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气体和溶液

多相体系的一个特征是各个相之间存在界面,如水和油为两 相。大气中如有尘埃为两相,如果没有,则构成一个相。
2、水的相图
水的蒸汽压曲线图:液体分子无规则的运动,当一个液体 分子运动到接近液体表面并且具有适当的方向和足够的动能时, 可以挣脱临近分子间的吸引力,逃逸到液面上的空间变为蒸汽 分子,显然,加热增加水分子的动能 …… 液面上蒸气所产生 的压力叫蒸气压,水的饱和蒸气压与温度有关,同理,冰也会 产生蒸气压。
这里还需说明的是,上述溶液中溶质是难挥发 性的,如果溶质、溶剂都有挥发性,只要两者不发 生作用,(即理想溶液),定律同样适用。 p = pA + pB = pA0 xA + pB0xB
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2.非电解质稀溶液的依数性
沸点升高和凝固点下降 B 101.3 kPa 760mmHg
水蒸气的混合气体。在恒温条件下把混合气体压缩
为原体积的一半,求混合气体的总压。
(已知在373 K时苯的饱和蒸气压为 1.74×105 Pa)
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§1-2 水、溶液
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一、水的相图
1、相的概念
物理性质和化学性质完全相同的均匀的部分称为相。
一个点:三相点,是冰、水、蒸气三相同时存在时的平衡状
态,三相点是指纯水在其饱和蒸气压下的凝固点(273.16 K), 不同于通常所说的水的凝固点( 273.15 K) — 在 标准大气压下, 被空气饱和的水和冰的平衡温度。 任何物质都有自己特征的三相点,若温度、压力稍有改变,则 三相平衡遭到破坏。
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解:查表知294 K 时水的饱和蒸气压 pH O = 2.49×103 Pa ( 18.6 mmHg) 2 pO = ? MO = 0.48×6.24×104×294 / (?×377) = 32.1
2 2
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练习题1
一敞口烧瓶在 280 K时所盛的气体,须加热到什么温 度时才能使其 1/3 逸出瓶外?源自一内容 下一内容 回主目录返回
一、水的相图
速 度
蒸发速度





纯水的蒸汽压
时间
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一、水的相图
p
B
液态 固态 O 气态 C
A
当将冰、水 及蒸气随温 度、压力变 化而状态发 生变化的关 系用图表示 时,称为水 的相图。 T
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对N2:VN2 = (pN2 / p总)V总 =(2.22×104 /6.89×104) ×0.3 = 0.097 L 同理:对O2 :VO2 = (pO2 / p总)V总 =(4.67×104 /6.89×104) ×0.3 = 0.203 L
即分体积并不一定是混合前气体的体积。
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一、水的相图
对于水的相图的三点说明:
a、适用于纯水体系 b、纵坐标上的压力,既是水的蒸汽压,又 是所承受的外压。 c、标度不均匀为示意图。
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一、水的相图 相图的物理意义:
三条线: 分别表示水和蒸气、冰和蒸气、冰和水在不同T处于
平衡时的蒸气压。线上表明同时存在两相(两相平衡线)
第一章 气体和溶液
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§ 1-1 气体
1.理想气体的假定:
气体分子只是一个几何点,只有位置而无体积,且气 体分子之间无相互作用力,是一种人为的气体模型。 从研究结果亦知:低压高温下的实际气体性质非常接 近于理想气体,这时分子间距大,容积大大超过分子本身 所占的体积,故分子本身体积可以相对忽略,同时分子间 吸引力很小。
在稀溶液中,xA = nA /(nA + nB) p = pBo (nA / nB)
若溶液的质量摩尔浓度为m, 即 nA = m nB = 1000 / MB 代入上式得: p = pBo · mMB /1000 = K m
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2.非电解质稀溶液的依数性
故可得出结论:在一定的温度下,难挥发的非电解 质稀溶液蒸气压的下降值近似的与溶液的质量 摩尔浓度成正比。
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2.非电解质稀溶液的依数性
蒸气压下降 - Raoult定律
蒸气压: 在一定的温度下,水面上(或溶剂表面)蒸气浓度达到平 衡时的压力
pBo
pB
纯水的蒸气压和溶液的蒸气压示意图 当 V 蒸发 =V 凝聚 时,水面上的蒸气压即为水的蒸气压。且 pBo > pB
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§ 1-1 气体
3. 混合气体分压定律(适用于理想气体)
理想气体状态方程式不仅适用于单一气体,而 且也适用于混合气体,这是因为混合气体中的各组 分气体若相互不发生化学反应,则如同单独存在一 样,混合物非常均匀,都充满整个容器。1801年, Dalton指出,在混合气体中总压力等于各组分气体 的分压力之和。分压力是指恒温时,每一种气体单 独占据整个混合气体的容积时所呈现的压力,这就 是Dalton分压定律。
练习题2 (p12) 在273 K和1.013105 Pa下,将1.0 L干燥的空气缓慢通 过甲醚液体,在此过程中液体损失 0.0335 g。求甲醚 在273 K时的饱和蒸气压。
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练习题3
373 K 时,在1.0 L容器中装入0.02 mol苯蒸气和0.02 mol
既然有分压力的概念,同样也有分体积的概念, 分体积的含义是指恒温下,某组分气体具有和混合气体相 同压力时所占的体积,这时 VT = V 1 + V2+ ……+ Vi ( T 、p总不变)
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由 pV = nRT
气体分数 Vi / V总 = ni / n总
因为 pi = p总· Xi
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二、溶液
1.溶液的浓度(在此指分子或离子分散体系)
2.非电解质稀溶液的依数性
3.胶体溶液
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1、溶液的浓度
(1) 以溶质和溶剂的质量比值来表示的浓度 a、质量百分比浓度 (和溶解度的差别:溶解度与T有关)
b、ppm、ppb、ppt浓度(分析化学中学)
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§ 1-1 气体
应用举例 2
将一定量的固体KClO3和MnO2混合物加热分解后,称得 其重量减少了 0.480 g ;同时测得用排水集气法收集起来的 O2的体积为 377 mL,而此时温度 294 K,压力 99591.5 Pa, 试计算O2的分子量。
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(2)“物质的量”来表示溶质含量的浓度
a、 摩尔分数 X = n质/(n 质 + n剂)
b、 质量摩尔分数
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2.非电解质稀溶液的依数性
人们发现,溶液的某些性质主要取决于其中所 含溶质粒子的浓度(即溶质的粒子数),而非溶质 本身的性质,这种性质称为依数性。依数性包括溶 液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压, 但当溶质是电解质,或虽是非电解质但溶液很浓时, 溶液的上述依数性规律就得不到遵守,故这里只讨 论非电解质稀溶液的依数性规律。
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二、溶液
某些物质以分子、原子或离子的状态分散于另一种物质中所 构成的均匀而稳定的体系叫溶液(或称为分散体系)。 固态溶液(合金等)分子或离子分散体系(粒径 <1 nm) 溶液 气态溶液(空气等) s 分散相 液态溶液 l 分散相 g 分散相 胶体分散体系(d:1-100 nm) 粗分散体系(d > 100 nm)
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§ 1-1 气体
R = pV/nT = 101325 Pa × 22400 L/ 1.0 mol × 273.15 K
= 8.314 Pa.m3.mol-1.K-1 n = W/M pV = W/MRT pM = dRT
(式中M为物质的摩尔质量)
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所以 …….
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§ 1-1 气体
应用举例 1
在298 K时,将压力为3.33×104 Pa的N2 0.2L 和压力为 4.67×104 Pa 的氧气 0.3L 移入 0.3L 真 空容器内,问混合气体中各组分气体分压力和 分体积和总压力各为多少?从答案中可以得到 什么结论?
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§ 1-1 气体
解:T = 298K 恒定,混合气体总体积0.3L 所以对N2 :由p1V1 = p2V2 pN2 = 3.33×104×(0.2/0.3) = 2.22×104 Pa 对O2:pO2 = 4.67×104×(0.3/0.3) = 4.67×104 Pa p总 = pN2 + pO2 = 6.89×104 Pa 求分体积,按照定义,该组分单独存在时的压力和混合气体总压力相等 时所占的体积。 根据piV总 = Vi p总
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2.非电解质稀溶液的依数性
从上图可知:沸点上升(t1 - 373),凝固点下降(273 – t2), 根据Raoult定律,难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高(△Tb) 或凝固点下降(△Tf)和溶液的质量摩尔浓度m成正比,而与溶质 的本性无关。 △Tb = Kb m Kb:溶剂的沸点上升常 数 △ T f = Kf m K f :溶剂凝固点下降常数
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