南农化学第一章气体、溶液和胶体.ppt
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1、无机及分析化学,主 讲:李瑛Office:理学院211#,化学学科的分类,化学学科的重要性,化学学科与其它学科的相互渗透,形成新的学科,如配位化学、放射化学、生物化学、环境化学、环境分析化学、食品化学、农药化学、土壤化学、植物化学等。农业院校的“无机及分析化学”是一门十分重要的基础课。,学 习 方 法,课前预习,找出难点。,课间认真听讲,做好课堂笔记。,课后做适当练习,巩固所学知识。,做好阶段性总结,对所学知识点进行归纳。,课程成绩:平时(30%)+期终考试(70%)平时:到课率,课堂练习,作业,回答问题,参 考 书 目,1.无机及分析化学.呼世斌主编.高等教育出版社,2005年.2.无机及分
2、析化学.浙江大学编.高等教育出版社,2003年.3.无机及分析化学.南京大学无机及分析化学编写组,高教出版社.2006年(第四版).4.无机化学(上册).武汉大学等校编.高等教育出版社,1996年(第三版).5.分析化学.武汉大学等校编.高等教育出版社,2002年(第 五版).,理论教学内容及学时安排,约共68节课,第一章,第一章 气体、溶液和胶体,第一节 气 体第二节 溶 液第三节 胶 体,第一章第一节,一、理想气体,第一节 气 体,(1)理想气体分子间无相互作用;(2)理想气体分子本身不占有体积,可视为质点。,理想气体模型的两个假设:,实际气体若温度不太低(高于273.15 K)、压力不太
3、大(小于1 p),可近似为理想气体。,第一节 气 体,第一章第一节,标准状况:p=101.325 kPa,T=273.15 K,V=22.4 L R=8.314 Pa m3mol1K1=8.314 kPaLmol1K1=8.314 Jmol1K1(Pam3=Nm2m3=Nm=J),理想气体状态方程,pV=nRT,二、Dalton分压定律,第一章第一节,1.有关概念,组分气体:混合气体中每一种气体都称为组分气体。气体分压:当某组分气体单独存在且占有总体积时,其具有的压力,称为该组分气体的分压,用pi表示。,2.气体分压定律,混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。,二、Dalton分压定律,第一
4、章第一节,3.公式描述,p总=p1+p2+p3+=pi,第二节 溶 液,第一章第三节,一、分散体系,分散系(disperse system):一种(或多种)细小粒子分散于另一种物质中形成的系统称为分散系。,分散质(dispersate):被分散了的物质叫作分散质(固体、液体和气体),分散质处于分割成粒子的不连续状态。,分散剂:(dispersant):分散分散质的物质称为分散剂(固体、液体和气体),分散剂处于连续状态。,一、分散体系,第一章第三节,冰和水两相体系,相:混合体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分。单相体系:只有一个相的体系,也称均相体系。多相体系:有两个或两个以上相的体系(两相
5、间有界面)。,一、分散体系,第一章第三节,按分散质颗粒大小分类的分散系,一、分散体系,第一章第二节,溶液:两种或两种以上的物质均匀混合而且彼此呈现分子(或离子)状态分布者。溶液的状态:气、液、固三种聚集状态。溶液的组成:溶质和溶剂。溶质:被溶解,含量较少的物质。溶剂:溶解溶质,含量较多的物质。,第一章第二节,二、溶液浓度的表示法,1.物质的量浓度 单位体积的溶液中所含溶质B的物质的量。用符号cB表示,常用单位molL1。,2.质量摩尔浓度 单位质量的溶剂中所含溶质B的物质的量。用符号bB表示,单位是molkg1。,对于溶剂是水的稀溶液bB与cB的数值相差很小。,第一章第二节,二、溶液浓度的表示
6、法,4.质量分数 溶液中溶质B的质量mB 与溶液的总质量m之比称为溶质B的质量分数(mass fraction)。,3.摩尔分数(物质的量分数)是指溶液中组分B的物质的量nB与溶液中总的物质的量n之比。,第一章第二节,二、溶液浓度的表示法,5.ppm和ppb浓度,主要用于极稀的溶液(环境分析、食品分析中)。ppm(百万分浓度):溶质的质量占溶液质量的百万分之几,即每kg溶液所含溶质的mg数。如:,ppb(十亿分浓度):表示溶质的质量占溶液质量的十亿分之几,即每kg溶液中所含溶质的g数。如:,1ppm=1mg溶质/1kg溶液,1ppb=1g溶质/1kg溶液,第一章第二节,例 题 1-1,在100
7、 mL水中,溶解17.1 g蔗糖(C12H22O11),溶液的密度为1.0638 gmL1,求蔗糖的物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数各是多少?,解:,第一章第二节,例 题 1-1,在100 mL水中,溶解17.1 g蔗糖(C12H22O11),溶液的密度为1.0638 gmL1,求蔗糖的物质的量浓度、质量摩尔浓度、摩尔分数各是多少?,解:,溶液的性质有两类:第一类:如颜色、导电性、酸碱性等,这些性质由溶质的本性决定,溶质不同则性质各异;第二类:如溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降、渗透压等则与溶质的本性无关,取决于溶液中溶质的自由粒子(可以是分子、离子、原子等微粒)数目,即浓度。后一类
8、性质常称为溶液的依数性,也称为溶液的通性。在难挥发非电解质的稀溶液中,这些性质就表现得更有规律。,第一章第二节,二、溶液的依数性,1.溶液的蒸气压下降,第一章第二节,(1)纯溶剂的蒸气压,蒸发H2O(l)H2O(g)凝结,定义:在一定温度下与液 相处于平衡时蒸气所具 有的压力p称为饱和蒸 气压(简称蒸气压)。单位:Pa,kPa。,当蒸发与凝结速率相等,气相和液相达到动态平衡,蒸气的含量和压力保持一定。,纯溶剂和溶液蒸发示意图代表溶剂分子 代表溶质分子,溶液蒸气压下降!,第一章第二节,1.溶液的蒸气压下降,若在纯溶剂中加入少量难挥发非电解质时,此时会有什么结果产生呢?,(2)稀溶液的蒸气压,1.
9、溶液的蒸气压下降,第一章第二节,(3)拉乌尔(F.M.Raoult)定律:,在一定的温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂摩尔分数的乘积。数学表达式为:,p=p0 xA,p:溶液的蒸气压p0:纯溶剂的饱和蒸气压xA:溶剂的摩尔分数,两组分的体系:xA+xB=1,xA=1 xB p=p0(1 xB)=p0 p0 xB p=p0 p=p0 xB,第一章第二节,1.溶液的蒸气压下降,对于稀溶液:,nA+nB nA,1.溶液的蒸气压下降,第一章第二节,一杯纯水和一杯溶液放入一个密闭的容器中会产生下面的现象!,若在纯水中加入少量难挥发的非电解质后,会产生什么现象呢?,第一
10、章第二节,2.溶液的沸点升高,(1)纯溶剂的沸点(boiling point):,当某一液体的蒸气压等于外界压力时液体即沸腾,此时的温度称为该液体的沸点。,(2)稀溶液的沸点:,2.溶液的沸点升高,第一章第二节,溶液沸点升高!,Tb=Tb Tb0,Tb=KbbB,Tb沸点升高值(K)Tb稀溶液的沸点(K)Tb0溶剂的沸点(K)Kb 沸点升高常数值(Kkgmol1)bB 质量摩尔浓度(molkg 1),Tf Tf0 Tb0 Tb T/K,3.溶液的凝固点下降,第一章第二节,若在纯水中加入少量难挥发的非电解质后,会产生什么现象呢?,(1)纯溶剂的凝固点(freezing point):,在一定的外
11、压下,溶液与纯溶剂固体具有相同的蒸气压时的温度称为该溶液的凝固点。(固液平衡时的温度),(2)稀溶液的凝固点:,3.溶液的凝固点下降,第一章第二节,溶液凝固点下降!,Tf=Tf0 Tf,Tf=KfbB,测定溶液的沸点或凝固点可用于计算溶质的摩尔质量。,Tf Tf0 Tb0 Tb T/K,Tf凝固点下降值(K)Tf0溶剂的凝固点(K)Tf稀溶液的沸点(K)Kf 凝固点下降常数值(Kkgmol1)bB 质量摩尔浓度(molkg 1),解:,第一章第二节,例 题 1-2,在20.40 g葡萄糖水溶液中含有葡萄糖0.40 g,测得溶液的凝固点为0.207,试计算葡萄糖的相对分子量。,第一章第二节,3.
12、溶液的凝固点下降,应用:植物细胞液中溶有氨基酸、糖类物质,有一定的抗旱性(蒸气压下降、沸点升高)和耐寒性(凝固点下降)。用NaCl等物质与冰混合而制成的冷冻剂(凝固点下降)。冬天,人们常往汽车的水箱中加入甘油等物质,以防止水箱因水结冰而胀裂(凝固点下降)。为什么稀饭比水烫伤得更厉害(沸点升高)?,(1)渗透,溶液的渗透(osmosis):是指只有水分子(或溶剂分子)通过半透膜向单方向扩散(diffusion)的现象。产生渗透的两个条件:有半透膜;有浓度差。,第一章第二节,4.溶液的渗透压,(2)渗透压,糖水液面比纯水液面高出h,液面高度差所产生的静压力称为该溶液的渗透压。换句话说,为阻止渗透作
13、用发生所需施加于液面上的最小压力叫做该溶液的渗透压。,第一章第二节,4.溶液的渗透压,是渗透压,单位为 kPa。,两溶液渗透压相等,称为等渗溶液;不等,则渗透压高的称为高渗溶液,渗透压低的称为低渗溶液。,第一章第二节,4.溶液的渗透压,(3)渗透压计算公式,(4)渗透作用的意义:,第一章第二节,4.溶液的渗透压,等渗液,高渗液,低渗液,4.溶液的渗透压,第一章第二节,海水淡化:像沙特阿拉伯等海湾国家,极其缺乏淡水,反渗透成为发展海水淡化一种有效的手段。口渴时一般不宜饮用含糖等成分过高的饮料。速溶咖啡和速溶茶的制造。将稀溶液首先用反渗透方法变浓,再用蒸发法蒸干,生产成本会大大降低。渗透压可用来测
14、定溶质的分子量(主要用于大分子物质,易获得相应的膜)。,(4)渗透作用的意义:,某难挥发、非电解质水溶液的凝固点为272.15 K,计算:(1)此溶液的沸点;(2)298.15 K时此溶液的蒸气压;(3)在273.15 K时此溶液的渗透压。,第一章第二节,例 题 1-3,解:(1)Tf=273.15 272.15=1.0=KfbB bB=1.0/1.86=0.538 molkg1 又 Tb=KbbB,Tb=0.512 0.538=0.27K Tb=373.15+0.27=373.42 K(2)p0=3.17 kPa,xA=55.6/(55.6+0.538)=0.99 p=p0 xA=3.17
15、0.99=3.14 kPa(3)=bBRT=0.538 8.314 273.15=1220 kPa,在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物称为电解质,不能导电的化合物称为非电解质。,第一章第二节,三、电解质溶液,(1)电解质与非电解质,几种质量摩尔浓度为0.100 molkg1的电解质水溶液的i 值 电解质 T f(K)(实验值)T f(K)(计算值)NaCl 0.348 0.186 1.87 HCl 0.355 0.186 1.91 K2SO4 0.458 0.186 2.46 CH3COOH 0.188 0.186 1.01,依数性的影响:A2B(或AB2)型AB型弱电解质溶液非电解质溶液,
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- 化学 第一章 气体 溶液 胶体
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