1、第第 2 章章化学基础知识化学基础知识21 气体气体211 理想气体的状态方程理想气体的状态方程 理想气体理想气体 分子体积与气体体积相比可以忽略不计分子体积与气体体积相比可以忽略不计 分子之间没有相互吸引力分子之间没有相互吸引力 分子之间及与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失分子之间及与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失 理想气体是一种人为的气体模型，实际并不存在。理想气体是一种人为的气体模型，实际并不存在。建立这种模型是为了将问题简化，形成一个标准。建立这种模型是为了将问题简化，形成一个标准。尽管理想气体是一种人为的模型，但它具有十分明尽管理想气体是一种人为的模型，但它具有十分明 确的实际背景
2、。确的实际背景。研究结果表明，在高温、低压条件下，许多实际气研究结果表明，在高温、低压条件下，许多实际气 体很接近于理想气体。体很接近于理想气体。Boyle 定律：定律：当当 n 和和 T 一定时，气体的一定时，气体的V 与与 p 成反比成反比 V 1/p （1）CharlesGayLussac定律：定律：n 和和 p 一定时一定时，V 与与 T 成正比成正比 V T （2）Avogadro定律：定律：p 与与 T 一定时，一定时，V 和和 n 成正比成正比 V n （3）综合三个经验定律的表达式合并得综合三个经验定律的表达式合并得 V nT/p 实验测得，其比例系数是实验测得，其比例系数是
3、R，则则 V nRT/p 或或 pV n R T 这就是这就是理想气体的状态方程式理想气体的状态方程式 pV n R T R:摩尔气体常数摩尔气体常数 1 mol 理想气体气体，理想气体气体，0，1atm 时的体积为时的体积为 22.4 L R 8.3145 Pa m3 mol-1 K-1 8.3145 J mol-1 K-1温度温度 T(temperature)T (t +273.15)K压力压力 p(pressure)1 atm 760 mmHg 101325 Pa 101 kPa 0.1 MPa体积体积 V (volume)1 m3 103 L 103 dm3 106 cm3物质的量物质
4、的量(n)mol解：依据题意可知解：依据题意可知 V1 V2，n1 n2此时此时 解得解得 T2 900 K，即当温度达到，即当温度达到 900 K 以上以上时，烧瓶会炸裂。时，烧瓶会炸裂。例例 2-1 一玻璃烧瓶可以耐压一玻璃烧瓶可以耐压 3.08 105 Pa，在温度，在温度为为300 K 和压强为和压强为 1.03 105 Pa 时，使其充满气体。时，使其充满气体。问在什么温度时，烧瓶将炸裂。问在什么温度时，烧瓶将炸裂。22p1 11 1T Tp pT T 2K5 55 53.0410 3003.0410 3001.03101.0310T T 221p1 1T TT Tp p 例例 22
5、 27 和和 101 kPa下，下，1.0 dm3 某气体质量为某气体质量为 0.65 g，求它的相对分子质量。，求它的相对分子质量。解：由理想气体的状态方程解：由理想气体的状态方程 pV nRT 得得 n pV/RT 即即 m/M pV/RTmRTMpV0.65 8.314 300/16/101 1Mg molg mol212 实际气体状态方程实际气体状态方程 理想气体是在对于实际气体进行假定的基础上抽象出理想气体是在对于实际气体进行假定的基础上抽象出的模型，实际气体的实验数据偏离理想气体的状态方程，的模型，实际气体的实验数据偏离理想气体的状态方程，因此，必须对理想气体状态方程进行修正，才能
6、够适用于因此，必须对理想气体状态方程进行修正，才能够适用于实际气体。实际气体。考虑到实际气体分子之间的相互作用，实际气体分子考虑到实际气体分子之间的相互作用，实际气体分子碰撞器壁时所产生的压力小于理想气体所产生的压力。碰撞器壁时所产生的压力小于理想气体所产生的压力。因此因此 p p实实 +p内内 p：理想气体的压强：理想气体的压强 p实实：实际气体的压强：实际气体的压强p内内：理想气体的压强：理想气体的压强 p 与实际气体的压强与实际气体的压强 p实实 的差的差 p内内 和内部分子的密度成正比，也和碰撞器壁的外层和内部分子的密度成正比，也和碰撞器壁的外层分子的密度成正比，即分子的密度成正比，即
7、 设其比例系数为设其比例系数为 a，则上式可写成，则上式可写成 p内内 n p内内 a n V()2则则 p p实实 +a ()2Vn V()2 实际气体分子自身体积不能忽略，实际气体的体积大实际气体分子自身体积不能忽略，实际气体的体积大于理想气体，气体分子自身体积与气体的物质的量有关，于理想气体，气体分子自身体积与气体的物质的量有关，设每摩尔气体分子的体积为设每摩尔气体分子的体积为b dm3/mol，对于，对于n mol 实际实际气体则有：气体则有：V V实实 nb 所以，所以，理想气体方程可以写理想气体方程可以写为：为：p 实实+a(n/V)2 V实实 nb nRT 范德华方程范德华方程
8、a、b 称为气体的范德华常数称为气体的范德华常数 a 和和 b 的值越大，实际气体偏离理想气体的程度越大。的值越大，实际气体偏离理想气体的程度越大。213 混合气体的分压定律混合气体的分压定律 混合气体混合气体：由两种或两种以上的，相互之间不发：由两种或两种以上的，相互之间不发生反应的气体混合在一起组成的体系。生反应的气体混合在一起组成的体系。组分气体：混合气体中的每一种气体组分气体：混合气体中的每一种气体 混合气体的物质的量为混合气体的物质的量为 n，各组分气体的物质的量各组分气体的物质的量 为为 ni 则则iinn1.道尔顿理想气体分压定律道尔顿理想气体分压定律 对于双组分体系，对于双组分
9、体系，T，V 一定时一定时 PA PB PA+PB nA nB nA+nBpA nART/V pB nBRT/V p总总 pA +pB 对于多组分体系对于多组分体系 pi niRT/V总总 在温度和体积恒定时，在温度和体积恒定时，混和气体的总压力等于各混和气体的总压力等于各组分气体分压力之和，组分气体分压力之和，某组分气体的分压力等于该气某组分气体的分压力等于该气体单独占有总体积时所表现的压力。体单独占有总体积时所表现的压力。p pi ni RT/V nRT/V n：混合气体总的物质的量：混合气体总的物质的量 pi /p ni /n or pi ni p/n xi p123iip pppp2.
10、分体积定律分体积定律(1880E.H.Amage)p，T 一定时一定时 p，VA p，VB p，VA+VB pVA nA RT pVB nB RT V总总 VA +VB 在恒温恒压下，某组分的分体积等于该组分产生与在恒温恒压下，某组分的分体积等于该组分产生与混合气体相同的压力时所占据的体积。混合气体相同的压力时所占据的体积。nA+nBnBnA例例 23 某温度下，将某温度下，将 2 105 Pa 的的 O2 3 dm3 和和 3 105 Pa 的的 N2 1 dm3 充入充入 6 dm3 的真空容器中，求的真空容器中，求 混合气体的各组分的分压及总压。混合气体的各组分的分压及总压。解：解：O2
11、 p1 2 105 Pa V1 3 dm3 p2?V2 6 dm3 O2 的分压：的分压：p(O2)p1V1/V2(2 105 3/6)Pa 1 105 Pa 同理同理 N2 的分压：的分压：p(N2)(31051/6)Pa 0.5 105 Pa 混合气体的总压力混合气体的总压力 p(总总)p(O2)+p(N2)(1105+0.5105)Pa 1.5 105 Pa 例例 24 制取氢气时，在制取氢气时，在 22 和和 100.0 kPa 下，下，用排用排水集气法收集到气体水集气法收集到气体 1.26 dm3，在此温度下水的蒸气，在此温度下水的蒸气压为压为 2.7 kPa，求所得氢气的质量。，求
12、所得氢气的质量。解：由此法收集到的是氢气和水蒸气的混合气体解：由此法收集到的是氢气和水蒸气的混合气体,则其中水蒸气的分压则其中水蒸气的分压 p(H2O)2.7 kPa 那么那么 p(H2)100 kPa 2.7 kPa 97.3 kPa 由由 pi V总总 ni RT ni piV总总/(RT)97.3 103 1.26 103/(8.314 295)mol 0.05 mol 故所得氢气的质量为故所得氢气的质量为 2 g mol 1 0.05 mol 0.1 g 214 气体扩散定律气体扩散定律 气体扩散定律气体扩散定律：同温同压下气态物质的扩散速度与其：同温同压下气态物质的扩散速度与其密度的
13、平方根成反比密度的平方根成反比(Graham，1831)。由理想气体状态方程推得由理想气体状态方程推得:Mr=m/V RT/P 同温同压下，气体的扩散速度与其相对分子质量的同温同压下，气体的扩散速度与其相对分子质量的平方根成反比。平方根成反比。ABBAuu()()r BABr AMM Mr RT pABBAuu ui：扩散速度：扩散速度i：表示密度：表示密度 同温同压下，同温同压下，气体的密度与其相气体的密度与其相对分子质量对分子质量M成正成正比，因此：比，因此：215 气体分子的速率分布和能量分布气体分子的速率分布和能量分布1.气体分子的速率分布气体分子的速率分布 :单位速率间隔内分子的数目
14、。单位速率间隔内分子的数目。N：代表：代表间隔内间隔内分子的数目分子的数目u:代表代表间隔内间隔内分子的运动速率分子的运动速率Nu 对于指定状态的宏观体系，它的各种分布所拥有的微对于指定状态的宏观体系，它的各种分布所拥有的微观状态数大小不一，其中必有一种分布所包含的微观状态观状态数大小不一，其中必有一种分布所包含的微观状态数最多或出现的几率最大，称为最可几分布。在统计热力数最多或出现的几率最大，称为最可几分布。在统计热力学中，我们研究体系的平衡性质，总是引用最可几分布的学中，我们研究体系的平衡性质，总是引用最可几分布的结果。结果。速率大的分子少；速率速率大的分子少；速率小的分子也少；速率居中的
15、小的分子也少；速率居中的分子较多分子较多。气体分子的速率分布气体分子的速率分布up：最可几速率：最可几速率 气体分子中具有气体分子中具有 up 这种速率的分子数目最多，这种速率的分子数目最多，在分子总数中占有的比例最大在分子总数中占有的比例最大。不同温度下的气体分子运动速率的分布曲线不同温度下的气体分子运动速率的分布曲线 T2 T1 温度升高时，气体分子的运动速率普遍增大，温度升高时，气体分子的运动速率普遍增大，具有较高速率的分子的分数提高，分布曲线右移。具有较高速率的分子的分数提高，分布曲线右移。气体分子的能量分布气体分子的能量分布 2.气体分子的能量分布气体分子的能量分布 00EiRTEN
16、feN气体分子的能量分气体分子的能量分布的近似计算公式布的近似计算公式 式中：式中：E0 是某个特定的能量数值，是某个特定的能量数值，N 为分子的为分子的总数，总数，Ni 为能量大于为能量大于 E0 的分子数。的分子数。f E0=Ni/N 表示能量大于表示能量大于 E0 的分子数占分子总的分子数占分子总数的分数。从式中可以看出数的分数。从式中可以看出E0 越大，越大，f E0 越小。越小。该公式在讨论化学反应速率时十分重要。该公式在讨论化学反应速率时十分重要。从速率分布函数的图象可以说明气体分子的速从速率分布函数的图象可以说明气体分子的速率分布规律。在气体中，具有很大速率或很小速率率分布规律。
17、在气体中，具有很大速率或很小速率的分子数为少，而具有中等速率的分子数很多。的分子数为少，而具有中等速率的分子数很多。当温度升高时，分布曲线向速率大的方向移动，当温度升高时，分布曲线向速率大的方向移动，分子速率趋向平均化。分子速率趋向平均化。除了温度因素外，分子本身的质量也影响分子的除了温度因素外，分子本身的质量也影响分子的速度。分子质量越大，分子的速率越小，分布曲线就速度。分子质量越大，分子的速率越小，分布曲线就会向速率小的方向移动。会向速率小的方向移动。2-1-6 气体的液化气体的液化 临界常数临界常数 气体变成液体的过程叫做液化或凝聚。气体变成液体的过程叫做液化或凝聚。液化的条件是降温或同
18、时加压。液化的条件是降温或同时加压。降温可以减小液体的饱和蒸气压；加压可以减小降温可以减小液体的饱和蒸气压；加压可以减小气体分子间的距离，有利于增大分子间的作用力。气体分子间的距离，有利于增大分子间的作用力。单纯采用降温的方法可以使气体液化；如果单纯单纯采用降温的方法可以使气体液化；如果单纯采用加压的方法，气体则不能液化。采用加压的方法，气体则不能液化。加压下使气体液化所需的一定温度称为临界温度，加压下使气体液化所需的一定温度称为临界温度，用用TC表示。表示。在临界温度时，使气体液化所需的最低压强，称在临界温度时，使气体液化所需的最低压强，称为临界压强，用为临界压强，用PC 表示。表示。而在临
19、界温度和临界压强下，而在临界温度和临界压强下，1mol 气态物质所占气态物质所占有的体积，称为临界体积，用有的体积，称为临界体积，用VC 表示。表示。Tc,Pc,Vc同称为临界常数。同称为临界常数。熔、沸点很低的物质如熔、沸点很低的物质如H2、N2、O2等这些非极性等这些非极性分子，由于分子间作用力很小，其临界温度都很低，分子，由于分子间作用力很小，其临界温度都很低，难以液化。难以液化。强极性气体分子，如强极性气体分子，如H2O、NH3等，因具有较大的等，因具有较大的分子间作用力而比较容易液化。分子间作用力而比较容易液化。气态物质处在临界温度、临界压强和临界体积的气态物质处在临界温度、临界压强
20、和临界体积的状态下，称为临界状态。状态下，称为临界状态。临界状态是不稳定的状态。这种状态下，气体和临界状态是不稳定的状态。这种状态下，气体和液体之间的性质差别将消失，两者之间的界面将消失。液体之间的性质差别将消失，两者之间的界面将消失。特点：特点：较方便，实验室最常用；但由于体积受温度较方便，实验室最常用；但由于体积受温度的影响，使用时要指明温度。的影响，使用时要指明温度。2.质量摩尔浓度质量摩尔浓度:溶质溶质 B 的物质的量除以溶剂的物质的量除以溶剂 A 的质的质 量，用符号量，用符号 m 表示，表示，SI 单位是单位是 mol/kg。特点：与温度无关，可用于沸点及凝固点的计算。特点：与温度
21、无关，可用于沸点及凝固点的计算。cB nBVSI 单位：单位：mol m322 液体和溶液液体和溶液221 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 1.物质的量浓度物质的量浓度:溶质溶质 B 的物质的量除以混合物的体的物质的量除以混合物的体2.积，即积，即 1 m3 溶液中所含的溶质的物质的量，用溶液中所含的溶质的物质的量，用 cB 表示。表示。mB nBmA3.质量分数质量分数 溶质溶质 B 的质量与混合物质量之比。的质量与混合物质量之比。4.摩尔分数摩尔分数 溶质和溶剂都用溶质和溶剂都用 mol 表示，溶质的物质的量占全表示，溶质的物质的量占全部溶液的物质的量的分数，用部溶液的物质的量的分数
22、，用 xB 表示。表示。wB mBm总总wB：SI 单位为单位为 1nBxB n总总 对于多组分体系：对于多组分体系：B(B)1x5.质量摩尔浓度与摩尔分数之间的关系质量摩尔浓度与摩尔分数之间的关系 稀溶液中稀溶液中 x溶剂溶剂 x溶质溶质 则则 xB n溶质溶质 n溶质溶质 n溶质溶质+n溶剂溶剂 n溶剂溶剂 对于水溶液对于水溶液，当，当 n溶剂溶剂 1000 g/(18 g/mol)55.6 mol 时，时，n溶质溶质 m溶质溶质 （质量摩尔浓度中溶质的物质的量）质量摩尔浓度中溶质的物质的量）即即 x溶质溶质 n溶质溶质/n溶剂溶剂 m溶质溶质/55.6 令令 k 1/55.6，则则 x溶
23、质溶质 km 稀溶液中，溶质的摩尔分数与其质量摩尔浓度成稀溶液中，溶质的摩尔分数与其质量摩尔浓度成正比。正比。222 饱和蒸汽压饱和蒸汽压2-1 液体的蒸发液体的蒸发（1）蒸发过程）蒸发过程 当液体分子运动到接近液体表面并且具有适当的当液体分子运动到接近液体表面并且具有适当的运动方向和足够大的动能时，它可以挣脱邻近分子的运动方向和足够大的动能时，它可以挣脱邻近分子的引力，逃逸到液面上方的空间变为蒸气分子的过程。引力，逃逸到液面上方的空间变为蒸气分子的过程。（2）饱和蒸气压）饱和蒸气压 当液体蒸发速度与凝聚速度相等时，系统达到一当液体蒸发速度与凝聚速度相等时，系统达到一种动态平衡，液面上方单位空
24、间里的蒸气分子数目不种动态平衡，液面上方单位空间里的蒸气分子数目不再增多，我们称这时的蒸气为饱和蒸气。饱和蒸气所再增多，我们称这时的蒸气为饱和蒸气。饱和蒸气所产生的压强叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。产生的压强叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。液体的饱和蒸气压是液体的重要性质，它仅与液体液体的饱和蒸气压是液体的重要性质，它仅与液体 的本质和温度有关，与液体的量以及液面上方空间的本质和温度有关，与液体的量以及液面上方空间 的体积无关。的体积无关。液体的饱和蒸气压属于液相和气相之间的相平衡：液体的饱和蒸气压属于液相和气相之间的相平衡：液体液体 气体气体 达到平衡后，如果液体上方空间变大而蒸气压小达到平衡后，
25、如果液体上方空间变大而蒸气压小于于P，则平衡右移，液体汽化，直到蒸气压等于，则平衡右移，液体汽化，直到蒸气压等于P时，时，重新实现平衡，如果液体上方空间变小而蒸气压大于重新实现平衡，如果液体上方空间变小而蒸气压大于P，则平衡左移。所以，则平衡左移。所以液体的饱和蒸气压与液面上方液体的饱和蒸气压与液面上方空间的体积无关。空间的体积无关。蒸发蒸发凝聚凝聚 在相同温度下，若液体分子之间的引力强，液体分在相同温度下，若液体分子之间的引力强，液体分 子难以逃逸出液面，蒸气压就低；反之，蒸气压就子难以逃逸出液面，蒸气压就低；反之，蒸气压就 高。高。溶液的蒸气压低于纯溶剂溶液的蒸气压低于纯溶剂拉乌尔定律拉乌
26、尔定律(F.M.Raoult)在一定的温度下，难在一定的温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂的摩尔分数的乘积与溶剂的摩尔分数的乘积 p pA0 XA222 饱和蒸汽压饱和蒸汽压 1.纯溶剂的饱和蒸汽压纯溶剂的饱和蒸汽压 H2O(l)H2O(g)在一定的温度下，液体与蒸气达到平衡时，水蒸在一定的温度下，液体与蒸气达到平衡时，水蒸气压力最大，称饱和蒸气压，用气压力最大，称饱和蒸气压，用 p p 表示表示.蒸发蒸发凝聚凝聚pT乙醚乙醚乙醇乙醇水水A.同一液体，温度越高，蒸气压同一液体，温度越高，蒸气压 越大。越大。B.与物质的本性有
27、关：同一温度与物质的本性有关：同一温度 下，易挥发液体蒸气压大。下，易挥发液体蒸气压大。C.液体的蒸气压与气相的体积及液体的蒸气压与气相的体积及 液相的量无关。液相的量无关。此式为克劳修斯此式为克劳修斯-克拉贝龙克拉贝龙（Clansius-Clapeyron）方程方程 若已知某液体在某两个温度下的蒸气压，则可利用若已知某液体在某两个温度下的蒸气压，则可利用此方程计算出此两个温度范围内的蒸发热此方程计算出此两个温度范围内的蒸发热；若已知某液体的蒸发热和某一温度下的蒸气压，则若已知某液体的蒸发热和某一温度下的蒸气压，则可计算出另一个温度下的蒸气压；可计算出另一个温度下的蒸气压；在已知外界大气压强的
28、前提下，也可以计算出液体在已知外界大气压强的前提下，也可以计算出液体的沸点。的沸点。P2P1T2 T1T2 T1（）2.30RDHDHvaplg =223 非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性 溶液的性质与哪些因素有关？溶液的性质与哪些因素有关？导电性、酸碱性、氧化还原性导电性、酸碱性、氧化还原性与物质的本性有关。与物质的本性有关。蒸气压下降、凝固点、沸点、渗透压蒸气压下降、凝固点、沸点、渗透压只与溶质的数只与溶质的数 量有关，而与溶液的本性无关，称为溶液的依数性。量有关，而与溶液的本性无关，称为溶液的依数性。A A-水线水线 B B 溶液线溶液线 AB 冰线冰线水、溶液和冰的水、溶液
29、和冰的蒸气压温度图蒸气压温度图AA，BB，3.1 溶液的蒸汽压下降溶液的蒸汽压下降（lowering of the vapor pressure of the solvent）在液体中加入任何一种难挥发的物质时，液体的蒸汽在液体中加入任何一种难挥发的物质时，液体的蒸汽压便下降，在同一温度下，纯溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压便下降，在同一温度下，纯溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压之差，称为溶液的蒸汽压下降（压之差，称为溶液的蒸汽压下降（D D p）同一温度下，由于溶质的加入，使溶液中单位体积溶同一温度下，由于溶质的加入，使溶液中单位体积溶剂蒸发的分子数目降低，逸出液面的溶剂分子数目相剂蒸发的分子数目降低，逸出液面
30、的溶剂分子数目相应减小应减小,因此在较低的蒸汽压下建立平衡，即溶液的因此在较低的蒸汽压下建立平衡，即溶液的蒸汽压比溶剂的蒸汽压低。蒸汽压比溶剂的蒸汽压低。在一定的温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气在一定的温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值压下降值 p 与溶质的摩尔分数成正比与溶质的摩尔分数成正比(F.M.Raoult 定律的另一种表述定律的另一种表述)。适用范围适用范围:难挥发，难挥发，非电解质，稀溶液非电解质，稀溶液。1 蒸气压下降蒸气压下降D D p pA0 XB p pAo XABAABAXPPXPP)1(1BAXXBAAXPPP式中式中 P：溶液的蒸气压：溶液的蒸气压P0A：纯
31、溶剂的蒸气压：纯溶剂的蒸气压XA：溶剂的摩尔分数溶剂的摩尔分数在稀溶液中在稀溶液中:若以水为溶剂若以水为溶剂:则则1000g水中水中ABBABBnnnnnXnAnB51.5501.181000mmnnXABB m为溶质为溶质 B 的质量摩尔浓度的质量摩尔浓度 蒸气压下降，正比于稀溶液中溶质的质量摩尔浓度蒸气压下降，正比于稀溶液中溶质的质量摩尔浓度mKmmPPAD51.55 水、溶液和冰的水、溶液和冰的 蒸气压温度图蒸气压温度图 A A-水线水线 B B 溶液线溶液线 AB 冰线冰线AA，BB，从图中可以看出：溶液的蒸气压下降，必然会从图中可以看出：溶液的蒸气压下降，必然会引起溶液沸点的升高、凝
32、固点降低。引起溶液沸点的升高、凝固点降低。2 沸点升高沸点升高 当液体蒸气压力等于外界的压力时，液体沸腾，当液体蒸气压力等于外界的压力时，液体沸腾，此时的温度称为该液体的沸点。而低于此温度下的汽此时的温度称为该液体的沸点。而低于此温度下的汽化，仅限于在液体表面上进行，称为蒸发。化，仅限于在液体表面上进行，称为蒸发。由于同一由于同一液体的沸点受外界压强的影响，液体的沸点受外界压强的影响，当外压当外压为为 101.3 k Pa 时，将液体的沸点定为正常沸点。时，将液体的沸点定为正常沸点。(1)液体的沸点液体的沸点(2)影响沸点高低的因素影响沸点高低的因素u 与物质的本性有关，在一定的外压下，易挥发
33、的与物质的本性有关，在一定的外压下，易挥发的液体沸点低；液体沸点低；u 对于同一物质，沸点与外压有关，外压越大，沸对于同一物质，沸点与外压有关，外压越大，沸点越高；点越高；u 外压一定时，纯净物具有固定的沸点。外压一定时，纯净物具有固定的沸点。(3)溶液的沸点升高溶液的沸点升高 难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高值与溶液中难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高值与溶液中溶质的质量摩尔浓度成正比。溶质的质量摩尔浓度成正比。Kb:溶剂沸点升高常数，只与溶剂的种类有关，溶剂沸点升高常数，只与溶剂的种类有关，与与溶质无关溶质无关，对于不同的溶剂有着不同的，对于不同的溶剂有着不同的Kb值，单位是值，单位是 K
34、kg mol-1。D DTb kb m 3 溶液的凝固点溶液的凝固点(Freezing point)一定外压下，物质的固相与其液相达成平衡时的一定外压下，物质的固相与其液相达成平衡时的温度。温度。(1)液体的凝固点液体的凝固点 H2O(l)H2O(g)蒸发蒸发凝聚凝聚正常凝固点正常凝固点:101 kPa下纯液体和其固相平衡时的温度。下纯液体和其固相平衡时的温度。难挥发性非电解质稀溶液难挥发性非电解质稀溶液凝固点（凝固点（冰点）降低的冰点）降低的数值，与其蒸气压降低的数值成正比数值，与其蒸气压降低的数值成正比。(2)溶液的凝固点下降：溶液的凝固点下降：kf:摩尔凝固点降低常数，也是与溶剂有关，与
35、摩尔凝固点降低常数，也是与溶剂有关，与溶质无关的常数，单位溶质无关的常数，单位 K kg mol-1。Tf kf m kf nB/mA kf mB/(MB mA)利用此式可以测定溶质的摩尔质量。利用此式可以测定溶质的摩尔质量。Tf kfm 3 渗透压渗透压 渗透现象和渗透压渗透现象和渗透压 1885年年，vant Hoff 把这些实验数据通过归纳、把这些实验数据通过归纳、比较，发现稀溶液的渗透压定律与理想气体定律相比较，发现稀溶液的渗透压定律与理想气体定律相似，可表述为似，可表述为n RTV pn RTVmRTcRT p式中式中:p p 是是 kPa，T 用用 K，V 是摩尔体积，是摩尔体积，
36、n/V 是物质的量（摩尔）浓度，是物质的量（摩尔）浓度，R 用用 8.31 kdm-3mol-1K-1 小小 大大 稀溶液稀溶液 浓溶液浓溶液理理 解解 渗透方向渗透方向 等渗溶液等渗溶液 渗透能力相同的溶液渗透能力相同的溶液 反渗透作用反渗透作用 溶剂溶剂 溶液溶液依数性使用范围依数性使用范围:难挥发非电解质稀溶液难挥发非电解质稀溶液 对于难挥发非电解质浓溶液或电解质溶液，这些对于难挥发非电解质浓溶液或电解质溶液，这些现象同样存在，但不再符合依数性的定量规律。现象同样存在，但不再符合依数性的定量规律。4.稀溶液依数性的应用稀溶液依数性的应用a.测定分子的摩尔质量测定分子的摩尔质量b.b.制做
37、防冻剂和制冷剂制做防冻剂和制冷剂c.配制等渗输液配制等渗输液d.d.“反渗透技术反渗透技术”应用应用例例 2-5 在在 26.6 g CHCl3 中溶解中溶解 0.402 g 难挥发性非难挥发性非电解质溶质，所得溶液的沸点升高了电解质溶质，所得溶液的沸点升高了0.432 K，三氯，三氯甲烷的沸点升高常数甲烷的沸点升高常数 Kb=3.63 Kkg mol-1，求该溶，求该溶质的平均分子质量质的平均分子质量 Mr。解：由解：由 Tb kb m 解得解得110.4320.1193.63bbTKmmol kgKK kg molD因为因为100026.6WmM所以所以10000.402 1000/127
38、/26.60.119 26.6WMg molg molm例例 26 为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点下降到下降到 253 K，则在每，则在每 1000 g 水中应加入甘油多少克？水中应加入甘油多少克？解：解：Tf (273-253)K 20 Km Tf/kf 20 K/1.8 Kkgmol-1 10.75 molkg-1根据题意，根据题意，1000 g 水中应加水中应加 10.75 mol甘油，甘油的甘油，甘油的摩尔质量为摩尔质量为 92 g/mol。所以加入甘油的质量为所以加入甘油的质量为 92 g/mol 10.75 mol 989 g
39、2-3 固固 体体 3-1 晶体与非晶体晶体与非晶体（1）宏观特征）宏观特征 通常人们说的通常人们说的“固体固体”可分为晶态和非晶可分为晶态和非晶态态两大类。晶态物质即晶体，是真正意义上的固两大类。晶态物质即晶体，是真正意义上的固体。体。在宏观上晶体有别于橡胶、玻璃、琥珀、在宏观上晶体有别于橡胶、玻璃、琥珀、树脂、沥青等非晶态物质（有时也称为无定形树脂、沥青等非晶态物质（有时也称为无定形物质）物质）。3-1 晶体与非晶体晶体与非晶体（2）晶体的本质特征是它的）晶体的本质特征是它的“自范性自范性”即：晶体即：晶体能能 够自发地呈现一定的规则且表现出多面体的够自发地呈现一定的规则且表现出多面体的
40、外形。而非晶态物质则没有外形。而非晶态物质则没有“自范性自范性”。晶体与非晶体的不同点是：晶体与非晶体的不同点是：（a）晶体有固定的外形，非晶体没有。晶体有固定的外形，非晶体没有。（b）晶体有固定的熔点，非晶体没有。）晶体有固定的熔点，非晶体没有。（c）晶体有各向异性，非晶体则是各向同性的。）晶体有各向异性，非晶体则是各向同性的。3-2 晶体的外形晶体的外形 七大晶系七大晶系3-3 晶体的内部结构晶体的内部结构 晶体的外形是晶体内部结构的反应，是构成晶体的质晶体的外形是晶体内部结构的反应，是构成晶体的质点（离子、原子或分子）在空间有一定规律的点上排点（离子、原子或分子）在空间有一定规律的点上排
41、列的结果。列的结果。这些有规律的点称为空间点阵，空间点阵中的每一个这些有规律的点称为空间点阵，空间点阵中的每一个点都叫做结点。点都叫做结点。物质的质点排列在结点上则构成晶体。物质的质点排列在结点上则构成晶体。晶格是实际晶体所属点阵结构的代表，实际晶体虽有晶格是实际晶体所属点阵结构的代表，实际晶体虽有千万种，但就其点阵形式而言，只有十四种，即下面千万种，但就其点阵形式而言，只有十四种，即下面的十四种晶格。的十四种晶格。3-3 晶体的内部结构晶体的内部结构（1）十四种晶格十四种晶格 三斜三斜P 单斜单斜P 单斜单斜C 正交正交P 正交正交C 正交正交I 正交正交F 四方四方P 四方四方I 三方三方
42、R 六方六方H 立方立方P 立方立方I 立方立方F十四种晶格十四种晶格立方晶格有三种形式立方晶格有三种形式（1）符号）符号 P 表示不带心的简单晶格表示不带心的简单晶格（2）符号）符号 I 表示体心表示体心（3）符号）符号 F 表示面心表示面心符号符号 C 表示底心表示底心三方、六方和三斜都不带心，它们都只有三方、六方和三斜都不带心，它们都只有 一种形式。一种形式。符号符号 R 和和 H 分别表示三方和六方点阵分别表示三方和六方点阵（2）晶胞）晶胞晶胞是晶体的代表，是晶体中的最小单位。晶胞晶胞是晶体的代表，是晶体中的最小单位。晶胞并置起来，则得到晶体。并置起来，则得到晶体。晶胞的代表性体现在以
43、下两个方面：晶胞的代表性体现在以下两个方面：一是代表晶一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素体具有相同的对称元素 对称轴，对称面和对对称轴，对称面和对称中心称中心)。晶胞是具有上述代表性的体积最小、直角最多的晶胞是具有上述代表性的体积最小、直角最多的平行六面体。平行六面体。NaCl的晶胞的晶胞 CsCl的晶胞的晶胞 ZnS的晶胞的晶胞 （2）晶胞）晶胞 晶胞中质点数目的确定（以立方晶胞为例）晶胞中质点数目的确定（以立方晶胞为例）位于体心的质点数目为位于体心的质点数目为 n1=n 位于面心上的质点数目为位于面心上的质点数
44、目为 61/2=3 位于顶点上的质点数目为位于顶点上的质点数目为 81/8=1 位于棱边上的质点数目为位于棱边上的质点数目为 121/4=3 晶胞中质点数目的确定（以立方晶胞为例）晶胞中质点数目的确定（以立方晶胞为例）例如：在例如：在CsCl晶胞中位于体心的质点是晶胞中位于体心的质点是 1 个个 Cs+，位于顶点的质点是，位于顶点的质点是8个个Cl-，因此，因此 Cs+：Cl-=1：1 在在NaCl晶胞中体心的质点是晶胞中体心的质点是1个个Na+，位于，位于 十二条棱边上还有十二条棱边上还有12个个Na+，晶胞中晶胞中Na+的数目为的数目为 1+121/4=4 晶胞中晶胞中Cl-的数目为的数目
45、为 81/8+61/2=4。Na+：Cl-=4：4=1：1。因此因此NaCl晶胞的成分就代表了晶胞的成分就代表了NaCl晶体。晶体。点阵，点阵，英文名称：（英文名称：（lattice）为集中反映晶体结构的周期性而引入的一个概念。为集中反映晶体结构的周期性而引入的一个概念。按连结其中任意两点的向量平移后能够复原的一组按连结其中任意两点的向量平移后能够复原的一组点。这一定义包含三层意思；点。这一定义包含三层意思；(1)点阵在空间分布上是无限伸展的，即点阵中所含有点阵在空间分布上是无限伸展的，即点阵中所含有的点数是无限的；的点数是无限的；(2)连接点阵中任意两点可得一向量，将此向量按任意连接点阵中任
46、意两点可得一向量，将此向量按任意方向平移，若向量的一端落在任一点时，它的另一方向平移，若向量的一端落在任一点时，它的另一端必定落在点阵中另一点上；端必定落在点阵中另一点上；(3)每个点阵点都具有相同的周围环境。每个点阵点都具有相同的周围环境。晶体结构最基本的特点是晶体结构最基本的特点是原子、离子原子、离子或或分子分子在在空间排布上具有周期性。为了更好地描述这种周期空间排布上具有周期性。为了更好地描述这种周期性规律，将晶体中按一定周期重复出现的最基本的性规律，将晶体中按一定周期重复出现的最基本的部分部分(见见“结构基元结构基元”)抽象为一个几何点，不考虑周抽象为一个几何点，不考虑周期中所包含的具
47、体内容，集中反映周期重复的方式，期中所包含的具体内容，集中反映周期重复的方式，如此抽象出来的一组点，在三维空间中也必定呈现如此抽象出来的一组点，在三维空间中也必定呈现周期性重复，从而构成一个点阵。因此，晶体结构周期性重复，从而构成一个点阵。因此，晶体结构是一种点阵结构。是一种点阵结构。需要特别指出，晶体结构是具体的，而点阵是需要特别指出，晶体结构是具体的，而点阵是抽象的。抽象的。素晶胞，符号素晶胞，符号P，是晶体微观空间中的最小单，是晶体微观空间中的最小单位，不可能再小。位，不可能再小。素晶胞中的原子集合相当于晶体素晶胞中的原子集合相当于晶体微观空间中的原子作周期性平移的最小集合，叫做微观空间
48、中的原子作周期性平移的最小集合，叫做结构基元。复晶胞是素晶胞的多倍体，分为：结构基元。复晶胞是素晶胞的多倍体，分为：体心晶胞（体心晶胞（2倍体），符号倍体），符号 I；面心晶胞（面心晶胞（4倍体），符号倍体），符号 F；底心晶胞（底心晶胞（2倍体）三种。倍体）三种。2 3 固体固体晶体类型晶体类型离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体代表物质代表物质NaCl金刚石，金刚石，SiO2I2,干冰，大多数有机物干冰，大多数有机物金属，合金金属，合金粒子间作用力粒子间作用力离子键离子键共价键共价键分子间力，氢键分子间力，氢键金属键金属键熔沸点熔沸点较高较高很高很高较低较低较高
49、较高挥发性挥发性低低无无高高低低硬度硬度较大而脆较大而脆大而脆大而脆较小较小多数较大多数较大导电、导热性导电、导热性热的不良导热的不良导体，熔融和体，熔融和溶于水可导溶于水可导电电非导电非导电(热热)体体非导电非导电(热热)体，不绝对，体，不绝对，有些有机物可以导电有些有机物可以导电(合合成金属成金属)良导电良导电(热热)体体溶解性溶解性极性溶剂极性溶剂不溶于一般溶剂不溶于一般溶剂符合相似相容原理符合相似相容原理不溶于一般溶剂不溶于一般溶剂机械加工性机械加工性不良不良不良不良不良不良良好的延展性和良好的延展性和机械加工性能机械加工性能应用应用电解质，耐电解质，耐火材料火材料半导体，硬质材半导体，硬质材料料溶剂，绝缘材料溶剂，绝缘材料机械制造机械制造 第二章第二章 化学基础知识化学基础知识 P2627 总结与思考题：总结与思考题：4、5、6作业：作业：2、3、6、8、12、14、15、16、17。
