无机及分析化学无机及分析化学（第五版）（第五版）1第一章第一章 气体和溶液气体和溶液 掌握道尔顿分压定律掌握道尔顿分压定律理解稀溶液的依数性及其应用理解稀溶液的依数性及其应用熟悉溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉作用熟悉溶胶的结构、性质、稳定性及聚沉作用掌握理想气体状态方程及其应用掌握理想气体状态方程及其应用了解大分子溶液和凝胶了解大分子溶液和凝胶21.1气体气体1.1.1理想气体状态方程理想气体状态方程pV = nRT理想气体状态方程的其它形式：理想气体状态方程的其它形式：31.1.2道尔顿分压定律道尔顿分压定律1801年道尔顿年道尔顿(Dalton J)通过实验发现通过实验发现: 混合气体的总压力混合气体的总压力等于各组分气体分压力之和。以上规律即等于各组分气体分压力之和。以上规律即道尔顿分压定律道尔顿分压定律(Daltons law of partial pressure)。4在实验室中常用排水取气法收集气体在实验室中常用排水取气法收集气体(上图上图)。用此。用此法收集的气体中含有饱和的水蒸气法收集的气体中含有饱和的水蒸气,所以其总压为所以其总压为 p(总压总压) = p(气体气体) + p(水蒸气水蒸气)5例例1-3在在25下下,将将0.100 mol的的O2和和0.350 mol的的H2装入装入3.00 L的容器中的容器中,通电后氧气和氢气反应生成水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剩下过量的氢气。求反应前后气体的总压和各组分的分压。的分压。解反应前解反应前6通电时通电时0.100 mol O2只与只与0.200 mol H2反应生成反应生成0.200 mol H2O,而剩余而剩余0.150 mol H2。液态水所占的。液态水所占的体积与容器体积相比可忽略不计体积与容器体积相比可忽略不计,但由此产生的饱和但由此产生的饱和水蒸气却必须考虑。因此反应后水蒸气却必须考虑。因此反应后7 拓展知识拓展知识物质在一定的压力下物质在一定的压力下,随温度的升高随温度的升高,由固态变成液态由固态变成液态,再变成气态。温度继续升高再变成气态。温度继续升高,气态分子便解离成单个气态分子便解离成单个原子。若温度再进一步提升原子。若温度再进一步提升,则原子的外层电子摆脱则原子的外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子原子核的束缚成为自由电子,失去电子的原子就成为失去电子的原子就成为带正电荷的离子带正电荷的离子,这个过程称为电离。处于高度电离这个过程称为电离。处于高度电离状态的气体称为状态的气体称为等离子体等离子体(plasma)。 等离子体等离子体 81.2溶液溶液1.2.1分散系分散系系统中物理性质和化学性质完全相同的一部分称系统中物理性质和化学性质完全相同的一部分称为一个为一个相相(phase)。相与相之间有明确的界面分。相与相之间有明确的界面分隔开来。隔开来。只有一个相的系统称为只有一个相的系统称为单相系统单相系统或或均相系统均相系统(homogeneous phase system)。有两个或两个以上相的系统称有两个或两个以上相的系统称多相系统多相系统(multiple phase system)。91.2.2稀溶液的通性稀溶液的通性溶液的蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压等溶液的蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压等,这类这类性质称为稀溶液的性质称为稀溶液的“依数性依数性”(colligative properties)。1. 溶液的蒸气压降低溶液的蒸气压降低纯水的蒸气水的蒸气压 溶液的蒸气溶液的蒸气压10拉乌尔拉乌尔(Raoult)定律定律在一定温度下在一定温度下,难挥发非电解质难挥发非电解质稀溶液的蒸气压降低值与溶质的摩尔分数成正比。稀溶液的蒸气压降低值与溶质的摩尔分数成正比。11若溶若溶剂为水水,溶解在溶解在1 kg水水(相当于相当于 )中的溶中的溶质的物的物质的量的量nA在数在数值上就等于上就等于该溶液溶液质量摩量摩尔浓度度b,则122. 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低图图1-3溶液的沸点升高溶液的沸点升高图图1-4溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低13表表1-2常用溶剂的常用溶剂的Kb和和Kf3. 渗透压渗透压图图1-5渗透示意图渗透示意图图图1-6产生渗透压示意图产生渗透压示意图151887年年,荷兰物理化学家范托夫荷兰物理化学家范托夫(vant Hoff J H)综综合渗透实验结果合渗透实验结果,指出了稀溶液的渗透压指出了稀溶液的渗透压与温度、与温度、浓度有如下的关系浓度有如下的关系:或或161.3胶胶 体体 溶溶 液液1.3.1溶胶的制备溶胶的制备(1) 分散法分散法 研磨法研磨法 超声波法超声波法 电弧法电弧法 胶溶法胶溶法(2) 凝聚法凝聚法物理凝聚法和化学凝聚法两种物理凝聚法和化学凝聚法两种171. 动力性质动力性质布朗运动布朗运动图图1-7丁铎尔效应丁铎尔效应2.2.光学性质光学性质丁铎尔效应丁铎尔效应3. 3. 电学性质电学性质电泳电泳胶胶 体体 溶溶 液液 的的 特特 征征181.3.3胶团结构和电动电势胶团结构和电动电势1. 1. 胶团结构胶团结构图图1-8AgI胶团结构示意图胶团结构示意图192. 电动电势电动电势 胶粒与扩散层之间形成了扩散双电层胶粒与扩散层之间形成了扩散双电层图1-10电解解质对电势的影响的影响图1-9胶粒与介胶粒与介质之之间的双的双电层及及电势差差201.3.4溶胶的稳定性和聚沉溶胶的稳定性和聚沉 溶胶是热力学不稳定系统，溶胶之所以有相对溶胶是热力学不稳定系统，溶胶之所以有相对的稳定性的稳定性,主要原因有主要原因有:(1) (1) 布朗运动布朗运动(2) (2) 胶粒带电胶粒带电(3) (3) 溶剂化作用溶剂化作用图1-11Na+和和Cl-的水合作用的水合作用21影响溶胶聚沉的主要因素影响溶胶聚沉的主要因素:2. 溶胶的相互聚沉溶胶的相互聚沉聚沉能力聚沉能力 Cs+ Rb+ K+ Na+ Li+聚沉能力聚沉能力 Cl- Br- NO3- I-1.电解质的聚沉作用电解质的聚沉作用(1) 离子价态越高离子价态越高,聚沉能力越强聚沉能力越强,即聚沉值越小。即聚沉值越小。(2) 价态相同的异号电荷离子价态相同的异号电荷离子,其聚沉能力也略有不其聚沉能力也略有不同同3. 加热加热22 拓展知识拓展知识 纳米微粒的尺寸一般界定为纳米微粒的尺寸一般界定为1100 nm。纳米材料是指材。纳米材料是指材料的某一尺寸处于纳米级并由此赋予其新特性的材料。料的某一尺寸处于纳米级并由此赋予其新特性的材料。纳米微粒粒径小、表面积大的特点纳米微粒粒径小、表面积大的特点,导致它产生特殊的表面导致它产生特殊的表面和界面效应、临界尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效和界面效应、临界尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效应等。随着人们对纳米材料的应等。随着人们对纳米材料的光光、电电、磁磁、热热和和力学力学等性等性能方面研究的不断深入能方面研究的不断深入,它的应用前景将十分诱人。因此纳它的应用前景将十分诱人。因此纳米材料被誉为米材料被誉为21世纪的新材料。世纪的新材料。纳米材料纳米材料231.3.5大分子溶液及凝胶大分子溶液及凝胶 相对分子质量大于相对分子质量大于10000的化合物称为的化合物称为大分子化大分子化合物合物(macromolecular compound)。它包括天然。它包括天然和合成两大类。前者如蛋白质、核酸、和合成两大类。前者如蛋白质、核酸、DNA(脱氧核脱氧核糖核酸糖核酸)等等,是构成生物体的基础是构成生物体的基础; 后者如合成橡胶、后者如合成橡胶、合成塑料、合成纤维等。合成塑料、合成纤维等。24