吉林大学化学学院宋天佑《无机化学》PPT资料.ppt

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,看出pV乘积的物理学单位为,焦耳（J）,从物理学单位上看pV是一种功。

所以pV的单位为Nm2m3=Nm=J,pPaNm2Vm3,R=Padm3mol1K1,8.314103,d,这个R值用于处理压力与浓度的关系时，十分方便。

R=8.314103Padm3mol1K1,如用在下面的公式中,式中c是以moldm3为单位的浓度。

p=cRT,1.1.2混合气体的分压定律,由两种或两种以上的气体混合在一起，组成的体系，称为混合气体。

显然，空气是混合气体，其中的O2，N2，CO2等，均为空气这种混合气体的组分气体。

组成混合气体的每种气体，都称为该混合气体的组分气体。

第i种组分气体的物质的量用ni表示，混合气体的物质的量用n表示，,第i种组分气体的摩尔分数用xi表示，则,例如，由4molN2和1molO2组成的混合气体，则其中,当第i种组分气体单独存在，且占有总体积时，其具有的压力，称为该组分气体的分压。

混合气体的体积称为总体积，用V总表示。

应有关系式pV=nRT,第i种组分气体的分压，用pi表示,ii,总,当第i种组分气体单独存在，且具有总压时，其所占有的体积，称为该组分气体的分体积。

混合气体所具有的压力，称为总压，用p总表示。

第i种组分气体的分体积，用Vi表示。

应有关系式pV=nRT,ii,总,我们通过实验来研究分压与总压的关系,总,将N2和O2按上图所示混合。

测得混合气体的p总为4105Pa。

按分压的定义,p（O2）=2105Pa,p（N2）=2105Pa,可见p总=p（N2）+p（O2）,测得混合气体的p总为4105Pa。

p（O2）=2105Pa,p（N2）=2105Pa,1dm32dm34dm38105Pa2105Pap总,再考察一个实验,测得混合气体的总压为3105Pa,1dm32dm34dm38105Pa2105Pap总,根据分压的定义，由波义耳定律得,p（O2）=1105Pa,p（N2）=2105Pa,混合气体的总压为3105Pa,p（N2）=2105Pa,p（O2）=1105Pa,亦有p总=p（N2）+p（O2）,道尔顿（Dalton）进行了大量实验，提出了混合气体的分压定律混合气体的总压等于各组分气体的分压之和,此即道尔顿分压定律的数学表达式,理想气体混合时，由于分子间无相互作用，故碰撞器壁产生的压力，与独立存在时是相同的。

即在混合气体中，组分气体是各自独立的。

这是分压定律的实质。

故有pi=p总xi,同样基于上述原因，各组分气体的分压pi在混合气体的总压p总中所占有的比例，应该与其摩尔分数xi一致。

即组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔分数之积。

i=p总xi,例1.1某温度下，将5105Pa的H22dm3和4105Pa的N25dm3充入10dm3的真空容器中。

求各组分气体的分压及混合气体的总压。

H2V1=2dm3，p1=5105Pa，V2=10dm3，p（H2）=p2,解：

根据分压的定义求组分气体的分压，,=1105+2105,=3105（Pa）,例1.2常压（1.0105Pa）下，将2.0gH2，11.2gN2和19.2gO2相混合。

求各组分气体的分压。

解：

混合气体的总压和组成已知，可用总压和组成求分压。

n（N2）=0.4mol,n（H2）=1.0mol,n（O2）=0.6mol,（H2）=p总x（H2）,=0.5105（Pa）,=11050.5,=0.2105（Pa）,=11050.2,（N2）=p总x（N2）,=0.3105（Pa）,=11050.3,（O2）=p总x（O2）,1.2.1溶液的浓度,1.2稀溶液的性质,物质的量浓度溶液中所含溶质A的物质的量与溶液的体积之比，称为溶质A的物质的量浓度。

溶质A的物质的量浓度用符号c（A）表示。

物质的量浓度经常称为体积摩尔浓度。

当物质的量以mol为单位，体积以dm3为单位时，体积摩尔浓度的单位为moldm3。

体积摩尔浓度使用方便，唯一不足就是其数值要随温度变化。

质量摩尔浓度溶液中所含溶质A的物质的量与溶剂的质量之比，称为溶质A的质量摩尔浓度，用符号m（A）或b（A）表示。

当物质的量以mol为单位，质量以kg为单位时，质量摩尔浓度的单位为molkg1。

经常将物质的量浓度简称为浓度。

摩尔分数,显然有x（质）+x（剂）=1,对于稀溶液，n（质）n（剂），故有,对于稀的水溶液，则有,对于1kg溶剂水，则有,分子和分母同时除以1kg,分子是1kg溶剂水所对应的溶质的物质的量，即质量摩尔浓度m。

这是稀的水溶液中，x（质）与质量摩尔浓度m（质）之间的关系。

对于其他溶剂，分母不是55.5，但仍是一个特定的数值。

1.2.2饱和蒸气压,1.溶剂的饱和蒸气压,在密闭容器中，在纯溶剂的单位表面上，单位时间里，有N0个溶剂分子蒸发到上方空间中。

上方空间里溶剂分子个数逐渐增加，密度增加，压力也增加。

随着上方空间里溶剂分子个数的增加，分子凝聚回到液态的机会增加。

凝聚回到液态的分子个数也在增加。

当密度达到一定数值时，凝聚回来的分子的个数也达到N0个。

这时起，上方空间里溶剂分子的个数不再改变，蒸气的密度也不再改变，保持恒定。

这个压力称为该温度下溶剂的饱和蒸气压，用p0表示。

此时，蒸气的压力也不再改变。

2.溶液的饱和蒸气压,当溶液中溶有难挥发的溶质时，则有部分液体表面被这种溶质分子所占据。

于是，溶液中，在单位表面上单位时间内蒸发的溶剂分子的数目N要小于纯溶剂的N0。

当凝聚的分子数目达到N（NN0）时，实现平衡，蒸气的密度及压力不会改变。

这种平衡状态下的饱和蒸气压为p，则有pp0。

一般性的结论是，在相同的温度下，溶液的饱和蒸气压低于纯溶剂的饱和蒸气压。

当溶剂或溶液与气态实现平衡时，若使蒸气压小于其饱和蒸气压，则平衡右移，液体气化。

若使蒸气压大于其饱和蒸气压时，平衡左移，气体液化。

在一定温度下，稀溶液的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶剂的摩尔分数之积。

3.拉乌尔定律,其数学表达式为p=p0x（剂）,这就是拉乌尔（Raoult）定律。

用p表示稀溶液饱和蒸气压下降值，则有p=p0p,=p0p0x（剂）,=p01x（剂）,故有p=p0x（质）,对于稀的水溶液，有,p=p0x（质）,一定温度下，p0为常数。

故上式可以写成p=km,稀溶液饱和蒸气压下降值，与稀溶液的质量摩尔浓度成正比。

p=km,这是Raoult定律的又一种表述形式。

式中k为常数，但不同溶剂k值不同。

但稀溶液的某些共性，与溶质的种类无关，只与溶液浓度相关。

各种不同物质的稀溶液，其化学性质各不相同，这是显然的。

我们把这类性质称为稀溶液的依数性。

溶液的饱和蒸气压降低，就是一种依数性。

它与溶质的种类无关，只与溶液浓度相关。

1.饱和蒸气压图,下面是水，水溶液体系的饱和蒸气压图。

物质的饱和蒸气压p，对温度T做图，即得到物质的饱和蒸气压图。

1.2.3溶液沸点升高,水，水溶液体系的饱和蒸气压图,纵坐标：

蒸气压p,横坐标：

温度T,l1水线,l2水溶液线,从图中可以看出

（1）随着温度的升高，水和水溶液的饱和蒸气压都升高。

（2）同一温度，水溶液的饱和蒸气压低于水的饱和蒸气压。

（3）拟使水的饱和蒸气压等于外界大气压力1.013105Pa，需要373K，见图中A点。

故水的沸点是373K。

（4）在373K时，溶液的饱和蒸气压小于外界大气压力1.013105Pa，溶液未达到沸点。

即T1是溶液的沸点，比纯水的沸点373K高。

可见，由于溶液的饱和蒸气压的降低，导致溶液沸点升高。

即水溶液的沸点高于纯水。

2.沸点升高计算公式,用Tb表示沸点升高值，,Tb直接受p影响，Tbp,比例系数用kb表示，则有Tb=kbm,而p=km，故Tbm,Tbp,Tb=kbm,最常见的溶剂是H2O，其kb=0.513,kb称为沸点升高常数。

不同的溶剂kb值不同。

结论是溶液的沸点升高值与其质量摩尔浓度成正比。

kb的单位？

Tb=kbm,Tb=kbm,kb的单位为Kkgmol1,例1.3100g水中溶有5.0g葡萄糖（C6H12O6），试求所得水溶液的沸点比纯水的升高多少？

已知水的kb=0.513Kkgmol1。

由葡萄糖的化学式C6H12O6可得，其摩尔质量为180gmol1。

用m表示葡萄糖溶液的质量摩尔浓度，则有,5.0g葡萄糖溶于100g水中，,5.0g葡萄糖溶于100g水中,将质量摩尔浓度m代入沸点升高公式Tb=kbm中，得,求得Tb=0.14K,计算公式成立的条件是：

不挥发的非电解质的稀溶液。

（1）溶质有挥发性的溶液,由后续课程讲授,

（2）浓溶液公式的推出，曾用到稀溶液的条件，即n（质）n（剂）。

因此浓溶液虽然有沸点升高现象，但定量关系不准确，不能用公式计算。

（3）电解质溶液,定量关系不确切，不能用公式计算。

溶质不发生解离，是质量摩尔浓度m与溶液表面不挥发的质点数之间存在准确定量关系的重要前提。

例如NaCl，解离成为Na+和Cl。

m=1molkg1时，质点浓度似乎是2molkg1。

而由于Na+和Cl之间的相互吸引，又使得发挥作用的质点浓度不足2molkg1。

故对于电解质溶液，定量关系不确切，不能用公式计算。

所以对于电解质溶液，仍有蒸气压降低、沸点升高等性质。

但是只可以定性地讨论和推理，而一般不用公式进行定量计算。

1.3晶体结构基本概念,生活中常见的金属器材，实验室中的固体试剂，自然界的砂子、岩石等，绝大多数是由晶体构成的。

构成晶体的粒子，包括原子、离子或分子在晶体内部呈周期性有规律排列。

讨论晶体结构，研究晶体内部粒子的规律性排列，势必要接触晶体的对称性。

因此简单认识和了解有关对称性的基础知识是完全必要的。

1.3.1对称性,下面将有限几何图形中常见的对称性作一简单介绍，尽管这种对称性与无限的晶体的对称性还有很多不同。

1.旋转和旋转轴,正方形绕着经过其对角线交点且垂直于