,而与溶质本性无关。我们称这些性质为稀溶液的依数性。包括蒸汽压、沸点、凝固点、
6、渗透压。,1、溶液的蒸汽压降低在一定温度下,某溶剂的饱和蒸气所产生的压力称为该溶剂的饱和蒸气压,简称蒸气压。,如图所示:在密闭的容器中放一杯水,水分子不断蒸发同时又不断凝聚,两种相反的趋势达到平衡时水面上的蒸汽压不在改变,称为此一温度下的饱和蒸汽压。,在水中加入难挥发物质,由于溶质的加入必然降低单位体积内的水分子数目,单位时间内逸出的水分子数目减少。因此一定温度下达到平衡时,溶液的蒸汽压比起纯溶剂的蒸汽压更低。这里溶液的蒸气压实际上是溶液中溶剂的蒸气压。,溶液的蒸气压下降值p为 p=pB*p,拉乌尔定律:在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压等于纯溶剂的蒸汽压乘以溶剂在溶液中的摩尔分数。即
7、:p=pB*xB p:为溶液的蒸汽压 pB*:为纯溶剂的蒸汽压xB:为纯溶剂的摩尔分数 xA+xB=1 p=pB*(1xA)溶液的蒸气压下降值p为 p=pB*p=pB*pB*(1xA)p=pB*xA,=pB*M B b,当溶液很稀时,nBnA,nA+nB nB,因此:,记:K=pB*M B,p=K b 上式表明,在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降,近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的种类无关。这是拉乌尔定律的另一种表达形式。质量摩尔浓度b的定义:单位质量溶剂中所含溶质的物质的量。单位:mol/kg,即:,则有:,2、溶液的沸点升高和凝固点降低,沸点:液体蒸气压等于外界大气压
8、力时的温度。凝固点:物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时的温度即固相和液相平衡共存时的温度。,左图:3条曲线:AB:水的蒸气压曲线;AB 溶液的蒸气压曲线;AA:冰的蒸气压曲线;,沸点升高和凝固点降低,难挥发非电解质稀溶液的沸点升高值与溶液的质量摩尔浓度有下述关系成立:,Tb=Tb-Tb*=Kb b,同理,凝固点下降值与溶液的质量摩尔浓度有下述关系成立:,T f=Tf*-Tf=K f b,Kb摩尔沸点升高常数 Kf 摩尔凝固点降低常数,Kb、Kf 只与溶剂的性质有关,单位:0Ckg/mol 或 Kkg/mol。(表1-3列出常用溶剂的Kf与Kb值),计算溶液的沸点(Tb)和凝固点(Tf)。求试样
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