第二章 化学基础知识

第二章 化学基础知识（4学时） 2-1. 气体 理想气体状态方程式，实际气体状态方程, 混合气体的分压定律，气体扩散定律。 2-2. 溶液 溶液浓度的表示方法，饱和蒸气压，非电解质稀溶液的依数性。 2-3. 固体

2-1 气体 很多物质在常温常压下以气体的形式存在，因此了解气体的存在行为和规律，对于进一步了解气体物质的性质非常必要。本节将从几个方面来介绍气体的行为和规律： （一）理想气体状态方程 （二）实际气体状态方程 （三）混合气体的分压定律 （四）气体扩散定律 （五）气体分子的速率分布和能量分布

a. 气体的分子只占位置不占体积，是一个具有质量的几何点。 b.分子之间没有相互吸引力，分子间、分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。 （一）理想气体状态方程 理想气体：假设 a. 气体的分子只占位置不占体积，是一个具有质量的几何点。 b.分子之间没有相互吸引力，分子间、分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。 满足这两条规定的气体即为理想气体。

理想气体是一种假设的气体模型，实际中它是不存在的。建立这种模型是为了将实际问题简化，形成一个标准。实际问题的解决则可以从这一标准出发，通过修正得以解决。 实际的研究表明： 在高温、低压的条件，许多实际气体很接近于理想气体。可以用描述理想气体的标准去描述实际气体。 １. 理想气体状态方程 　　常用来描述气体性质的物理量有： 压强P、体积V、温度T和物质的量(n)， 依据实验，得出了一个将几个物理量统一在一起的经验公式：

理想气体的经验公式 Boyle 定律: n, T 一定时, V ∝1/p Gay-Lussac定律: n, p 一定时, V ∝T Avogadro定律: p, T 一定时, V ∝n 综合上三式: V ∝nT/p, 以R做比例系数, 则有: V = nRT/p 即：pV = nRT

pV=nRT ==>理想气体状态方程 R: 气体常数：8.314 J / mol· k 国际单位制中： p：Pa (1atm=1.013×105 Pa ) 物理量 单 位 压 强 p 帕斯卡 Pa 体 积 V 立方米 m3 温 度 T 开尔文 K 物质的量 n 摩 尔 mol

气体常数R的数值与P,V的单位有关。 气体常数R的单位 根据理想气体状态方程，可进行一系列的计算：

例2-1 一玻璃烧瓶可以耐压 3. 08×105 Pa ，在温度为300K 和压强为 1 例2-1 一玻璃烧瓶可以耐压 3.08×105 Pa ，在温度为300K 和压强为 1.013 × 105 Pa 时，使其充满气体。问在什么温度时，烧瓶将炸裂。 解：依据题意可知 V1 ＝ V2 ， n1 ＝ n2 此时 　　解得 T2 ＝ 900 K 　　当温度达到 900 K 以上时，烧瓶会炸裂。

例 2－2 27℃ 和 101 kPa下， 1.0 dm3 某气体质量为 0.65 g，求它的相对分子质量。 　　解：由理想气体的状态方程 pV ＝ nRT 得 n ＝ pV/RT 即 m/M ＝ pV/RT

补充: 例1 在容器为10.0 dm3 的真空钢瓶内充入Cl2 , 当温度为288K时，测得瓶内气体的压强为1.01× 107 Pa ,试计算钢瓶内氯气的质量，以千克表示。 解：由 pV = nRT → m = MpV/RT ∵ MCl2= 71.0 g/mol ∴ m = (71.0×1.01×107×10.0×10-3) ×10-3 /(8.314×288) = 2.99 kg

补充: 例2 在373 K, 100 kpa压强下, UF6 (密度最大的一种气体的密度是多少？是H2的多少倍？ 解：由 pV=nRT → pV=mRT/M → pM= mRT/V =ρRT M(UF6 )=352g/mol, M(H2) =2.02g/mol ∴ ρ (UF6 )=pM/RT =100×103Pa×352×10-3 /(8.314×373) =11.4(kg·m-3 ) ρ(H2) =100×103×2.02×10-3 /(8.314×373) =0.0651(kg·m-3 ) ∴ ρ (UF6 )/ ρ(H2) =11.4/0.0651= 175倍

解（2）： 因为：ρ=pM/RT 所以：ρUF6=pMUF6/RT, ρH2=pMH2/RT 所以：ρUF6/ρH2=MUF6/MH2 相同的温度和压强下，气体的密度比等于气体的相对分子量比。 ρUF6/ρH2=352/2.02=174.3

（二）实际气体状态方程 在恒温条件下，一定量理想气体的 pV 乘积是一个常数，而实际气体却不是这样。多数气体的 pV 乘积是随压强的升高先变小，出现一个最低点，然后再变大。 1873年荷兰科学家范德华（Van der walls）对理想气体状态方程进行校正： （p+an2/V2）(V-nb) = nRT a是同分子间引力有关的常数，b是同分子自身有关的常数，统称为范德华常数，均由实验来确定。

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，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。 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。 　　因此 p ＝ p实 + p内 　　p ：理想气体的压强 　　p实：实际气体的压强 　　p内：理想气体的压强 p 与实际气体的压强 p实 的差

p内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 两部分分子共处一体, 密度一致,故有： 　　设其比例系数为 a，则上式可写成

实际气体分子自身的体积不能忽略，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，所以，V = V实 − nb 　　理想气体方程可以写为 范德华方程. 只是实际气体状态方程中的一种形式. a、b 称为气体的范德华常数 　a 和 b 的值越大，实际气体偏离理想气体的程度越大。

（三） 混合气体的分压定律 1. 基本概念 （1）混合气体与组分气体 　 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, 组成混合气体的每种气体, 都称为该混合气体的组分气体。显然, 空气是混合气体, 其中的 O2, N2, CO2 等, 均为空气的组分气体. （2） 混合气体的摩尔分数 　　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, 则: n=∑ ni i组分气体的摩尔分数用 xi 表示,则: x=∑ xi 例如: 由 3mol H2 和1mol N2 组成的混合气体, 其中: XH2 = nH2 /n =3/4　 XN2 = nN2 /n = 1/4

（3） 总体积与分压 混合气体所占有的体积称为总体积, 用 V总表示 （3） 总体积与分压 　　 　　混合气体所占有的体积称为总体积, 用 V总表示. 当某组分气体单独存在, 且占有总体积时, 其具有的压强, 称为该组分气体的分压, 用 pi 表示. 且有关系式:piV总 = niRT （4） 总压和分体积 　　混合气体所具有的压强, 称为总压, 用 p总 表示。 当某组分气体单独存在, 且具有总压时, 其所占有的体积, 称为该组分气体的分体积, 用 Vi 表示. 关系式为: p总Vi = niRT （5） 体积分数 　　Vi/V总称为该组分气体的体积分数.

1801年Dalton指出,混合气体的总压等于组成混合气体各气体的分压之和. 即: p总 =Σpi =p1+p2+p3+ … 2. 道尔顿(气体)分压定律: 1801年Dalton指出,混合气体的总压等于组成混合气体各气体的分压之和. 即: p总 =Σpi =p1+p2+p3+ … 分压是指混合气体中某气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压力pi . A气体 B气体 P总 == C气体 A气体 PA + B气体 PB + C气体 Pc 体积相同

xi : 称为混合气体中某种气体的摩尔分数。 ∴ pi =p总xi ==> 分压与总压的关系 根据理想气体状态方程：p总V=n总RT pi V=ni RT 得出：pi / p总= ni / n总= xi xi : 称为混合气体中某种气体的摩尔分数。 ∴ pi =p总xi ==> 分压与总压的关系 道尔顿(Dolton)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. ⑴ p总=p1+p2+p3+ … ⑵ pi =xip总

VH2、VH2O , p总= pH2 + pH2O 理想气体混合时, 由于分子间无相互作用, 故在容器中碰撞器壁产生压力时, 与独立存在时是相同的, 亦即在混合气体中, 组分气体是各自独立的. 这是分压定律的实质.

＊分压与组成之间的关系 体积分数： 在与混合气体相同温度和压强的条件下，混合气 体中组分 i 单独占有的体积（分体积）与混合气体总 体积之比，叫组分 i 的体积分数, 用Φi表示. Φi = Vi／V总, Vi叫混合气体中组分 i 的分体积 V总=VA+VB V总 VA VB

根据理想气体状态方程知： V总=VA+VB+ --- 所以：B的体积分数 VB =V总·XB

p(O2) ＝ p1V1/V2＝ (2 × 105 × 3/6) Pa ＝ 1 × 105 Pa 例 2－3　某温度下，将 2 ×105 Pa 的 O2 3 dm3 和 3 × 105 Pa 的 N2 1 dm3 充入 6 dm3 的真空容器中，求 混合气体的各组分的分压及总压 . 　　解：O2 p1 ＝ 2 × 105 Pa V1 ＝ 3 dm3 　　　　　　　　 p2 ＝ ? V2 ＝ 6 dm3 　　　　 　　O2 的分压 p(O2) ＝ p1V1/V2＝ (2 × 105 × 3/6) Pa ＝ 1 × 105 Pa

　　同理 N2 的分压 　　p(N2) ＝ (3×105×1/6)Pa 　　　　 ＝ 0.5 ×105 Pa 　　混合气体的总压力 　　p (总) ＝ p ( O2 ) + p ( N2 ) ＝( 1×105 + 0.5×105 )Pa ＝ 1.5 × 105 Pa

例 2－4 制取氢气时，在 22℃ 和 100. 0 kPa 下， 用排水集气法收集到气体 1. 26 dm3，在此温度下水的蒸气压为 2 例 2－4 制取氢气时，在 22℃ 和 100.0 kPa 下， 用排水集气法收集到气体 1.26 dm3，在此温度下水的蒸气压为 2.7 kPa，求所得氢气的质量。 　　解：由此法收集到的是氢气和水蒸气的混合气体， 　　 则其中水蒸气的分压 p(H2O) ＝ 2.7 kPa 　　那么 p(H2) ＝ 100 kPa － 2.7 kPa ＝ 97.3 kPa

　　由 pi V总 ＝ ni RT 　　ni ＝ piV总/(RT) 　　 ＝[97.3 × 103 × 1.26 × 10－3/(8.314 × 295)] mol 　　 ＝ 0.05 mol 　　故所得氢气的质量为 2 g · mol × 1 × 0.05 mol ＝ 0.1 g

补充: 例3 一容器中有4.4gCO2、14gN2和12.8gO2,总压为2.026×105Pa，求各组分的分压？

补充: 例4 有一3.0dm3 容器,内盛16gO2 ,28gN2 求300K时 N2 、O2的分压及混合气体的总压. 解: n(O2)=16/32=0.5mol p(O2)=n(O2)RT/V总 =0.5×8.314×300/(3.0×10-3 ) =4.16× 105 Pa 同理求:p(N2) =8.32×105 Pa p总= p(O2) + p(N2)= 4.16×105+8.32×105 =12.48×105 Pa

补充: 例5 将一定量的固体KClO3 和MnO2 混合物加热分解后,称得其质量减少了0 补充: 例5 将一定量的固体KClO3 和MnO2 混合物加热分解后,称得其质量减少了0.480g,同时测得用排水集气法收集起的O2的体积为0.377dm3 .此时温度为294K,大气压强为9.96×104 Pa.试计算O2的相对分子量. 解:用排水集气法得到的是O2和水蒸气的混合气体,水的分压P水 与该温度下水的饱和蒸气压相等. P(H2O)=2.48 ×103 Pa ∵P总 =P(O2)+P(H2O) ∴P(O2)= P总－ P(H2O)= 9.96×104－2.48 ×103 = 9.71×104 Pa

∴n (O2) = P(O2) V总/RT=9.71×104 ×0.377×10-3 /(8.314×294) =0.0150mol M (O2) = m (O2) /n (O2) = 0.480/0.0150=32.0g/mol ∴ O2的相对分子量:32.0

（四） 气体扩散定律 u为扩散速度 1831年，英国物理学家格拉罕姆(Graham)指出： 同温同压下，某种物质的扩散速度与其密度的平方根成反比。 ------气体扩散定律 u为扩散速度 为气体密度 同温同压下，气体密度与其相对分子量Mr成正比，所以上式可写为：

即：气体的扩散速度与其相对分子量的平方根成反比。 利用此公式可以进行相对分子量的计算。 例：50cm3氧气通过多空膜扩散需20秒，20 cm3另一种气体通过多空膜扩散需9.2秒，求这种气体的相对分子量。 解： MrX= 42

(五) 气体分子的速率分布和能量分布 1. 气体分子的速率分布 ΔN 单位速率间隔内分子的数目。 Δu u : 代表分子的运动速率。 　(五) 气体分子的速率分布和能量分布 1. 气体分子的速率分布 ΔN 单位速率间隔内分子的数目。 Δu u : 代表分子的运动速率。 速率大的分子少； 速率小的分子也少； 速率居中的分子较多 。 曲线下覆盖的面积: 在u1 和 u2 之间的气体分子的数目。

气体分子中具有 up 这种速率的分子数目最多，在分子总数中占有的比例最大 。 N 是分子总数. 则曲线下所覆盖的面积, 将是某速率区间内分子数占分子总数的分数。 即覆盖的面积表示速率在 u1— u2 的分子, 占分子总数的分数。曲线下覆盖的总面积为单位 1. 若将纵坐标改为 气体分子的速率分布 只要温度相同, 不论气体的量是多少, 曲线一致. up ：最概然速率 气体分子中具有 up 这种速率的分子数目最多，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 T2 > T1 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。

2. 气体分子的能量分布 在无机化学中, 常用能量分布的近似公式来计算: 气体分子的能量分布

补充: 例2-5 利用蒸气密度法测定某易挥发的液体的相对分子 量。操作过程是先使一盛有该种液体的的瓶子浸泡在 温度高于其沸点的液体中间接加热，待液体完全蒸发 后封住瓶子口，取出瓶子并冷却，称重。再设法测量 瓶子的体积，据此就可以求出该液体分子的摩尔质量 （近似值）。已知某次试验数据如下，求该液体分子 的摩尔质量。 室温:288.5K,水浴温度：373K 瓶子盛满蒸汽的质量：23.720g 瓶子盛满空气的质量：23.449g 瓶子盛满水的质量：201.5g 大气压强：1.012X105Pa

解：瓶容积： 忽略了空气的质量。因为空气的质量与水的质 量相比太小。 瓶内空气的质量： （书中根据两种状态下空气的相对分子量相等 进行计算，主要为了使用标况下的空气密度。） 第一种状态：P1=1.012X105Pa T1=288.5K V1=0.1787dm3

第二种状态：标准状态 P2=1.013X105Pa T2=273K ρ=1.293 g/dm3 两种状态下：空气的分子量相等 m空气=0.2179 g.

瓶内蒸汽的质量： 23.720-（23.449-0.2179） =0.4889 g. 液体分子的摩尔质量：

解法2：瓶容积： 忽略了空气的质量。因为空气的质量与水的质 量相比太小。 瓶内空气的质量： 根据：P1=1.012X105Pa， T1=288.5K， V1=0.1787dm3 使用理想体状态方程：PV=m/M RT m空气=PVM空气/RT =1.012X105X0.1781X10-3X29/8.314X288.5 =0.2186 g

瓶内蒸汽的质量： 23.720-（23.449-0.2186） =0.4896 g. 液体分子的摩尔质量：

气体变成液体的过程叫液化或凝聚。任何气体的液化，都必须在降温或同时增加压强的条件下才能实现。 补充: 气体的液化 气体变成液体的过程叫液化或凝聚。任何气体的液化，都必须在降温或同时增加压强的条件下才能实现。 降温可以减小液体的饱和蒸汽压； 加压可以减小气体分子间的距离，有利于增大分子间的引力，因此，在降温或同时增加压强的条件下，气体就液化了。 实验结果表明： 单纯降温可使气体液化，单纯加压则不能实体液化。

在临界温度下，使气体液化所需的最小压强，称为 必须首先降温到一定的数值，然后再加足够的压 力方可实现气体的液化。若高于此温度无论加多大 的压力，气体都不能液化。这一温度称为临界温度，用Tc表示。 在临界温度下，使气体液化所需的最小压强，称为 临界压强。用Pc表示。 在Tc和Pc时，1mol气态物质所占有的体积，称为 临界体积，用Vc表示。 Tc, Pc, Vc 同称为临界常数。

气态物质处在临界温度、临界压强和临界体积的状态下，称为临界状态。 从临界常数可知： He, H2, N2, O2是熔点、沸点很低的物质，临界常数很低，难于液化。（非极性分子之间的引力太小。） H2O, NH3等极性分子，分子引力大，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，气体和液体之间的性质差别将消失，两者之间的界面将消失。

2-2 溶液 溶液在我们日常生活中并不陌生，比如：啤酒、白酒、牛奶等都是溶液。溶液在化学中非常重要, 因为绝大多数化学反应都需在溶液中进行。 溶液在我们日常生活中并不陌生，比如：啤酒、白酒、牛奶等都是溶液。溶液在化学中非常重要, 因为绝大多数化学反应都需在溶液中进行。 那么，究竟什么是溶液？ 重点解决：(一) 溶液的定义、分类 (二) 溶液浓度的表示方法 (三) 饱和蒸气压 (四) 非电解质稀溶液的依数性（重点）

(一) 溶液的定义、分类 1. 定义：一种物质以分子、原子或离子状态分散到另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系叫溶液。 例如：白糖→水. 糖水溶液， 食盐→水. 盐水溶液； 酒精、汽油做溶剂，可溶解有机物构成非水溶液。

2. 溶液的分类： 按组成溶液的溶质和溶剂分为三类： ① 液态溶液: 气态溶于液态: HCl气体溶于水，将液态物质定为 溶剂。 固态溶于液态: NaCl溶于水，将液态物质定为溶剂。 液态溶于液态: 乙醇溶于水，将含量多的物质定为 ② 气态溶液：所有的气态混合物均为气态溶液： 例：空气，N2、O2、CO2混合物 等。 ③ 固态溶液：各金属合金，H2 溶解在Pd中等形成 固态溶液。

因此，溶液既不是溶质和溶剂的机械混合物，也不 溶液与化合物不同： 溶液中溶质和溶剂相对含量可以在一定范围内变动。 溶质与溶剂形成溶液的过程中表现出化学反应的某些特征：NaOH 溶于水，放热； NH4NO3 溶于水，吸热等。 酒精溶于水，体积变小； 苯与醋酸混合，体积变大。 因此，溶液既不是溶质和溶剂的机械混合物，也不 是两者的化合物。严格的讲，溶解过程是一个物理化学 过程。

把单位体积溶液中含溶质少量的溶液叫稀溶液， (二) 溶液浓度的表示方法 把单位体积溶液中含溶质少量的溶液叫稀溶液， 反之叫浓溶液。溶液浓度可以有很多种表示方法，以 下介绍几种表示方法。 一些基本概念： 摩尔：大量微粒的集合体, 6.02×1023 个粒子为一 摩尔。 摩尔质量(M)：一摩尔分子、原子或离子的质量为摩尔 质量，数值上等于分子、原子、离子的式量。 物质的量(n)：以摩尔为单位（mol），表示物质的量 多少的一个基本概念。

溶质B的物质的量(mol)除以溶液的体积(dm3, 升) 即： CB =nB/V (单位： mol / dm3) 溶液浓度的表示 1. 物质的量浓度：CB (简称浓度) 溶质B的物质的量(mol)除以溶液的体积(dm3, 升) 即： CB =nB/V (单位： mol / dm3) 　　特点：较方便，实验室最常用； 　　由于体积受温度的影响，使用时要指明温度。 怎样由浓HCl 配制 2.0 mol/dm3 , 0.10dm3的盐酸溶液? 解: nHCl = 0.10dm3×2.0 mol/dm3 = 0.2 mol 稀HCl中所含物质的量应等于所取浓HCl的物质的量. 设取浓HCl体积为V 则：根据：CB=nB /v (浓HCl : 12mol/dm3) ∴V=nB／CB = 0.2／12 = 0.017(dm3) 取12 mol·dm-3浓盐酸 0.017dm3 加水稀释到0.10dm3

特点：与温度无关，可用于沸点及凝固点的计算。 2. 质量摩尔浓度：mB 溶液中溶质B的物质的量(以mol为单位)除以溶剂的质量(以kg为单位)，称为溶质B的质量摩尔浓度。用符号mB 或bB表示。 即： mB = 溶质B的物质的量(mol)/溶剂的质量(㎏) mB = nB / mA (单位：mol / ㎏) 国际单位(Sl) 特点：与温度无关，可用于沸点及凝固点的计算。

例2-7. 计算由1.00g CO(NH2 )2 尿素溶于48.0 g水所配成溶液的质量摩尔浓度？ 解：首先求出溶质的物质的量： CO(NH2 )2 : 摩尔质量M = 60.0g/mol 1.00g尿素的物质的量 =1.00g/60.0(g/mol) = 0.167mol 质量摩尔浓度m(CO(NH2 )2 ) = 溶质尿素物质的量mol/溶剂的质量

溶质的质量与溶液质量之比为该溶质的质量分数，用w表示。 即 ： wB = mB／m溶液 例：如何将25gNaCl配制成wNaCl为0.25的食盐溶液? 解：wNaCl=mNaCl／(mNaCl+m溶剂) 0.25=25／(25+m溶剂) ∴m溶剂=100－25=75g ∴将25gNaCl溶解在75g溶剂中即可。

混合物中，物质B的物质的量nB与混合物的总 4. 摩尔分数 XB 混合物中，物质B的物质的量nB与混合物的总 物质的量之比n总叫物质B的摩尔分数; 用XB表示 XB=nB／n总 即 混合物中各物质的摩尔分数之和为1。

例：12.003g NaCl水溶液蒸干后，得NaCl 3.173g，试计算该NaCl溶液中NaCl和水的摩尔分数?

5. 质量摩尔浓度与摩尔分数之间的关系 稀溶液中，x溶剂 >> x溶质， 则 n溶质 n溶质 xB ＝ ≈ n溶质 + n溶剂 n溶剂

　　对于水溶液 ，当 　　n溶剂 ＝ 1000 g/(18 g / mol) ＝ 55.6 mol 时， 　　n溶质 ＝ m溶质 　　即 x溶质 ＝ n溶质/n溶剂 ＝ m溶质/55.6 　　令 k’ ＝ 1/55.6， 则 xm ＝ k’m 　　稀溶液中，溶质的摩尔分数与其质量摩尔浓度成正比。

补充: 溶解度原理 （1）相似相溶原理 限于理论水平的发展，至今我们尚无法预 言气体液体固体在液体中的溶解度。我们只能 按相似相溶原理来估计不同的溶质在水中的相 对溶解度。所以“相似相溶”原理的意思是： 溶质和溶剂在结构和极性上相似，因而分子 间的作用力的类型和大小相近，所以彼此互溶。

i . 液—液互溶： 甲醇、乙醇各有一羟基（OH），与H2O结构相 近，因此彼此互溶。 小分子醇～水，水～水，醇～醇分子间作用力大致 相等 ∴彼此互溶。 ii . 固—液溶解： 固体在液体中的溶解度也遵循结构极性相近互溶 的原理： 非极性或弱极性的固体易溶于弱极性或非极性溶剂 中，而难溶于极性溶剂（如水中）。 一些离子型盐类在水中的溶解度大。

另外：固体的m.p.对其在液态溶剂中的溶解 度也有影响： 例298K时，I2～CCl4, XI2=0.011（摩尔分数） Br2无限溶于CCl4中。 预言：在同一溶剂中，低熔点的固体将比具有 类似结构的高熔点固体易溶解。

例：表9-2： 一些固体有机物在苯中的溶解度 （298K） X溶质:在饱和溶液中的摩尔分数 溶质 m.p.（K） X溶质 蒽 491 0.008 菲 393 0.21 萘 353 0.26 联二苯 342 0.39

iii . 气液溶解： 同样遵循结构相近极性相近溶解度大的原则。 具有与气体溶质最为近似分子间力的溶剂是 最佳溶剂; 且高沸点的气体比低沸点的气体在同 一溶剂中的溶解度大。 例：HCl气体较稀有气体易溶于水，而且随 着卤素原子序数增大，b.p.越来越高，卤化氢在 水中的溶解度增大。

（2） 影响溶解度的因素 i . 温度对溶解度的影响 a：当固体、液体溶于液体中时： 如果溶解过程是一个吸热过程，则升高温度，溶解度增大。 当溶解过程是一个放热过程，则升高温度，溶解度降低。 当溶解过程中，水合热较大时，有可能使溶解变成一个放热过程，升高温度溶解度降低。

温度对溶解度的影响可从溶解度曲线看出：以 溶解度为纵坐标，以温度K为横坐标所得的曲线：

KNO3 ： T↑ s↑ Ce(SO4)3 ： T↑ s↓ NaCl ： T对s影响不大 NaSO4 305.4K以下为NaSO4·10H2O s曲线,T↑ s↑ 305.4K以上为 无水 NaSO4 s曲线, T↑ s↓。

利用不同温度下溶解度S不同，可以提纯 某些物质,这种方法叫重结晶。 过饱和溶液： 有时溶质在溶剂中可以形成过饱和溶液， 通常高温下溶解，形成饱和溶液，随温度降低 时并未析出晶体，形成过饱和溶液。（主要是 无晶种，难以形成晶型沉淀）

例：100g 水，323K时，溶解度：83g NaAc, 而293K时，溶解度： 46g。 若323K制饱和溶液，冷至293K时，无晶体析出，即形成过饱和溶液。但若向此溶液中加入很少几粒NaAc晶体，立即析出大量沉淀。 b：气体溶于液体： 气体溶于液体是放热的。 ∴ T↑ s↓ 例：烧杯中对水加热，可以观察到有空气泡冒出，就是T↑ s↓的结果。

ii . 压强的影响—亨利Henry定律 固体、液体的溶解度受压强影响不大，因为它们本身难压缩，而气体的溶解度受压强的影响较大，见表： p增大，气体溶解度增大，一般压强增加1倍，溶解度也近似的增加1倍

气体溶解度与压强的关系 压强Pa CO2的溶解度 　压强Pa 　CO2的溶解度 mol/dm3 mol/dm3 80.1×105 0.386 25.3 ×105 0.0155 106.5×105 0.477 50.7×105 0.0301 120.0×105 0.544 101.3×105 0.061 160.1×105 0.707 202.6×105 0.100 200.1×105 0.887

1. 纯溶剂的饱和蒸汽压 (三) 饱和蒸气压 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 pӨ 表示. 蒸发 1. 纯溶剂的饱和蒸汽压 蒸发 H2O (l) H2O(g) 凝聚 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 pӨ 表示.

亨利定律Henry： 在中等压强时，气体的溶解度与溶液上面 气相中该气体的分压成正比。 即: Ci = K Pi Ci ：i种气体在溶液内的浓度 K ： 亨利常数 Pi ：第i 种气体在溶液上面的分压 实例：打开瓶的啤酒、汽水，CO2气泡迅速逸 出液面，形成泡沫，当CO2散去后，饮料“淡而 无味”了。

p T 乙醚 乙醇 水 A 同一液体，温度越高，蒸气压越大。 B 与物质的本性有关：同一温度下，易挥发液体蒸 气压大。 　　　 气压大。 　　C 液体的蒸气压与气相的体积及液相的量无关。

2 溶液的饱和蒸气压 丙酮 压力计 丙酮溶液 溶液的蒸气压低于纯溶剂

拉乌尔定律(F. M. Raoult) 在一定的温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂的摩尔分数的乘积。 p ＝ pA*∙xA

溶液的性质与哪些因素有关？ 与物质的本性有关 　　导电性、酸碱性、氧化还原性∙∙∙ 　　蒸气压、凝固点、沸点、渗透压∙∙∙ 与溶质的数量有关

(四) 非电解质稀溶液的依数性 化合物水溶液能否导电，可区分非电解质 溶液和电解质溶液。 人们发现非电解质稀溶液的某些性质：如 蒸气压下降，沸点升高，凝固点降低和渗透压， 这些性质变化主要取决于溶质粒子数目的多少, 而与溶质本性无关，这一性质叫非电解质稀溶 液的依数性。 而对于电解质溶液或非电解质浓溶液，则 变化规律有所不同。

非电解质稀溶液的依数性 1. 蒸气压下降—拉乌尔（Raoult）定律 液体的蒸气压： 单位时间内由液面蒸发出的分子数和由气相回到液体内的分子数相等时，气、液两相处于平衡状态，此时蒸气的压强叫该液体的饱和蒸气压，通常称为蒸气压。

实验表明： 把不挥发的非电解质溶于溶剂中形成稀溶液后，稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。 这是因为溶剂的表面被不挥发的溶质部分占据，所以单位时间内逸出液面的溶剂分子就相应减少，结果达平衡时，溶液的蒸气压必然低于纯溶剂的蒸气压。

溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。 即 Raoult定律 ： 法国的物理学家：拉乌尔Raoult大量实验的总结： 在一定的温度下，稀溶液的蒸气压等于纯 溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。 即 Raoult定律 ： P：溶液的蒸气压 PA0：纯溶剂的蒸气压 XA：溶剂的摩尔分数

(m为溶质B的 质量摩尔浓度) Raoult 定律的另一种描述: “在一定温度下, 难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降和溶质的摩尔分数成正比。” nA>>nB 在稀溶液中 : 若以水为溶剂: 则1000g水中 (m为溶质B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m. Raoult定律曾令溶质是难挥发的, 若溶质和溶剂都有挥发性,也可使用Raoult定律,只要两者无相互作用即可。 (自学, P338) 稀溶液的蒸气压:

蒸气压下降 p ＝ pA* xA p ＝ pA*(1－xB)  p ＝ pA*xB 　　适用范围: 非电解质，难挥发，稀溶液。

气压等于大气压时, 液体开始沸腾, 这时的温度为 该液体的沸点. 含有非挥发性溶质的溶液其沸点总高于纯溶 剂的沸点。 2. 沸点升高 对于稀溶液: 蒸气压随温度升高而增大, 当蒸 气压等于大气压时, 液体开始沸腾, 这时的温度为 该液体的沸点. 含有非挥发性溶质的溶液其沸点总高于纯溶 剂的沸点。 溶液沸点上升图。 水溶液的蒸气压达到1.0325×105Pa时, 温度要大于100℃。 水 溶液

在相同温度下, 溶液的蒸气压低于纯溶剂的 蒸气压, 所以溶液的蒸气压要达到1.01325 ×105Pa，则必须提高温度. 实验证明，沸点升高值与溶液中溶质的质 量摩尔浓度成正比。 △Tb: b.p. 升高值 ; m: 溶质的质量摩尔浓度　(mol/kg) Kb: 溶剂沸点升高常数，只与溶剂有关，与溶质无关, 单位是 K∙kg∙mol-1。 水的 kb = 0.512 K∙kg∙mol-1

影响沸点高低的因素 与物质的本性有关，在一定的外压下，易挥发的液体沸点低； 对于同一物质，沸点与外压有关，外压越大，沸点越高； 外压一定时，纯净物具有固定的沸点。

3. 凝固点下降 凝固点：指溶液的蒸气压与冰的蒸气压达平衡时温度。 含有少量溶质的溶液，凝固点的温度低于纯溶剂的凝固点温度，叫凝固点下降。 海水在273Ｋ不冻结，因为海水中含盐。 　 难挥发非电解质稀溶液的凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质本性无关。 △Tf: 凝固点降低值 m: 溶质的质量摩尔浓度　(mol/kg） Kf: 凝固点降低常数，与溶剂有关,与溶质无关的常数，单位 K∙kg∙mol-1。 水的 kb = 0.512 K∙kg∙mol-1

蔗糖水溶液， 蒸气压下降， 凝固点降低。

水分子自由通过半透膜，而溶质分子不能通过， 这种现象叫渗透。 由渗透而产生的压强叫渗透压。 4. 渗透压 水分子自由通过半透膜，而溶质分子不能通过， 这种现象叫渗透。 由渗透而产生的压强叫渗透压。 将血红细胞置于纯水中可以发现它会胀成圆球，给缺水的植物浇水，不久植物茎叶挺立，这都是由于水渗入细胞的结果。 水 糖水 水 糖水 渗透现象和渗透压

1886年，荷兰物理学家范特荷甫（Vant Hoff）指出：“稀溶液的渗透压与溶液的浓度和温度的关系同理想气体方程式一致”。 л：渗透压（Pa） V ：溶液体积 （m3 、 dm3） n ：溶质的物质的量（mol） C ：物质的量浓度 R ：气体常数 8.314 Pa·m3·mol-1·K-1 8.314 kPa·dm3·mol-1·K-1 T ：绝对温度 难挥发非电解质稀溶液的渗透压与溶液中溶质的浓度成正比，而与溶质本性无关。

　渗透方向 溶剂 溶液 π小 π大 稀溶液 浓溶液 依数性使用范围: 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，这些现象同样存在，不再符合依数性的定量规律。

依数性的应用 a. 测定分子的摩尔质量 常采用沸点升高和凝固点降低这两种依数性来 测定摩尔质量 ，对于摩尔质量特别大的物质，如 血红素等生物大分子，才采用渗透压法。 b. 制做防冻剂和制冷剂： 溶液的凝固点下降原理在实际工作中很有用处。 在严寒的冬天，为了防止汽车水箱冻裂，常在水箱的 水中加入甘油或乙二醇以降低水的凝固点。这样可防 止水箱中的水因结冰而体积膨大，胀裂水箱。

在实验中, 我们常用食盐和冰的混合物做致冷剂。 30g NaCl+100g 冰：最低温度可达250.6K， 42.5gCaCl2+100g 冰：最低温度为218K。 这一降温原理与溶液的凝固点下降有关 。当食盐和冰放在一起时，冰因吸环境热稍有熔化，食盐遇水而溶解，使表面水形成了溶液，降低了凝固点，冰迅速熔化，在熔化过程中因大量吸热而使环境致冷。 c. 配制等渗输液 渗透在许多生物过程中具有不可缺少的作用。如人体静脉输液所用的营养液（葡萄糖液、盐水等）都需经过细心调节以使它与血液具有相同的渗透压（约780KPa）,否则, 血细胞均将破坏。

例 2-8 在 26. 6 g CHCl3 中溶解 0. 402 g 难挥发性非电解质溶质，所得溶液的沸点升高了0 例 2-8 在 26.6 g CHCl3 中溶解 0.402 g 难挥发性非电解质溶质，所得溶液的沸点升高了0.432 K，CHCl3 的沸点升高常数为 3.63 K·kg ·mol-1，求该溶质的平均分子质量Mr。 　　解：由 Δ Tb ＝ kB m，解得 　　因为 　　所以

例1：把1.09g葡萄糖溶于20g水中，所得溶液在101325 Pa下，沸点升高了0.156K，求葡萄糖的摩尔质量。 解：利用 已知水的 Kb=0.512K·Kg·mol-1, （葡萄糖摩尔质量的理论值:180）

例2：把0.322g萘溶于80g苯中所得溶液的凝固点为278.34Ｋ，求萘的摩尔质量。 解：已知苯的凝固点为 278.50K Kf = 5.10 K·Kg·mol-1, △Tf=278.50－278.34=0.16Ｋ ∴0.16Ｋ＝5.10 · (理论值为:128g / mol)

例3：1 dm3溶液中含5.0 g马的血红素，在298 K 时测得溶液的渗透压为1.82×102 Pa, 求马的血红素的摩尔质量。 解：利用 马的血红素的摩尔质量为：

b. 制做防冻剂和制冷剂 例1：为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点下降到253K ,即△Tf=20.0K， 则在每1000g 水中应加入甘油多少克？ （甘油为C3H8O3 M=92 g/mol） 解：利用 则根据题意：1000g水中应加入10.75mol甘油， 其质量为10.75×92=989g 应加入甘油：989克。

c. 配制等渗输液 例1：测得人体血液的冰点降低值△Tf=0.56，求体液在37℃时的渗透压。 解：利用

例2：已知血液的渗透压为780KPa ,若用葡萄糖溶液做为临床输液的营养液，该葡萄糖溶液浓度为多大？ ∴ ∵ 是稀溶液 ∴浓度℅ =

2-3 固体 （一） 晶体与非晶体 1. 宏观特征 通常人们说的“固体”可分为晶态和非晶态两大类。晶态物质即晶体，是真正意义上的固体。 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（有时也称为无定形物质） 。

2. 晶体的本质特征是它的“自范性” 即：晶体能够自发地呈现一定的规则且表现出多面体 的外形, 而非晶态物质则没有“自范性”。 晶体与非晶体的可压缩性和扩散性均较差; 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; （b）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.

（二） 晶体的外形 七大晶系

（三） 晶体的内部结构 晶体的外形是晶体内部结构的反应，是构成晶体的质点（离子、原子或分子）在空间有一定规律的点上排列的结果。 这些有规律的点称为空间点阵，空间点阵中的每一个点都叫做结点。 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。

3-3 晶体的内部结构 （1）十四种晶格 三斜P 单斜P 单斜C 正交P 正交C 正交I 正交F

四方P 四方I 三方R 六方H 立方P 立方I 立方F

（四） 晶体的内部结构 根据晶体中有序排列的质点的性质, 可以将晶体分成四种基本类型: 离子晶体: 有序排列的质点是正离子和负离子 分子晶体: 有序排列的质点是分子 原子晶体: 有序排列的质点是原子 金属晶体: 有序排列的质点是金属原子或离子

由正离子和负离子通过离子键结合而成的晶体叫 离子晶体. 如：NaCl，KCl, CaO, MgO 等均为离子晶体。 （1）离子晶体的物理特性 1. 离子晶体 (第七章介绍) 由正离子和负离子通过离子键结合而成的晶体叫 离子晶体. 如：NaCl，KCl, CaO, MgO 等均为离子晶体。 （1）离子晶体的物理特性 a. 正负离子形成离子键, 离子间相互作用较强。 所以离子晶体 mp, bp 高,硬度大. b. 晶体延展性差：晶体受冲击时,各层离子易错动， 使引力减弱，晶体易碎。 c. 熔化、溶于水导电, 固态不导电。

d. 整个晶体是一个大分子. 晶体中不存在单个分子. 例：NaCl晶体中,Na+ Cl+有规则排列, Na:Cl=1：1，∴NaCl只是化学式,不是分子式。 整个晶体可看成是一个巨型分子，没有确定的分子量。 (2) 离子晶体的类型 CsCl型晶体 NaCl型晶体 立方 ZnS型 还有许多其它的晶体类型不一一介绍

NaCl型 CsCl型 ZnS型(立方型)

如X2、H2、HX、CO2、H2O、NH3、CH4等共价 化合物，固体状态存在时都是分子晶体： 特点：晶体中质点之间的结合作用力为分子间力. 2. 分子晶体 如X2、H2、HX、CO2、H2O、NH3、CH4等共价 化合物，固体状态存在时都是分子晶体： 特点：晶体中质点之间的结合作用力为分子间力. 性质：分子间力弱, ∴分子晶体 mp、bp低，密度、 硬度小，导电性能一般较差. 只有极性强的分子晶体（如HCl等）溶于水导电（电离）。

CO2晶体 O O C O C O O C O O C O C O O C O O O O O C C C O O O O C O C O

3. 原子晶体：如：金刚石、单质Si、SiC、BN、SiO等, 由无限数目的原子组成，称为原子晶体。 晶体中无单独分子，整个晶体为一个大分子。 特点 :有序排列的质点是原子. 质点间作用力：共价键 性质：共价键强度大 ∴原子晶体mp、bp高，硬度、 密度大；固态不导电，熔化、熔于水不导电； 金 刚 石: mp：3849K，最硬的单质，固态不导电、 不导热。 SiC、Si半导体。

mp、bp高、密度大：由于自由电子使金属晶格中的原子采用紧密堆积的结构，因此具有mp、bp高、密度大的特性。 4. 金属晶体 特性 mp、bp高、密度大：由于自由电子使金属晶格中的原子采用紧密堆积的结构，因此具有mp、bp高、密度大的特性。 具有导电性，且温度升高电阻增大：因为自由电子存在，所以可以导电。在外加电场作用下，电子定向移动，温度升高，晶格内原子离子震动加剧，阻碍电子流动，所以电阻大。 具有良好的机械加工性：因为金属晶格的紧堆结构，允许原子在外力作用下，使一层原子在相邻一层上滑动，而不破坏金属键。

金属等径球的密堆积 68.02% 74.05% 74.05% 面心立方密堆积 六方密堆积 体心立方堆积 空间占有率: Sr,Ca,Pb,Ag,Cu La,Y,Mg,Zr,Hf Li,Na,K,Rb,Cs,W,Fe

晶体类型 离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 代表物质 NaCl 金刚石，SiO2 I2,干冰，大多数有机物 金属，合金 粒子间作用力 离子键 共价键 分子间力，氢键 金属键 熔沸点 较高 很高 较低 挥发性 低 无 高 硬度 较大而脆 大而脆 较小 多数较大 导电、导热性 热的不良导体，熔融和溶于水可导电 非导电(热)体 非导电(热)体，不绝对，有些有机物可以 导电(合成金属) 良导电(热)体 溶解性 极性溶剂 不溶于 一般溶剂 符合相似相容原理 不溶于一般溶剂 机械加工性 不良 良好的延展性和机械加工性能 应用 电解质，耐火材料 半导体，硬质材料 溶剂，绝缘材料 机械制造

作业：P23 6, 7, 9, 11, 12, 15, 16, 18