无机及分析化学四.pptx

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1、物质的聚集状态及特征：气气态态充满整个空间，分子间空隙大，具有可压缩充满整个空间，分子间空隙大，具有可压缩性与扩散性。性与扩散性。液液态态可以流动，无一定外形。压缩性小。可以流动，无一定外形。压缩性小。固固态态有固定外形，分子间空隙很小，不易压缩。有固定外形，分子间空隙很小，不易压缩。第1页/共55页本章主要内容本章主要内容：1.1 气体气体 1.2 溶液溶液（重点）（重点）1.3 胶体溶液胶体溶液 第2页/共55页1.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 1.1.2 道尔顿理想气体分压定律道尔顿理想气体分压定律气气 体体第3页/共55页 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 1 1、

2、理想气体、理想气体理想气体，一种假想的气体。理想气体，一种假想的气体。两点假设两点假设：忽略分子自身占有的体积忽略分子自身占有的体积 忽略分子之间的相互作用力忽略分子之间的相互作用力 真实气体，特别是非极性分子或极性小的分子，真实气体，特别是非极性分子或极性小的分子，在在低压高温低压高温的情况下，若能较好地服从理想气体状态的情况下，若能较好地服从理想气体状态方程，则可视为理想气体。方程，则可视为理想气体。第4页/共55页2 2、理想气体状态方程式、理想气体状态方程式 式中：式中：p:气体的压力，单位是气体的压力，单位是 Pa或或 kPa;V:气体体积，气体体积，单位单位 L(m3);n:是气体

3、物质的量，单位是气体物质的量，单位 mol；T:气体温度，单位气体温度，单位 K;R:摩尔气体常数，摩尔气体常数，第5页/共55页v几种变化情况：波义耳波义耳(Boyle)(Boyle)定律：定律：PV=PV=衡量衡量 （T,n T,n 恒定）恒定）查理查理-盖盖吕萨克吕萨克(Charles-Gay(Charles-GayLussac)Lussac)定律：定律：V/T=V/T=衡量衡量 （P,n P,n 恒定）恒定）阿伏加德罗阿伏加德罗(Avogadro)(Avogadro)定律：定律：V/n=V/n=衡量衡量 （T,P T,P 恒定）恒定）第6页/共55页R=8.314 Pam3mol-1K

4、-1 =8.314 Jmol-1K-1这部分中学计算，训练较多，在此不再赘述。这部分中学计算，训练较多，在此不再赘述。=8.314 kPaLmol-1K-1第7页/共55页1.1.2 1.1.2 道尔顿理想气体分压定律道尔顿理想气体分压定律 组分气体组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分压分压：组分气体组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。的分压。1 1 分压的概念分压的概念第8页/共55页N2，O2 2L容器内盛容器内盛1L O2，1

5、L N2 PN2，PO2:组分气体单独占据容器时所产生的压力。组分气体单独占据容器时所产生的压力。第9页/共55页1801年，英国物理学家和年，英国物理学家和化学家，道尔顿经过实验化学家，道尔顿经过实验发现：发现：理想气体混合物的总压力理想气体混合物的总压力P等于混合气体中各组分气体分压力之和。等于混合气体中各组分气体分压力之和。2 2 道尔顿理想气体分压定律道尔顿理想气体分压定律理想气体无化学反应发生第10页/共55页 n=n1+n2+p=p1+p2+或 p=pB第11页/共55页 只有理想气体的混合物才严格遵守此定律，在高温、低压下的真实气体近只有理想气体的混合物才严格遵守此定律，在高温、

6、低压下的真实气体近似服从。似服从。推论：推论：x B B的摩尔分数第12页/共55页分压定律的实际应用计算气体混合物中各组分气体分压计算气体混合物中各组分气体分压第13页/共55页例例1.1.在在2525、下，以排水集气法在水面上收集到的氢、下，以排水集气法在水面上收集到的氢气体积为，计算：在同样温度、压力下，用分子筛气体积为，计算：在同样温度、压力下，用分子筛除去水分后所得干燥氢气除去水分后所得干燥氢气V V 和和n n。（已知。（已知 2525时水时水的饱和蒸气压为）的饱和蒸气压为）解：解：T=(273+25)K=298K p=99.43kPa V 298K 时，时，p(H2 P（H2）=

7、P（总）（总）-P（H2O）=96.26 kPa第14页/共55页例例2.2.某温度下某温度下,将将2102105 5 PaPa的的O O2 2(3dm(3dm3 3)和和3103105 5的的N N2 2(6dm(6dm3 3)充入充入6dm6dm3 3的真空中的真空中,求求混合混合气体的个组分的分压及总压气体的个组分的分压及总压.解解:由分压定义由分压定义:O2:P1=2105 Pa V1=3dm3 PO2=?V2=6dm3 PO2=P1V1/V2=21053/6=1105(Pa)同理同理:PN2=31056/6=3105(Pa)P总总=PO2+PN2=4105(Pa)第15页/共55页一

8、、基本概念一、基本概念1.1.分散系：分散质分散系：分散质+分散剂（定义见教材分散剂（定义见教材P P5 5）2.2.分散系分类：分散系分类：分子分散系、胶体分散系、粗分分子分散系、胶体分散系、粗分散系散系3.3.溶液溶液:即分子分散系即分子分散系，物质以分子、离子或原，物质以分子、离子或原子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而稳定子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而稳定的分散系。的分散系。1.2 1.2 溶溶 液液第16页/共55页溶液：是高度分散的分子分散系。固体溶液（固溶体、合金）、气态溶液（空气）液体溶液（重点讨论）。固体溶液（固溶体、合金）、气态溶液（空气）液体溶液（重点讨论）。第

9、17页/共55页相（相（phase）：体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面，体系中相的总数称为相数，用 F 表示。气体：气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相。不论有多少种气体混合，只有一个气相。液体：液体：按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。固体：固体：一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。第18页/共55页第19页/共55页1.稀溶液蒸气压降低稀溶

10、液蒸气压降低 稀溶液的通性稀溶液的通性3.溶液的渗透压溶液的渗透压2.稀溶液沸点升高和稀溶液沸点升高和凝固点下降凝固点下降第20页/共55页稀溶液的依数性稀溶液的依数性(Colligative properties of dilute solutions)一、什么是一、什么是“稀溶液的依数性稀溶液的依数性”？与溶液有关的性质分为两类：与溶液有关的性质分为两类：溶液的颜色、比重、导电性等性质，与溶质的本性有关；溶液的颜色、比重、导电性等性质，与溶质的本性有关；溶液的蒸气压、沸点、凝固点等性质，与溶质的本性无关。溶液的蒸气压、沸点、凝固点等性质，与溶质的本性无关。只与溶质的数量（摩尔分数）有关，而

11、与溶质只与溶质的数量（摩尔分数）有关，而与溶质的本性无关的性质，称为的本性无关的性质，称为“依数性依数性”。只有溶质的浓度低，即所谓只有溶质的浓度低，即所谓“稀溶液稀溶液”才具有依数性才具有依数性 依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小 第21页/共55页依数性是指：依数性是指：溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 溶液的沸点上升、凝固点下降溶液的沸点上升、凝固点下降 溶液具有渗透压溶液具有渗透压粒子：粒子：溶液中实际存在的分子、离子等。溶液中实际存在的分子、离子等。第22页/共55页溶液的饱和蒸汽压溶液的饱和蒸汽压1 稀溶液蒸气压下降稀溶液蒸气压下降 纯溶剂

12、 溶液第23页/共55页结果：结果：稀溶液溶剂蒸稀溶液溶剂蒸发的速率比纯溶剂蒸发的速率比纯溶剂蒸发得慢，体系中气相发得慢，体系中气相分子数目少，故稀溶分子数目少，故稀溶液蒸汽压总是低于纯液蒸汽压总是低于纯溶剂的蒸汽压：溶剂的蒸汽压：对溶液来讲对溶液来讲,蒸气蒸气压大于压大于P,P,液化；蒸气液化；蒸气压小于压小于P,P,汽化。汽化。P PP0P=P=P0 xAP 表示溶液的蒸汽压下降。第27页/共55页1 1、沸点升高、沸点升高沸点：液体上方蒸汽压等于外界压力时的温度叫液体的沸点。液体的正常沸点：外压为时的沸点。2 稀溶液沸点升高和稀溶液沸点升高和凝固点下降凝固点下降第28页/共55页实验表明

13、，难挥发非电解质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。这一现象称为溶液的沸点升高(boiling point elevation)。难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高的原因是溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸汽压。溶液的沸点升高(Tb)=溶液的沸点(Tb)纯溶剂的沸点(Tb0)即:Tb=Tb Tb0 第29页/共55页2 2、凝固点降低、凝固点降低 凝固点：物质的固、液两相蒸汽压相等时的温度。纯水的凝固点（273K）又称为冰点。溶液的凝固点：指刚有溶剂固体析出时的温度。第30页/共55页Tf=Tf0-Tf 和沸点升高一样，对于难挥发性的非电解质溶液，凝固点降低亦正比于溶液的质量摩尔浓度，而与溶质的本性无关。式

14、中Tf 为溶液的凝固点降低值，Tf0为溶剂的凝固点，Tf 为溶液的凝固点。第31页/共55页 凝固点降低法具有灵敏度高、实验误差小、重复测定溶液浓度不变等优点。a.可以测定溶质的相对分子量。b.利用凝固点降低的性质，用盐和冰的混合物作冷却剂。例如采用NaCl和冰，温度可以降到22oC，用CaCl22H2O和冰，温度可以降到55oC。第32页/共55页扩散和渗透现象 1）扩散：指物质分子从高浓度区域向低浓度区域 转移直到均匀分布的现象 不同浓度气体，溶液等均可发生扩散现象。2）渗透：若在两种不同浓度的溶液之间，加上一种薄膜（半透膜）这种通过半透膜进行的扩散称渗透现象。可作为半透膜的物质：细胞膜、

15、肠衣、人工制备的火棉胶膜、玻璃纸、萝卜皮等。3 溶液的渗透压溶液的渗透压第33页/共55页可以允许小分子自由通过可以允许小分子自由通过而不允许大分子通过的薄膜。而不允许大分子通过的薄膜。第34页/共55页第35页/共55页渗透压：将纯溶剂与溶液以半透膜隔开时，为维持渗透平衡所需加给溶液的额外压力。符号:单位：常用Pa或kPa渗透压 第36页/共55页实验证明:当T 一定时 c，当c 一定时 T 1886年荷兰物理化学家范托夫（Vant Hoff）通过实验得出稀溶液的渗透压力与溶液的浓度、绝对温度的关系：V=n RT 式中:为溶液的渗透压力,V为溶液的体积,n为该体积中所含溶质的物质的量,T为绝

16、对温度,c为溶液的物质的量浓度,R为气体常数。=c RT第37页/共55页（透析;洗肾)第38页/共55页反渗透：反渗透：反渗透：反渗透：在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶剂进入在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。稀溶液（或溶剂）。依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。海水海水 淡水淡水p P 反渗透法海水淡化反渗透法海水淡化半透膜第39页/共55页v小结小结性性 质质 定定 义义关关 系系 式式蒸气压下降蒸气压下降p=pBo-pBp=pBo xA=K b沸点升高沸点升高Tb=Tb-TboTb=Kb b凝固点降低凝固点降低Tf=Tfo-TfTf=

17、Kf b渗透压力渗透压力=cRT第40页/共55页胶体：胶体：是是一种物质一种物质以一定的分散程度以一定的分散程度存在的存在的状态状态。胶体溶液（溶胶）是由小胶体溶液（溶胶）是由小分子、原子或离子聚集成分子、原子或离子聚集成较大颗粒而形成的多相体较大颗粒而形成的多相体系。系。高分子溶液高分子溶液:是由一些高分子是由一些高分子化合物所组成的溶液。化合物所组成的溶液。胶体分散系胶体分散系、胶体溶液、胶体溶液第41页/共55页分子或离子分散系分子或离子分散系（粒子直径小于（粒子直径小于1nm1nm）胶体分散系胶体分散系（粒子直径在（粒子直径在1-100nm1-100nm之间）之间）粗分散系粗分散系（

18、粒子直径大于（粒子直径大于100nm100nm）低分子溶液低分子溶液（分散质是小分子）（分散质是小分子）高分子溶高分子溶液液(分散质分散质是大分子是大分子)胶体溶液胶体溶液(分散质是分散质是分子的小集分子的小集合体合体)浊液（分散质是分子的大浊液（分散质是分子的大集合体）集合体）最稳定最稳定很稳定很稳定稳定稳定不稳定不稳定电子显微镜不可见电子显微镜不可见超显微镜可观察其存在超显微镜可观察其存在一般显微镜可见一般显微镜可见能透过半透膜能透过半透膜能透过滤纸能透过滤纸,不能透过半不能透过半透膜透膜不能透过滤纸不能透过滤纸单相体系单相体系多相体系多相体系第42页/共55页溶胶的制备溶胶的制备 分散法

19、 胶体磨研磨法；超声波分散法；电弧分散法；胶溶法：凝聚法 物理法化学法第43页/共55页溶胶的性质溶胶的性质 1 动力学性质Brown运动利用超显微镜，可以观察到溶胶粒子的布朗运动，利用超显微镜，可以观察到溶胶粒子的布朗运动，即不断地作不规则运动。即不断地作不规则运动。第44页/共55页2 光学性质 丁泽尔现象 1869 年，英国物理学家 Tyndall发现：在暗室中让一束聚光通过溶胶，在与光束垂直的方向上可以看到一个圆锥形光柱，这种现象就称为 Tyndall 现象。第45页/共55页1 1、当入射光波长、当入射光波长 粒子直径粒子直径d d时，发生光散射，时，发生光散射，每个粒子成为一个小光

20、源。可见光波长每个粒子成为一个小光源。可见光波长=400-=400-760760nmnm，胶体粒子直径胶体粒子直径d=1-100nmd=1-100nm，会发生散射，会发生散射，可观察到上现象。可观察到上现象。Tyndall 现象产生原因：第46页/共55页3 电学性质电泳和电渗电泳管中电泳管中:Fe(OH)3溶胶向负溶胶向负极移动，说明极移动，说明 Fe(OH)3溶胶中分散质粒子带溶胶中分散质粒子带正电荷。正电荷。电泳：电泳：在电场中，分散质粒子作定向移动，在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。称为电泳。第47页/共55页电渗：电渗：胶粒设法固定不动，分散胶粒设法固定不动，分散剂在电场中作

21、定向移动的剂在电场中作定向移动的现象称为电渗。现象称为电渗。电泳和电渗合称为电动现象。电泳和电渗合称为电动现象。第48页/共55页作业作业P16 4、5P17 18(1)(2)(3)第49页/共55页自测题：自测题：解释下列现象：解释下列现象：1.海鱼在淡水中会死亡。海鱼在淡水中会死亡。【要要点点】与与海海水水相相适适应应，海海鱼鱼体体内内细细胞胞液液的的渗渗透透压压高高于于淡淡水水，将将海海鱼鱼置置于于淡淡水水中中后后，淡淡水水就就会会向向海海鱼鱼的的细细胞胞内内渗渗透透，致致使使细细胞胞肿肿胀胀甚甚至至破破裂裂(溶溶血血现现象象)。当当然然水水压压力力等等环环境境的的变变化化，亦亦应应是是

22、海海鱼鱼难难以在淡水中存活的原因。以在淡水中存活的原因。第50页/共55页【要要点点】盐盐碱碱地地中中水水溶溶液液的的渗渗透透压压高高于于植植物物体体内内细细胞胞汁汁的的渗渗透透压压，将将植植物物种种植植在在盐盐碱碱地地后后，植植物物不不能能从从土土壤壤中中吸吸收收水水分分，反反而而其其细细胞胞内内的的水水分分会会向向土土壤壤渗渗透透，引引起起细细胞胞的的皱皱缩缩，并并从从悬悬浮浮状状态态中中沉降下来沉降下来(胞浆分离现象胞浆分离现象)。2.盐碱地上植物难以生长第51页/共55页3、雪地里洒些盐，雪就融化了。【要要点点】由由于于雪雪的的表表面面有有一一层层水水膜膜，将将盐盐洒洒在在雪雪里里后后

23、，盐盐会会溶溶解解于于水水膜膜中中形形成成溶溶液液，致致使使蒸蒸气气压压下降，凝固点降低，从而使雪融化。下降，凝固点降低，从而使雪融化。第52页/共55页【要要点点】江江河河的的流流水水中中的的泥泥沙沙及及其其它它悬悬浮浮物物一一般般都都带带负负电电荷荷，在在入入海海口口处处与与还还有有许许多多电电解解质质的的海海水水相相遇遇后后，就就会会发发生生溶溶胶胶聚聚沉沉现现象象，久久而而久久之之就就会会形形成成三三角角洲洲。当当然然海海浪浪对对入入海海口口水水流流的的冲冲击击亦亦应是三角洲形成的一个原因。应是三角洲形成的一个原因。4、江河入海处易形成三角洲。第53页/共55页【要要点点】高高分分子子化化合合物物对对溶溶胶胶的的保保护护作作用用，因因此此，在在金金溶溶胶胶中中先先加加明明胶胶这这种种大大分分子子溶溶液液后后再再加加NaCl溶溶液液时时不不易易发发生生聚聚沉沉；但但是是，在在金金溶溶胶胶中中先先加加NaCl溶溶液液后后所所发发生生的的聚聚沉沉，属属于于不不可可逆逆的，此时再加明胶就不可能复得溶胶了。的，此时再加明胶就不可能复得溶胶了。5、有一金溶胶，先加明胶（一种大分子溶液）再加NaCl溶液时不发生聚沉，但先加NaCl溶液时发生聚沉，再加明胶也不能复得溶胶。第54页/共55页感谢您的观看！第55页/共55页