普通化学章气体溶液和胶体.pptx
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1、 化学的定义与研究对象化学的定义与研究对象化学的地位化学的地位 化学概况化学概况 教学目的与教学内容教学目的与教学内容 要求与考核要求与考核绪绪 言言第1页/共92页化学的分支化学的分支(二级二级)学科:学科:化化学学无机化学无机化学有机化学有机化学分析化学分析化学物理化学物理化学高分子化学高分子化学应用应用交叉边缘学科交叉边缘学科燃料化学燃料化学环境化学环境化学材料化学材料化学生物化学生物化学放射化学放射化学激光化学激光化学地质化学地质化学计算化学计算化学能源化学能源化学绿色化学绿色化学纳米化学纳米化学化学信息学化学信息学化学生物学等。化学生物学等。第2页/共92页化学发展史化学发展史 四次
2、革命四次革命第3页/共92页教学内容教学内容。普普通通化化学学1.基本知识和理论2.单质、化合物的基本性质3.胶体化学4.化学实验物质的存在状态化学平衡电离、沉淀、氧化还 原、络合物 化学热力学物质结构化学动力学电化学 第4页/共92页教学基本要求:教学基本要求:深深刻刻理理解解和和掌掌握握原原子子、分分子子的的结结构构和和性性质质,络络合合物物的的结结构构和和性性能能,化化学学反反应应动动力力学学、热热力力学学基基础础,溶溶液液中中离离子子平平衡衡及及相相关关化化学学学学科科最最基基础概念;础概念;了了解解物物质质状状态态,胶胶体体的的一一般般概概念念和和金金属属元元素、非金属元素的一般知识
3、;素、非金属元素的一般知识;掌掌握握化化学学实实验验的的基基本本操操作作,认认识识化化学学反反应应的直观变化;的直观变化;第5页/共92页课程安排:课程安排:本课程授课时数为本课程授课时数为6666学时,实验课另学时,实验课另设为实验化学,其中普化实验占设为实验化学,其中普化实验占3131学时。学时。考试为期末闭卷考试。课程成绩期末考考试为期末闭卷考试。课程成绩期末考试成绩(试成绩(8080)+作业成绩(作业成绩(2020)。实)。实验为单双周。验为单双周。教学方法教学过程的注意事项第6页/共92页参考书参考书1 1、普通化学,赵士铎主编,中国农业大学出版社、普通化学,赵士铎主编,中国农业大学
4、出版社2 2、普通化学,北京农业大学主编,中国农业出版社、普通化学,北京农业大学主编,中国农业出版社3 3、普通化学,山东农业大学、江西农业大学、江苏、普通化学,山东农业大学、江西农业大学、江苏 农业大学合编,北京农业大学出版社农业大学合编,北京农业大学出版社4 4、普通化学,翟仁通主编,中国农业出版社、普通化学,翟仁通主编,中国农业出版社第7页/共92页第一章第一章第一章第一章 气体、溶液和胶体气体、溶液和胶体气体、溶液和胶体气体、溶液和胶体1.11.1气体气体1.21.2液体液体1.31.3分散系分散系1.41.4溶液溶液1.51.5胶体溶液胶体溶液1.61.6高分子溶液和凝胶高分子溶液和
5、凝胶1.71.7表面活性物质和乳浊表面活性物质和乳浊液液第8页/共92页依数性的计算、胶团结构的依数性的计算、胶团结构的书写、胶粒的电性书写、胶粒的电性、胶体的胶团结构、性质、胶体的胶团结构、性质、稀溶液的依数性、稀溶液的依数性第9页/共92页理想气体状态方程理想气体状态方程分压定律分压定律气体分子的速度和能量气体分子的速度和能量第10页/共92页理想气体状态方程理想气体状态方程 低压低压、高温高温条件下的实际气体的性质非常接近于理想气体性质。pV=nRT 称为理想气体状态方程理想气体状态方程。p是气体压力,V是气体体积,n是气体的物质的量(mol),T是热力学温度(K),R为摩尔气体常数。n
6、如果p单位为kPa,V单位为dm3(L),则R单位为kPadm3K-1 mol-1第11页/共92页理想气体方程的不适用范围理想气体方程的不适用范围(1)高压、(2)低温的气体、(3)气体同液体或固体共存的气体不遵守理想气体方程。高温高温:比沸点高得多的温度低压低压:1个大气压 第12页/共92页 解:根据理想气体状态方程pV=nRT 设苯的摩尔质量为M,苯的最简式CH的摩尔式量为12+1=13g/mol 78.17/13=6 苯的分子式为C6H6例例:已知苯分子中已知苯分子中C:H=1:1,如果在如果在247.2cm247.2cm3 3的烧瓶中的烧瓶中装装0.616g苯苯,加热至加热至100
7、100全部变成蒸气全部变成蒸气,此时气体压此时气体压力为力为98.9kPa试计算苯的摩尔质量并推断其分子式。试计算苯的摩尔质量并推断其分子式。第13页/共92页例例:NH3在67,106.64kPa下的密度是多少?解:pV=nRT第14页/共92页分压定律分压定律 T、V一定时,气体混合物的总压力等于其中各组分气体分压力之和一定时,气体混合物的总压力等于其中各组分气体分压力之和pVnRT piVniRTn:混合气体总物质的量,:混合气体总物质的量,i:某一组分:某一组分第15页/共92页根据道尔顿分压定律,可以计算组分气体的分压力。p气p总 p水例例:在水面上收集一瓶250cm3氧气,25时测
8、得压力为94.1kPa.求标准状态下干燥氧气的体积.(25 时水的饱和蒸气压3.17kPa解解:根据道尔顿分压定律,p(O2)=94.13.17=90.93kPa第16页/共92页例例:一容器中有4.4 g CO2,14 g N2和12.8 g O2,气体的总压为202.6 kPa,求各组分的分压。解解:各组分气体的物质的量为各组分气体的物质的量为由道尔顿分压定律 第17页/共92页例例:测得空气的体积分数为:测得空气的体积分数为N2 78%,O2 21%,Ar 1%,求空气的表观分子量。,求空气的表观分子量。解解:1mol空气中含空气中含0.78molN2,m(N2)=0.7828=21.8
9、4g0.21molO2,m(O2)=0.2132=6.72g0.01molAr,m(Ar)=0.0140=0.40g总计总计28.96g/mol,即为空气的表观分子量即为空气的表观分子量.第18页/共92页气体分子的速度和能量 麦克斯韦玻尔兹曼分布定律麦克斯韦玻尔兹曼分布定律:T一定,速率和能量特别小和特别大的分子所占的比例都是很小的,温度升高时,速率的分布曲线变得较宽而平坦,高峰向右移,曲线下面所包围的面积表示的是分子的总数,对一定的体系它是常数.氮的速率分布曲线第19页/共92页1.2 液体液体气体的液化气体的液化液体的蒸发液体的蒸发液体的沸腾液体的沸腾相平衡相平衡第20页/共92页气体的
10、液化 实验发现:采用单纯降温的方法可以使气体液化,但单纯采用加压的方法却不能奏效,必须首先把温度降低到一定数值,然后加以足够的压力才可实现。第21页/共92页临界温度临界温度:在加压下使气体液化所需的最高温度,用Tc(critical temperature)表示。临界压力临界压力:在临界温度时,使气体液化所要求的最低压力,用pc(critical pressure)表示。临界体积临界体积:在临界温度和临界压力下,1摩尔气态物质所占有的体积,用Vc(critical volume)表示。第22页/共92页液体的蒸发液体的蒸发蒸发蒸发:液体变成蒸气或气体的过程。蒸发指的是液体表面的气化现象。饱和
11、蒸气压饱和蒸气压:当温度一定,把液体置于密闭容器,当冷凝速率与蒸发速率相等时,体系达到了一种平衡状态。这时蒸气所产生的压力叫做饱和蒸气压。第23页/共92页(1)液体的饱和蒸气压是液体的重要性质,它仅与液体的)液体的饱和蒸气压是液体的重要性质,它仅与液体的本质本质和和温度温度有关,而与液有关,而与液体的体的数量数量以及液面上空间的以及液面上空间的体积体积无关。无关。蒸气压的大小取决于蒸气压的大小取决于液体内部分子间相互作用力的强弱液体内部分子间相互作用力的强弱。如。如293.15K时水的蒸气时水的蒸气压是压是2.33 kPa,乙醇的是,乙醇的是5.88 kPa,而乙醚的是,而乙醚的是58.97
12、 kPa;温度升高,蒸气压增加。;温度升高,蒸气压增加。(2)必须在密闭容器中,气液共存的平衡状态才可测得蒸气压。)必须在密闭容器中,气液共存的平衡状态才可测得蒸气压。第24页/共92页20406080100T/20406080101.3P/Kpa34.678.5100(C2H5)2OC2H5OHH2O注注:升高温度,蒸气压增加,蒸气虽然也是气体,但是波义尔等人的气体定律以及理想气体状态方程并不适用 蒸气压曲线第25页/共92页气化热或蒸发热气化热或蒸发热:使液体在恒温恒压恒温恒压下气化或蒸发所必须吸收的热量。摩尔蒸发热摩尔蒸发热:在一定温度、压力下1mol液体的蒸发热。以vapHm表示。例如
13、水的蒸发热H2O(l)=H2O(g)vapHm=44.01 kJ mol-1即298 K时将1mol水变成水蒸气,并使水蒸气的分压为101.3 kPa时需要吸收44.01 kJ的热量。第26页/共92页液体的沸腾沸腾沸腾:液体的蒸气压随着温度的升高迅速增 大,当蒸气压与外界大气压相等时,气化在整个液体中进行,这一过程叫沸腾。沸点沸点:沸腾时液体保持着一定的温度,这个温度叫沸点,缩写为b.p(boiling point)。正常沸点正常沸点:当外界气压为101.3 kPa时液体的沸点。第27页/共92页 相平衡相相(phase):化学上将宏观性质完全均匀的部分叫相,相与相之间存在着明显的分界面。相
14、变(phase change):物质从一相转变成另一相。相平衡相平衡(phase equilibrium):如果保持外界条件不变时,相变维持一种平衡状态。液体的沸腾就是维持一定温度和压力时,气液两相间的相平衡。第28页/共92页固固体体的的蒸蒸气气压压:如果将一固体放在一个密闭容器中,也会形成固气间的两相平衡,此时蒸气的压力就是固体的蒸气压,它只与温度有关而与固体的量无关。第29页/共92页n例例:298.15K(25)时水的蒸气压是3.17 kPa,如果水蒸气的分压大于这个数值,它就要冷凝成水,直至降到3.17 kPa为止。反之水就要继续蒸发成水蒸气。第30页/共92页两相达成相平衡时,它们
15、的蒸气压必须相等。固液两相平衡时,二者的蒸气压也必须相等。若液相的蒸气压大时就要凝结成固相,若固相的蒸气压大时它就会继续熔化成液体。相图相图:若用压力对温度作图即得p-T图,这种p-T图又叫相图 第31页/共92页1.3 分散系分散系分散质分散质(相相):在分散系中,被分散开的物质。它是不连续的。分散剂分散剂(分散介质分散介质):容纳分散质的物质。它是连续的部分。按分散质的大小将分散系分成三大类,粗分散系、胶体分散系、分子分散系。第32页/共92页表 分散系按分散质粒子的大小分类分散系类型分散系类型 粗分散系粗分散系 胶体分散系胶体分散系 分子分散系分子分散系 颗粒大小颗粒大小 100 nm
16、1001 nm 1 nm 高分子溶液高分子溶液 溶溶 胶胶分散质存在分散质存在形式形式 分子的大聚集分子的大聚集体体 大分子大分子 小分子的聚集体小分子的聚集体 小分子、离子或小分子、离子或原子原子 主要性质主要性质 不稳定不稳定多相多相 普通显微镜可普通显微镜可见见不能透过滤纸不能透过滤纸 很很稳稳定定 稳稳定定 单单相相 多多相相 超显微镜可见超显微镜可见 能透过滤纸能透过滤纸 不能透过半透膜不能透过半透膜 最稳定最稳定均相均相 电子显微镜也电子显微镜也不可见不可见 能透过半透膜能透过半透膜 实实 例例 泥浆泥浆血液血液 Fe(OH)3溶胶溶胶糖水糖水第33页/共92页1.4溶液u溶液浓度
17、的表示方法u稀溶液的依数性u强电解质溶液的依数性第34页/共92页溶液浓度的表示方法 用A表示溶剂,用B表示溶质,常用的浓度表示方法:1.质量分数质量分数 B为溶质的质量分数,单位为1;mB为溶质的质量,SI单位为g、mg、kg等;m为溶液的质量,SI单位为kg;第35页/共92页2.以物质的量表示溶质含量的浓度(1)物质的量浓度物质的量浓度。单位为moldm-3(2)质量摩尔浓度质量摩尔浓度。质量摩尔浓度是指每kg溶剂中所含溶质的物质的量,常用bB表示 nB为溶质的物质的量,单位为mol;mA溶剂的质量,单位为kg。质量摩尔浓度的单位为molkg-1。第36页/共92页(3 3)摩尔分数摩尔
18、分数。用x来表示。对于一个两组分溶液体系来说,溶质的摩尔分数与溶剂的摩尔分数分别为:第37页/共92页例例:将5.00g醋酸溶解在1.00dm3乙醇中,计算它的质量摩尔浓度和摩尔分数。已知乙醇的密度为0.789gcm-3解解:醋酸的的分子量为60.05,则得到醋酸的n=5.00/60.05=0.0833mol乙醇的质量为m=1.00dm30.789kgdm-3=0.789kg,则bB=0.0833/0.789=0.106mol kg-1乙醇的物质的量为n=0.789103/46.07=17.126mol溶液总物质的量为17.126+0.0833=17.209mol醋酸的摩尔分数为0.0833/
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