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第一章 气体、液体和溶液的性质§1-1 气体的性质本节的重点是三个定律：1．道尔顿分压定律（Dalton’s law of partial pressures ） 2．阿码加分体积定律（Amagat’s law of partial volumes ） 3．格拉罕姆气体扩散定律（Graham’s law of diffusion ）一、理想气体(Ideal Gases )――讨论气体性质时非常有用的概念1．什么样的气体称为理想气体？气体分子间的作用力很微弱，一般可以忽略； 气体分子本身所占的体积远小于气体的体积。
即气体分子之间作用力可以忽略，分子本身的大小可以忽略的气体，称为理想气体。
2．理想气体是一个抽象的概念，它实际上不存在，但此概念反映了实际气体在一定条件下的最一般的性质。
3．实际气体在什么情况下看作理想气体呢？只有在温度高和压力无限低时，实际气体才接近于理想气体。
因为在此条件下，分子间距离大大增加，平均来看作用力趋向于零，分子所占的体积也可以忽略。
二、理想气体定律（The Ideal Gas Law ）1．由来(1) Boyle’s law （1627-1691）British physicist and chemist － The pressure-volume relationshipn 、T 不变 ， V ∝ 1/ p or pV = constant(2) Charles’s law （1746-1823）French scientist 1787年发现－The temperature-volume relationshipn 、p 不变 ， V ∝ T or V /T = constant(3) Avogadro’s law （1778-1823）Italian physicistAvogadro’s hypothesis :Equal volumes of gases at the same temperature and pressure contain equal numbers of molecular.Avogadro’s law The volume of a gas maintained at constant temperature andpressure is directly proportional to the number of moles of the gas.T 、p 不变 ， V ∝ n2．理想气体方程式（The ideal-gas equation ）由上三式得：V ∝ nT / p ，即pV ∝ nT ，引入比例常数R ，得：pV = nRT pV = nRT R---- 摩尔气体常量 在STP 下，p =101.325kPa, T =273.15K n =1.0 mol 时, V m =22.414L=22.414×10-3m 3R =8.314 kPa ⋅L ⋅K -1⋅mol -1nT pV R =K15.2731.0m ol m 1022.414Pa 10132533⨯⨯⨯=-11K m ol J 314.8--⋅⋅=4．理想气体方程式应用 可求摩尔质量(1) 已知p ，V ，T ， m 求 M (2) 已知p ，T ，ρ 求 M5．实际气体（Real gas ）与理想气体的偏差(Deviations of ideal behavior) (1) 实例：1mol 几种气体 pV / RT ～ p 曲线从两个图中，可以得知：a ．分子小的非极性分子偏差小，分子大的极性强的分子偏差大；b ．温度越高，压力越低，偏差越小。
气体与溶液的扩散与溶解气体与溶液的扩散与溶解是化学领域中一对重要的现象。
本文将探讨气体和溶液在扩散和溶解过程中的特点、原理以及相关应用。
一、气体的扩散气体的扩散指的是气体分子自高浓度区域向低浓度区域移动的过程。
这种移动是由于气体分子之间的碰撞而产生的，并且遵循了高浓度区域分子数较多、碰撞频率较高的规律。
在气体扩散的过程中，有两个重要因素需要考虑，即浓度差和温度。
浓度差越大，气体分子的移动速率越快，扩散速度也就越快。
而温度的升高也会增加气体分子的平均动能，从而增加扩散速度。
气体扩散广泛应用于各个领域。
例如，在生物学中，氧气通过扩散进入人体的肺部，供给身体所需。
在环境科学中，大气中的污染物通过扩散到达地表，影响着空气质量。
因此，研究气体的扩散规律对于我们理解和改善环境以及生命健康具有重要意义。
二、溶液的扩散溶液的扩散指的是溶解在液体中的溶质分子在液体中的不断运动使得溶质分子能够均匀分布的过程。
溶液中的溶质分子会沿着浓度梯度的方向，从高浓度区域向低浓度区域运动。
与气体的扩散不同，溶液的扩散受到溶液浓度、温度以及凝聚相间物质的类型等因素的影响。
溶液浓度越高，扩散速率越快，而温度的升高也会增加溶液分子的运动速率，从而加快扩散过程。
溶液的扩散在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
例如，我们入浴时加入的香皂、洗发水等都是通过溶液扩散使得其中的有效成分能够渗透到皮肤和头发之中。
在生物学和生物化学研究中，细胞内的各种物质也通过溶液的扩散进入或离开细胞。
三、气体和溶液的溶解气体和溶液的溶解是指气体分子通过与溶剂分子相互作用而在溶液中分散的过程。
气体溶解通常遵循亨利定律，该定律表明气体的溶解度与气体分压成正比。
也就是说，气体的溶解度随着气体分压的增加而增加。
溶解度受到温度和压力的影响。
温度升高会降低溶质与溶剂之间的吸引力，从而提高溶解度。
压力的升高会增加气体分子的相互碰撞频率，从而提高溶解度。
气体和溶液的溶解在很多实际应用中都有重要意义。
化学反应中的气体和溶液知识点总结化学反应是物质间发生变化的过程，其中气体和溶液是常见的反应方式。
本文将围绕化学反应中的气体和溶液两个方面进行知识点总结，帮助读者更好地理解这些概念。
一、气体的特性和性质气体是一种无定形的物质形态，具有以下特性和性质：1. 可压缩性：气体的分子间距离较大，分子运动剧烈，因此气体具有可压缩性。
2. 可扩散性：气体分子具有高速运动，可以自由地在容器内扩散和混合。
3. 可溶性：气体可以溶解于液体或固体中，其溶解度受温度和压力的影响。
4. 气压和温度：根据理想气体状态方程P×V = n×R×T，气体压强和温度成正比，压强的单位是帕斯卡（Pa），温度的单位是开尔文（K）。
二、溶液的组成和性质溶液是由溶质和溶剂组成的混合物，其中溶质是被溶解的物质，溶剂是用于溶解溶质的物质。
溶液具有以下组成和性质：1. 溶解度：溶解度是指单位溶剂中能溶解的最大溶质量，常用质量分数或摩尔分数表示。
2. 饱和溶液：当在一定温度下，无法再溶解更多溶质时，称为饱和溶液。
3. 浓度：溶液的浓度可以通过质量浓度、摩尔浓度或体积浓度等方式表示。
4. 溶解过程：溶质分子与溶剂分子之间的相互作用力决定了溶解过程的进行与否。
5. 离子溶液：当溶质是离子时，溶液中的离子数量与电解质的浓度成正比。
三、气体反应常见类型1. 常规气体反应：包括氧化反应、还原反应、酸碱中和反应等。
例如：2H2 + O2 → 2H2O2. 气体的摩尔关系：根据化学计量关系，在气体反应中可以根据反应物的物质的摩尔比例推导出产物的物质摩尔比例。
例如：2H2 + O2 → 2H2O，2摩尔氢气与1摩尔氧气反应生成2摩尔水。
3. 气体溶解平衡：气体溶解于溶液中时，会达到一个平衡状态，溶解度受温度和压力的影响。
四、溶液反应常见类型1. 酸碱反应：酸和碱在溶液中反应生成盐和水的化学反应。
例如：HCl + NaOH → NaCl + H2O2. 沉淀反应：两种溶液混合时，产生的沉淀物是由两种阳离子和阴离子结合形成的固体颗粒。
气体和溶液【1-1】在0℃和100kPa 下，某气体的密度是1.96g·L -1。
试求它在85千帕和25℃时的密度。
解：根据公式p M=ρRT 得111222P T P T ρρ=， 所以21121285.0 1.96273.15===1.53100298.15P T PT ρρ⨯⨯⨯g·L -1 【1-2】 在一个250 mL 容器中装入一未知气体至压力为101.3 kPa ，此气体试样的质量为0.164 g ，实验温度为25℃，求该气体的相对分子质量。
解：-1101.30.250=n 8.314n=0.0102mol 0.1640.0102=16.1g mol 298.15⨯⨯÷⋅，， 【1-3】收集反应中放出的某种气体并进行分析，发现C 和H 的质量分数分别为0.80和0.20。
并测得在0℃和101.3 kPa 下，500 mL 此气体质量为0.6695 g 。
试求该气态化合物的最简式、相对分子质量和分子式。
解：（1）(0.80(12.01):(0.20(1.008) = 1:3.0，最简式为CH 3（2）-1101.30.500=n 8.314n=0.0223mol 0.66950.023=30.0g mol 273.15⨯⨯÷⋅，， （3）C 2H 6【1-4】将0℃和98.0 kPa 下的2.00 mL N 2和60℃ 53.0 kPa 下的50.00 mL O 2在0℃混合于一个50.0 mL 容器中，问此混合物的总压力是多少？ 解：112298.0 2.00(N ) 3.92kPa 50.0p V p V ⨯===122153.0273(O )43.5kPa 333p T p T ⨯===3.9243.547.4kPap =+=混合【1-5】现有一气体，在35℃和101.3 kPa 的水面上捕集，体积为500 mL 。
如果在同样条件下将它压缩成250 mL ，干燥气体的最后分压是多少？解：查教科书第4页表1-1，得35℃时水的饱和蒸气压为5.63 kPa ， 101.3 5.630.500=n 8.314n=0.01867mol 308.15-⨯⨯（）， P 0.250=0.018678.314P=191.3kPa 308.15⨯⨯， 【1-6】CHCl 3在40℃时蒸气压为49.3 kPa ，于此温度和101.3 kPa 压力下，有4.00 L 空气缓缓通过CHCl 3（即每一个气泡都为CHCl 3蒸气所饱和），求：（1）空气和CHCl 3混合气体的体积是多少？（2）被空气带走的CHCl 3质量是多少？解：（1）49.3:(101.3 - 49.3) = V:4.00， V = 3.79 (L)，4.00 + 3.79 = 7.79 (L)（2）49.37.79=n 8.314n=0.1475mol 0.1475119.2=17.6g 313.15⨯⨯⨯，， 【1-7】在15℃和100 kPa 压力下，将3.45 g Zn 和过量酸作用，于水面上收集得1.20 L 氢气。
第一章 气体和溶液学习要求1. 了解分散系的分类及主要特征。
2. 掌握理想气体状态方程和气体分压定律。
3. 掌握稀溶液的通性及其应用。
4. 掌握胶体的基本概念、结构及其性质等。
5. 了解高分子溶液、乳状液的基本概念和特征。
1.1 气体1.1.1 理想气体状态方程气体是物质存在的一种形态，没有固定的形状和体积，能自发地充满任何容器。
气体的基本特征是它的扩散性和可压缩性。
一定温度下的气体常用其压力或体积进行计量。
在压力不太高(小于101.325 kPa)、温度不太低(大于0 ℃)的情况下，气体分子本身的体积和分子之间的作用力可以忽略，气体的体积、压力和温度之间具有以下关系式：V=RT p n (1-1)式中p 为气体的压力，SI 单位为 Pa ；V 为气体的体积，SI 单位为m 3；n 为物质的量，SI 单位为mol ；T 为气体的热力学温度，SI 单位为K ；R 为摩尔气体常数。
式(1-1)称为理想气体状态方程。
在标准状况(p = 101.325 Pa ，T = 273.15 K)下，1 mol 气体的体积为 22.414 m 3，代入式(1-1)可以确定R 的数值及单位：333V 101.32510 Pa 22.41410 m R T1 mol 27315 Kp n .-⨯⨯⨯==⨯3118.314 Pa m mol K --=⋅⋅⋅11= 8.314 J mol K --⋅⋅ (31 Pa m = 1 J ⋅)例1-1 某氮气钢瓶容积为40.0 L ，25 ℃时，压力为250 kPa ，计算钢瓶中氮气的质量。
解：根据式(1-1)333311V 25010Pa 4010m RT8.314Pa m mol K 298.15Kp n ---⨯⨯⨯==⋅⋅⋅⨯4.0mol =N 2的摩尔质量为28.0 g · mol -1，钢瓶中N 2的质量为：4.0 mol × 28.0 g · mol -1 = 112 g 。
拉乌尔定律和亨利定律--溶液的蒸气压我们知道，液体可以蒸发成气体，气体也可以凝结为液体。
在一定的温度下，二者可以达成平衡，即液体的蒸发速度等于蒸气的凝结速度。
达到这种平衡时，蒸气有一定的压力，这个压力就叫做此液体的饱和蒸气压（简称蒸气压）。
蒸气压与温度有关，温度越高，分子具有的动能越大，蒸发速度越快，因而蒸气压越大。
溶液的蒸气压除与温度有关外，还与浓度有关。
拉乌尔定律和亨利定律所描述的就是溶液蒸气压和浓度之间的关系。
3.3.1 拉乌尔定律1887年法国物理学家拉乌尔（Raoult）在溶液蒸气压实验中总结出著名的拉乌尔定律。
拉乌尔定律指出：如果溶质是不挥发性的，即它的蒸气压极小，与溶剂相比可以忽略不计，则在一定的温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与其克分子分数的乘积。
即式中p1--溶剂的蒸气压，溶质是不挥发性时，即为溶液的蒸气压；x1 ──溶液中溶剂的克分分数。
拉乌尔定律还可以表述为：在一定的温度下，当不挥发物质溶解在溶剂中时，溶液的蒸气压相对下降等于溶质的克分子分数。
即式中△p——溶液的蒸气压下降值；x2——溶质的克分子分数。
对于溶质是挥发性物质，它的蒸气压不能忽略时，拉乌尔定律仍然适用，但要注意此时p1是溶液中溶剂的蒸气压。
3．3．2 亨利定律亨利定律是1803年由亨利在对气体在液体中溶解度的实验研究中得出的。
亨利定律指出：在一定的温度下，气体在液体中的溶解度和该气体的平衡分压成正比。
即p2=k x x2 （3.22）式中x2 ──气体溶质在溶液中的克分子分数；p2──该气体的平衡分压；k x──常数。
亨利定律中的浓度单位除可用克分子分数外，也可用其他浓度单位表示，但是采用不同的单位时，常数k不同。
亨利定律可以推广到具有挥发性溶质溶于液体的稀溶液。
但是需要特别注意的是，亨利定律的应用是有条件的：只有当溶质在液相和在气相里都以相同的质点存在时亨利定律才适用。
由于气体在金属中往往以原子状态存在，因此气体在金属中的溶解往往不服从亨利定律。
气体与溶液性质气体与溶液是化学中重要的物质状态，它们在许多领域都有着广泛的应用。
本文将详细介绍气体与溶液的性质，包括其定义、组成、特点以及普遍规律。
首先，我们来谈谈气体的性质。
气体是一种无定形的物质状态，其分子之间的相互作用力相对较小，使得气体具有较高的扩散性、可压缩性和可混合性。
气体可以通过改变温度和压力来调整其体积和密度。
气体分子之间的平均距离较大，分子之间几乎没有相互作用，因此气体没有固定的形状和体积。
气体的分子自由运动，具有高度的熵和无序性。
气体在常温、常压下的体积可以根据阿伏伽德罗定律确定，即相同条件下气体的体积与分子的个数成正比。
气体的性质还包括压力和温度的影响。
根据理想气体状态方程，气体的压强与温度成正比，温度越高，气体分子的平均动能越大，压强也相应增加。
而根据查理定律，给定体积的气体，在恒定温度下，压强与气体的体积成反比。
根据博伊尔定律，给定质量的气体，在恒定温度下，压强与气体的体积成正比。
这些定律为我们研究和应用气体提供了重要依据。
接下来，我们来探讨溶液的性质。
溶液是由溶质和溶剂组成的一种均相混合物。
其中溶质是指溶解在溶剂中的物质，而溶剂是指用于溶解其他物质的介质。
在溶液中，溶质的存在形式可以是分子、原子或离子。
溶液中的溶质和溶剂之间会发生相互作用，这种相互作用可以使溶质分子被溶剂分子包围和稳定，并随着溶剂的运动而分散。
溶液的性质受到溶质和溶剂的特性影响。
溶液中的溶质可以是固体、液体或气体。
当溶质是固体时，其溶解度受温度、压力和溶剂性质的影响。
其中，温度对溶解度的影响最为显著。
在一些情况下，增加温度可以提高固体溶质的溶解度，而在其他情况下，增加温度反而会降低溶解度。
溶解度曲线描述了溶质在不同温度下的溶解度变化规律。
同时，在气体溶液中，溶质的溶解度还受到压力的影响。
亨利定律表明，溶解度与气体的分压成正比。
在恒定温度下，增加气体的分压会增加气体分子进入溶液的速率，进而增加溶解度。
此外，溶液的浓度也是一个重要的性质。
