气体、溶液和胶体

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1、第三章气体、溶液和胶体第三章气体、溶液和胶体（Gas,SolutionandColloid）本章目标1.了解理想气体方程及气体分压定律。2.了解分散体系的分类及主要特征。3.掌握稀溶液的通性及其应用4.熟悉并掌握胶体的基本概念、结构及其性质。3.1气体3.1.1理想气体状态方程及其应用理想气体（idealgas）是指分子本身不占体积，分子间没有相互作用力的气体。理想气体实际上是不存在的，它是一种科学的抽象。通常遇到的实际气体都是非理想气体，因为它的分子本身既有体积，而且分子间又有作用力存在。但是当实际气体处于低压、高温下条件下，分子间距离很大，气体的体积已远远超过分子本身所

2、占的体积，因而可忽略后者，而且分子间作用力也因分子间距离拉大而迅速减小，故可把它近似地看作理想气体，所以理想气体是实际气体的一种极限情况。研究理想气体是为了先把研究对象简单化，在此基础上再进行一些必要的修正，推广应用于实际气体。这是科学上处理比较复杂问题时常用的一种方法。理想气体状态方程（idealgasequationofstate）为：（3-1）该方程表明了气体的压力（）、体积（）、温度（）和物质的量（）之间的关系。为摩尔气体常数，其数值及单位可用下面的方法来确定：已知在标准状况（=100kPa，=273.15K）下，1mol气体的标准摩尔体积为22.41L，则3-20

3、第三章气体、溶液和胶体也可取或①等。气体状态方程还可以表示为另一些形式：（3-2）（3-3）式中：m为气体的质量；M为摩尔质量；ρ为密度。利用式（3-1）、式（3-2）或式（3-3），可进行一些有关气体的计算。注意，计算时要保持ρ，V与R单位的统一。例3-1一学生在实验室，在73.3kPa和25℃下收集得250ml某气体。在分析天平上称量，得气体净质量为0.1188g。求这种气体的相对分子质量。解将上述数据代人式（3-2），得所以该气体的相对分子质量为16。3.1.2道尔顿分压定律及其应用气体常以混合物的形式存在。如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一容器中，则各种气体

4、如同单独存在时一样充满整个容器。当几种气体混合后，各种气体的压力将发生什么变化呢？1801年道尔顿（Dalton）通过实验发现：混合气体的总压力等于各组分气体分压力之和。所谓某组分的分压力是指该组分在同一温度下单独占有混合气体的容积时所产生的压力。以上关系就称作道尔顿分压定律（Dalton’slawofpartia1pressure）。若用p1、p2…表示气体1、2…的分压，p代表总压力，则道尔顿分压定律可表示为：p=pi+pi+…或p=∑pi（3-4）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和物质的量，V为混合气体的体积，则（3-5）由道尔顿分压定理可知

5、3-20第三章气体、溶液和胶体（3-6）式中n为混合气体的总的物质的量。由此可见，气体状态方程不仅适用于某一纯净气体，也适用于气体混合物。将式（3-5）除以式（3-6），可得或（3-7）若令则（3-8）上式中的xi称摩尔分数（mo1efraction），可用来表示混合物中某一物质的含量。混合物中某组分的摩尔分数即为该组分的物质的量占混合物中总物质的量的分数。例如，某混合物由A、B两组分组成，它们的物质的量分别为nA、nB，则A组分的摩尔分数xA和B组分的摩尔分数xB分别为：由于n=nA+nB显然xA+xB=1即混合物中各组分摩尔分数之和必等于l。由此可见，式（3-8）表示混

6、合气体某组分的分压力等于该组分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。这是道尔顿分压定律的另一种表达形式。应当指出，只有理想气体才严格遵守道尔顿分压定律，实际气体只有在低压和高温下，才近似的遵守此定律。道尔顿分压定律对于研究气体混合物非常重要。在实验室中常用排水取气法收集气体。用这种方法收集的气体中总是含有饱和的水蒸气。在这种情况下所测出的压力应是混合气体的总压力，即：p（总压）=p（气体）+p（水蒸气）水的饱和蒸气压仅与水的温度有关，可从表3-l3-20第三章气体、溶液和胶体中查出。因此气体的分压力应该是总压力减去该温度下的饱和水蒸气压。表3-1水在不同温度下的饱和蒸气压温度/

7、℃压力/kPa温度/℃压力/kPa温度/℃压力/kPa00.61182.07407.3710.65192.20459.5920.71202.335012.3330.76212.495515.7340.81222.646019.9250.87232.816525.0060.93242.977031.1671.00253.177538.5481.07263.368047.3491.15273.568557.81101.23283.779070.10111.31294.009584.54121.40304.249687.