无机与分析化学第一章气体、溶液和胶体
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大学课件无机及分析化学-第一章气体溶液和胶体
性。在难挥发非电解质的稀溶液中，这些性质就表现得 更有规律。
1.溶液的蒸气压下降
第一章第二节
一定温度下，将纯溶剂放入密闭容器中，当溶剂蒸
发为气态溶剂的速度与气态溶剂凝聚成液态的速度相等
时，达到相平衡。此时
的气体称为饱和蒸气，
溶
其所具有的压力称为该
液 蒸
温度下液体的饱和蒸气
气 压
压(简称蒸气压)。 若在纯溶剂中加入
通常所说的溶液都是指液态溶液。
溶液由溶质和溶剂组成，被溶解的物质叫溶质，溶 解溶质的物质叫溶剂。
常把含量较少的组分称为溶质，含量较多的组分称 为溶剂。
一、溶液浓度的表示法
第一章第二节
1. 物质的量浓度 单位体积的溶液中所含溶质B的物质的量称为溶质B
的物质的量浓度。用符号cBcB表nV示B ，常用单位mol·L-1 。
ppb（十亿分浓度）：表示溶质的质量占溶液质量 的十亿分之几，即每kg溶液中所含溶质的g数。如：
1ppb：1g/1,000,000,000g溶液=1g溶质/1kg溶液。 8ppb：8g/1,000,000,000g溶液=8g溶质/1kg溶液。
例 题 1-1
第一章第二节
在100 mL水中，溶解17.1 g蔗糖(C12H22O11)，溶液 的密度为1.0638 g ·mL1，求蔗糖的物质的量浓度、质 量摩尔浓度、摩尔分数各是多少？
解： mA 20.40 0.40 20.00g
nB
0.40 M
（M 为相对分子质量）
bB
nB mA
0.40/M 20.00 103
20 M
Tf =Kf bB
即 0.207=1.86 20 M =180.0 M
3.溶液的凝固点下降
1.溶液的蒸气压下降
第一章第二节
一定温度下，将纯溶剂放入密闭容器中，当溶剂蒸
发为气态溶剂的速度与气态溶剂凝聚成液态的速度相等
时，达到相平衡。此时
的气体称为饱和蒸气，
溶
其所具有的压力称为该
液 蒸
温度下液体的饱和蒸气
气 压
压(简称蒸气压)。 若在纯溶剂中加入
通常所说的溶液都是指液态溶液。
溶液由溶质和溶剂组成，被溶解的物质叫溶质，溶 解溶质的物质叫溶剂。
常把含量较少的组分称为溶质，含量较多的组分称 为溶剂。
一、溶液浓度的表示法
第一章第二节
1. 物质的量浓度 单位体积的溶液中所含溶质B的物质的量称为溶质B
的物质的量浓度。用符号cBcB表nV示B ，常用单位mol·L-1 。
ppb（十亿分浓度）：表示溶质的质量占溶液质量 的十亿分之几，即每kg溶液中所含溶质的g数。如：
1ppb：1g/1,000,000,000g溶液=1g溶质/1kg溶液。 8ppb：8g/1,000,000,000g溶液=8g溶质/1kg溶液。
例 题 1-1
第一章第二节
在100 mL水中，溶解17.1 g蔗糖(C12H22O11)，溶液 的密度为1.0638 g ·mL1，求蔗糖的物质的量浓度、质 量摩尔浓度、摩尔分数各是多少？
解： mA 20.40 0.40 20.00g
nB
0.40 M
（M 为相对分子质量）
bB
nB mA
0.40/M 20.00 103
20 M
Tf =Kf bB
即 0.207=1.86 20 M =180.0 M
3.溶液的凝固点下降
无机及分析化学课件第四版第一章
聚沉
1. 电解质的聚沉作用
聚沉值
✓ 离子价态越高，聚沉能力越强 ✓ 异号电荷一样的离子-----“离子〞半径
✓ 对于负溶胶 Cs+>Rb+>K+>Na+>Li+
✓ 对于正溶胶Cl->Br->NO3->I-
2. 溶胶的相互聚沉
明矾净水
1. 加热
大分子溶液及凝胶
➢ 大分子溶液macromolecular compound ➢ 盐析 salting out
胶体分散系
粗分散系
（粒子直径小于1nm） （粒子直径在1-100nm之间） （粒子直径大于100nm）
低分子溶液 （分散质是小分子）
高分子溶 液(分散质 是大分子)
胶体溶液 (分散质是 分子的小集
合体)
浊液（分散质是分子的大 集合体）
最稳定
很稳定
稳定
不稳定
电子显微镜不可见 超显微镜可观察其存在
一般显微镜可见
一、什么是“稀溶液的依数性 〞？
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 与溶质的本性无关的性质，称为“依数性〞。
依数性是指： 溶液的蒸气压下降 溶液的沸点上升、凝固点下降 溶液具有渗透压
O2: P1= 2×105 Pa V1= 3dm3
PO2=?
V2= 6dm3
同理PPO总:P2==NP2P1=OV231+×/VP12N=0252=××46×1/6015=×0533(×P/6a1=)051(×Pa1)05 (Pa)
无机及分析化学第一章 气体、溶液和胶体
设有一混合气体，有 i个组分，pi和ni分别表示各组 分的分压力和物质的量，V为混合气体的总体积，则
pi=(ni/V) ·RT p=pi=(ni/V)·RT =(n/V)·RT pi/p=ni/n pi = ( ni/n )·p
第二节 溶 液
第一章第二节
广义地说，两种或两种以上的物质均匀混合而且彼 此呈现分子（或离子或原子）状态分布者均称为溶液， 溶液可以气、液、固三种聚集状态存在。
ppb（十亿分浓度）：表示溶质的质量占溶液质量 的十亿分之几，即每kg溶液中所含溶质的g数。如：
1ppb：1g/1,000,000,000g溶液=1g溶质/1kg溶液。 8ppb：8g/1,000,000,000g溶液=8g溶质/1kg溶液。
例 题 1-1
第一章第二节
在100 mL水中，溶解17.1 g蔗糖(C12H22O11)，溶液 的密度为1.0638 g ·mL1，求蔗糖的物质的量浓度、质 量摩尔浓度、摩尔分数各是多少？
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无机及分析化学第一章 气体、溶液和胶体
化学学科的分类
1. 无机化学 2. 分析化学 3. 有机化学 4. 物理化学 5. 高分子化学
化学学科的重要性
化学学科与其它学科的相互渗透，形成新 的学科，如生物化学、环境化学、环境分析化 学、食品化学、农药化学、土壤化学、植物化 学、配位化学、放射化学等。
第一章第二节
在100 mL水中，溶解17.1 g蔗糖(C12H22O11)，溶液 的密度为1.0638 g ·mL1，求蔗糖的物质的量浓度、质 量摩尔浓度、摩尔分数各是多少？
解：
( 2 )b ( C 1 2 H 2 2 O 1 1 )= n ( C m 1 ( 2 H H 2 2 O 2 O ) 1 1 ) 1 0 0 0 .0 1 5 0 3 0 .5 m o lk g 1
无机及分析化学——第一章 气体和溶液
依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小。
通常所说的“依数性”，包括四个方 面： • 蒸气压下降 (The lowering of the vapor pressure)
• 沸点升高 (The elevation of the boiling point)
• 凝固点降低 (The depression of the freezing point) • 渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure)
c)粗分散系：
1000 nm (> 10-6 m), 例如：泥浆水(悬浊液）、牛奶、豆 浆等。肉眼或在显微镜下可观察到微粒，静置易沉淀，是一种 不稳定的体系。
相与界面
相（phase）：体系中物理性质和化学性质完全相同的部分。 相界面（简称界面，interface）：将相与相分隔开来的部分。 相与相之间在指定的条件下具有明确的界面，在界面两边体 系的性质会有突跃变化。处于界面上的原子或分子的受力情况 与相内部的不同，往往存在剩余引力，具有界面能。一般来说， 体系中存在的界面越多，能量就越高，体系也越不稳定。
体来说，只要温度不是太低（高温,高于273K），压力不
是太高（低压 , 低于数百 kPa ），都可以近似用理想气体 状态方程作有关p、V、T、n 的计算。
2. 理想气体状态方程
理想气体的温度（T）、压力（p）、体积(V)和物质的 量（n）之间, 具有如下的方程式关系： pV = nRT 在SI制中，p—Pa，V—m3，T—K，n—mol。 标准状况（p=101.325 kPa，T=273.15 K）下，1 mol 气 体的标准摩尔体积为 22.414×10-3 m3 ，摩尔气体常数 R 的 单位及数值为: pV 1.01325 105 Pa 22.414 103 m3
考研宝典：无机及分析化学部分(上)
（2）由6.57g碘溶于100g乙醇的溶液，在78.6 ℃时沸腾，那 么在溶解状态下碘以什么形态存在的（碘的相对原子量为 127）？
某水溶液含有难挥发性溶质，在271.7K时凝固，求： (1)该溶液的正常沸点；(2)在298.15K时的蒸气压(该 温度时纯水的蒸气压为3.18kPa)；(3)298.15K时的渗 透压。水的凝固点降低常数和沸点升高常数分别是： 1.86、0.512 (K·kg·mol-1)
分子间作用力详解
取向力
极性分子之间
诱导力
极性分子与非极性分子之间
色散力
非极性分子之间
结论： A.任何分子之间都存在色散力 B.极性分子之间存在分子间作用力类型最多
氢键：X－H…Y
分子间氢键、 分子内氢键
✓ 熔沸点：分子间氢键－－熔、沸点升高；
分子内氢键－－没有这一影响
✓ 溶解度：溶质与溶剂分子间有氢键作用－有利于溶质溶解
问一： AgNO3 与 KCl制备 AgCl溶胶时， KCl 过量。 则AgCl固体优先吸附什么 离子呢？
问二：AgNO3 与 KCl制备 AgCl溶胶时,AgNO3 过量。 AgCl固体又优先吸附什么 离子呢？
问三：上述两种条件下制 得溶胶中的胶团结构是怎 样的？
ACgl-+ ACgl-+ ACgl-+ ACgl-+
BCl3（l） BCl3（g）
S
m
f Hm
f Gm
206 J·mol-1·K-1 -427.2 kJ·mol-1 -387.4 kJ·mol-1
290 J·mol-1·K-1 -404 kJ·mol-1 -388.7 kJ·mol-1
第三章 化学反应速率
知识点
化学反应速率
某水溶液含有难挥发性溶质，在271.7K时凝固，求： (1)该溶液的正常沸点；(2)在298.15K时的蒸气压(该 温度时纯水的蒸气压为3.18kPa)；(3)298.15K时的渗 透压。水的凝固点降低常数和沸点升高常数分别是： 1.86、0.512 (K·kg·mol-1)
分子间作用力详解
取向力
极性分子之间
诱导力
极性分子与非极性分子之间
色散力
非极性分子之间
结论： A.任何分子之间都存在色散力 B.极性分子之间存在分子间作用力类型最多
氢键：X－H…Y
分子间氢键、 分子内氢键
✓ 熔沸点：分子间氢键－－熔、沸点升高；
分子内氢键－－没有这一影响
✓ 溶解度：溶质与溶剂分子间有氢键作用－有利于溶质溶解
问一： AgNO3 与 KCl制备 AgCl溶胶时， KCl 过量。 则AgCl固体优先吸附什么 离子呢？
问二：AgNO3 与 KCl制备 AgCl溶胶时,AgNO3 过量。 AgCl固体又优先吸附什么 离子呢？
问三：上述两种条件下制 得溶胶中的胶团结构是怎 样的？
ACgl-+ ACgl-+ ACgl-+ ACgl-+
BCl3（l） BCl3（g）
S
m
f Hm
f Gm
206 J·mol-1·K-1 -427.2 kJ·mol-1 -387.4 kJ·mol-1
290 J·mol-1·K-1 -404 kJ·mol-1 -388.7 kJ·mol-1
第三章 化学反应速率
知识点
化学反应速率
大学无机第1章 气体、溶液和胶体
第1章 气体、溶液和胶体一、 教学要求1．了解理想气体状态方程，气体分压定律；2．了解有关溶液的基本知识，并能进行溶液浓度的有关计算；3．掌握稀溶液的四个依数性及其应用；4．了解胶体溶液的基本性质，了解吸附的基本规律。
掌握胶团的组成和结构，理解溶胶的双电层结构和溶胶稳定性之间的关系，掌握胶体的保护及破坏，熟练写出胶团结构式；5．了解表面活性物质和乳状液的基本概念。
【重点】：1．理想气体状态方程式及分压定律的应用和相关计算；2．溶液浓度的表示法，各浓度之间的相互换算；3．稀溶液依数性的含义，各公式的适用范围及进行有关的计算；4．胶团结构和影响溶胶稳定性和聚沉的因素。
【难点】：1.稀溶液依数性的原因；2. 胶团结构和影响溶胶稳定性和聚沉的因素。
二、重点内容概要在物质的各种存在状态中，人们对气体了解得最为清楚。
关于气体宏观性质的规律，主要是理想气体方程，混合气体的分压定律。
1. 理想气体状态方程所谓理想气体，是人为假设的气体模型，指假设气体分子当作质点，体积为零，分子间相互作用力忽略不计的气体。
理想气体状态方程为：PV = nRT① RT M m pV = ② RT Mp ρ= 此二式可用于计算气体的各个物理量p 、V 、T 、n ，还可以计算气体的摩尔质量M 和密度ρ。
原则上理想气体方程只适用于高温和低压下的气体。
实际上在常温常压下大多数气体近似的遵守此方程。
理想气体方程可以描写单一气体或混合气体的整体行为，它不能用于同固、液共存时的蒸气。
2.分压定律混合理想气体的总压力等于各组分气体分压力之和。
分压是指在与混合气体相同的温度下，该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所具有的压力。
∑i321p p p p p =+++= 还可以表述为： i i px p =3.溶液浓度的表示方法(1)质量分数 ωB =m m B (2)质量浓度 B B m Vρ= (3)物质的量浓度 B B n c V = (4)质量摩尔浓度 AB B ＝m n b (5)物质的量分数（摩尔分数）BA A AB A B B n n n x n n n x +=+= 所以：x A + x B = 1，若将这个关系推广到任何一个多组分系统中，则有：i i 1x=∑质量分数ωB 和质量摩尔浓度B b 与物质的量浓度B c ，可用溶液的密度ρ为桥梁相互换算。
无机化学 第一章 气体和溶液.
V
10.0
1.2 溶 液
一、浓度的几种表示方法 （溶质为A；溶剂为B)
1. 物质的量浓度 (c)
C nA (mol L1)
V
2.摩尔分数（X） xA =
nA ; n总
则：xA +xB =
xB =
nB ; n总
nA nB 1 n总 n总
推广：溶质和溶剂的摩尔分数 之和=1
3.质量摩尔浓度（b）
解:（1） pM RT
M
RT
p
0.5977 103 103 8.314 (273 1000) 97 103
65.2 103kg mol1 65.2 g mol1
(2) 65.2 2.03 32.07
硫蒸气的化学式为S2
只有一种气体
要计算该气体压强：
第一章 气体和溶液
物质的存在状态通常有三种： 气态、液态和固态。 本章重点介绍气体和溶液的一些基本规律。
1.1 对气体而言，主要掌握理想气体状态方程式和道尔顿分压定律 的应用。
1.2 对溶液而言，主要掌握稀溶液的“依数性”的公式和应用。 1.3 对胶体溶液而言，主要了解其相关性质。（自学）
1.1 气 体
解： PV nRT
PV m RT M
M m RT PV
M
=
0.118创10- 3 Kg 8.315Pa 鬃m3 mol-1 状K-1 73.3创103 Pa 250? 10- 6 m3
(25 +
273)K
M = 16醋10- 3 Kg mol- 1
例1-2：在1000 ℃和97 kPa压力下，硫蒸气的密度是 0.5977 gL-1。试求：（1）硫蒸气的摩尔质量，（2）硫 蒸气的化学式。
无机及分析化学(第二版)陈学泽主编 溶液
溶液的几种性质 与水的比较
物质 3) 纯水 0.5mol·kg -1糖水 0.5mol·kg -1尿素水溶液
Tb / ℃ 100.00 100.27 100.24
Tf / ℃ 0.00 -0.93 -0.94
20℃ ℃
/ (g·cm-
0.9982 1.0687 1.0012
饱和蒸气压： 在一定的温度下， 饱和蒸气压 ： 在一定的温度下 ， 当蒸发的速 度等于凝聚的速度， 度等于凝聚的速度 ， 液态水与它的蒸气处于动态 平衡， 平衡 ， 这时的蒸气压称为水在此温度下的饱和蒸 气压，简称蒸气压。用符号 P 表示。 气压，简称蒸气压。 表示。
初始： 初始： υ蒸发 > υ凝聚 平衡： 平衡： υ蒸发 = υ凝聚
纯水的蒸气压示意图
2.1 溶液的蒸气压下降
(1) 溶液蒸气压下降实验
实验：在液体中加入任何一种难挥发的物质 实验： 时，液体的蒸气压便下降，在同一温度下，纯溶 液体的蒸气压便下降，在同一温度下， 剂蒸气压与溶液蒸气压之差， 剂蒸气压与溶液蒸气压之差，称为溶液的蒸气压 下降（ ）。 下降（∆P）。
等渗溶液：膜内外溶液浓度相等时， 等渗溶液：膜内外溶液浓度相等时，渗透作 用便不会产生， 用便不会产生，这种渗透压相同的溶液称为等渗 溶液。 溶液。
渗透现象在动植物的生命过程中有着重要的 作用， 作用，如： 医学上输液必需输等渗溶液。 ⊙ 医学上输液必需输等渗溶液。 ⊙ 动物体内水份的输送。 动物体内水份的输送。 植物从土壤中吸收水份和营养。 ⊙ 植物从土壤中吸收水份和营养。 求算溶质的分子量。 ⊙ 求算溶质的分子量。
体系中只存在一个相。 体系中只存在一个相。 如食盐水、合金和空气。 如食盐水、合金和空气。
特点： 特点： 溶质与溶剂已成一体，组分间没有界面。 溶质与溶剂已成一体，组分间没有界面。
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nB mA
(1-7)
mA为溶剂的质量，SI单位为kg； ①质量摩尔浓度与
bB的单位为molkg-1。
温度无关； ②使用质量摩尔浓
度时应指明物质的
基本单元。
15
Question 例1-3 将0.270 g KCl晶体溶于100 g水中，
4
分散相 气体 液体 固体 气体 液体 固体 气体 液体 固体
按聚集状态分类的分散系
分散介质 气体 气体 气体 液体 液体 液体 固体 固体 固体
实例 空气、天然气、焦炉气
云、雾 烟、灰尘 碳酸饮料、泡沫 白酒、牛奶 盐水、泥浆、油漆 泡沫塑料、木炭 豆腐、硅胶、琼脂 合金、有色玻璃
5
按分散相粒径分类的分散系
水的饱和蒸汽压 只与温度有关。
11
Question 例1-2 在290 K，99.3 kPa的气压下，用排水集气
法收集氮气150 mL。求在273K，101.3 kPa下该 气体经干燥后的体积。 解： 查表1-3得，290K(17℃)时水的饱和蒸汽压为1.93k Pa。
根据分压定律： p(N2)=p(总)-p(H2O)=99.3 kPa -1.93 kPa =97.4 kPa
合136mL。
12
1.3 溶液浓度的表示方法
名称 物质的量浓度
数学表达式
c(B) n(B) V
质量分数) n(B) m
x(B) n(B) n
单位 mol﹒L-1
量纲为1
mol﹒kg-1 量纲为1
13
1.3.1 物质的量浓度
单位体积溶液中所含溶质B的物质的量。
7
理想气体状态方程 理想气体的压力p、体积V、 温度T、和物质的量n之间存在确定的函数关系。
pV = nRT
（1-1）
p为气体压力，单位：Pa； V为气体体积，单位：m3; T为气体温度，单位：K；
n为气体的物质的量，单位：mol；
R为摩尔气体常数，取值8.314 Jmol-1K-1 。
8
Question 例1-1 某碳氢化合物的蒸汽，在100℃及101.325
设氮气干燥后的体积为V′，压力为 p′，温度为T ′，则：
PV PV T T
V P P V T T 9 7 .4 1 1 0 0 1 3 .3 P 2 a 5 1 1 5 0 0 3 P 1 a 0 6 2 m 9 0 3 K 2 7 3 K 1 .3 6 1 0 4 m 3
kPa时，密度ρ=2.55 g·L-1，由化学分析结果可知
该化合物中碳原子数与氢原子数之比为1:1。试
解：
确定该化合物的分子式。
设该化合物的摩尔质量为M，质量为m, 组成为(CH)x。
根据理想气体状态方程：pV = nRT
得： pV m RT M
故： M mRT ρRT
pV p
由： 2 .5 1 5 3 g 0 m 3 1 .0 8 .3 1 J 1 1 m 3 5 P 4 - 0 2 1 K o a - 5 1 l 3.1 7 K 5 3 77m .8 1o 9
第一章 气体、溶液和胶体
1
学习要求
1.了解分散系的种类及主要特征。 2.掌握理想气体状态方程、道尔顿分压定
律及二者的应用。 3.掌握蒸气压下降、沸点升高和凝固点降
低、渗透压等稀溶液的通性及其重要应用。 4.熟悉胶体的基本概念、结构和重要性质
等。 5.了解高分子溶液、表面活性物质、乳浊
液的基本概念和重要特征。
M x [ M ( C ) M ( H ) ] x ( 1 . 0 g 2 m 1 1 . o 0 g m l 1 1 )o
解得：x = 6，该化合物的分子式为C6H6。 9
1.2.2 分压定律
道尔顿理想气体分压定律 理想气体混合物中的各组分气体均
充分下而满的独总整分占压个压整力容 与p个等器 该容于， 组器混混分所合合气产体气体生系体在的中中相压各任同力组一温相分组度同，（英约1国翰76化·6道-学1尔家84顿、4 ）
温度 /℃ 18 23 29 30 31 32 33 34 35
压力 /kPa 2.07 2.81 4.00 4.24 4.49 4.76 5.03 5.32 5.63
温度 /℃ 40 65 95 96 97 98 99 100 101
压力 /kPa 7.37 25.00 84.54 87.67 90.94 94.30 97.75 101.32 105.00
2
1.1 分散系 1.2 气体 1.3 溶液浓度的表示方法 1.4 稀溶液的通性 1.5 胶体溶液 1.6 高分子溶液和乳浊液
3
1.1 分散系
由一种（或多种）物质分散于另一种物质 所构成的系统，称为分散系。
分散相： 被分散的物质。 分散介质： 容纳分散相的物质。
按聚集状态或分散质粒大小可对分散系进行分类。
cB
nB V
(1-6)
nB 为物质B 的物质的量，SI单位为 mol； V 为溶液的体积，SI 单位为 m3； cB的SI 单位是 molm-3，常用单位是molL-1。
使用物质的 量浓度时应 指明物质的 基本单元。
14
1.3.2 质量摩尔浓度
质量摩尔浓度 单位质量溶剂中所含溶质B的物质的量。
bB
碘化银、氢 氧化铁、硫 化砷溶胶
蛋白质、核 氯化钠、葡萄糖水
酸水溶液
溶液
6
1.2 气体
气体的特性是扩散性和可压缩性。
1.2.1 理想气体状态方程
理想气体 分子本身不占有体积、分子间没有 相互作用力的气体称为理想气体。
①抽象模型，理想气体在实际中并不存在； ②高温、低压情况下实际气体可近似看做理
想气体。
气体的分压之和。
物理学家、近
n
p
i
iRT V
（1-2）
代化学之父。
n
pp1p2p3pi pi （1-3）
i1
10
水的饱和蒸汽压
水在不同温度下的饱和蒸气压
温度 /℃ 0 5 11 12 13 14 15 16 17
压力 /kPa 0.61 0.87 1.31 1.40 1.49 1.60 1.71 1.81 1.93
项目
分散相粒径 /nm
分散相 稳定性
扩散及透过性
相态
粗分散系
胶体分散系
小分子或离子分散
溶胶
高分子溶液
系
>100
1~100
<1
分子大集合体 分子小集合体 高分子
小分子或离子
不稳定
较稳定
稳定
扩散很慢，颗 粒不能透过滤
纸
扩散慢，颗粒不能透过半透 扩散快，颗粒能透
膜
过半透膜
多相体系
均相体系
主要实例
泥浆、乳汁