北京化工大学：《基础化学》课程教学资源（PPT课件）第02章 物质的聚集状态和溶液

第2章物质的聚体状态和溶液 2.1物质的聚集状态简介 2.2气体 2.3 溶液 2.4胶体 2.5固体（了解)

2.1 物质的聚集状态简介 2.2 气体 2.3 溶液 2.4 胶体 2.5 固体（了解） 第2章 物质的聚体状态和溶液

2.1物质的聚集状态简介 物质的聚集状态 温度和压力 —相图 量 超临界 三态：气态、液态、固态 临界点 ,流体 超临界流体 e 相图：三相点B,临界点C 气相 液相 D 超临界流体(supercritical fluid) 固相 密度大（于气体）、粘稠度低（于液态）、 表面张力小、溶解能力很强 P。压力 第四态：等离子体 蒸发—凝结 (BC) 离子液体 升华一凝华(AB) 第五态：中子态 (一中子星) 熔融。 凝固(BD) 其他：酯膜结构、夸克胶子等离子体、暗物质等

物质的聚集状态——温度和压力——相图 三态：气态、液态、固态 第四态：等离子体 其他：酯膜结构、夸克胶子等离子体、暗物质等 离子液体 相图：三相点B，临界点C 超临界流体（supercritical fluid） 蒸发——凝结（BC） 升华——凝华（AB） 熔融——凝固（BD） 超临界流体 ——密度大（于气体）、粘稠度低（于液态）、 表面张力小、溶解能力很强 第五态：中子态 （——中子星） 2.1 物质的聚集状态简介

2.1物质的聚集状态简介 等离子体 等离子体(Plasma)是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态， 广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气 态”，也称“电浆体”。 严格来说，等离子体是具有高能量的气体团，等离子体的总带电量仍是中 性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已不再被束缚于原 子核，而成为高位能高动能的自由电子。 冈

等离子体 等离子体（Plasma）是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态， 广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气 态”，也称“电浆体”。 严格来说，等离子体是具有高能量的气体团，等离子体的总带电量仍是中 性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已不再被束缚于原 子核，而成为高位能高动能的自由电子。 2.1 物质的聚集状态简介

2.1物质的聚集状态简介 离子液体 离子液体(Ionic liquid.,IL)指液态时的离子化合物。所有可熔融而不 分解或气化的盐类都可作离子液体，如高温下的氯化钠，其中就含有钠离子和 氯离子。离子液体在冷却时一般生成离子性固体，可能是结晶或无定形的。 离子键一般比普通液体中的分子间范德华力要强，所以常见盐类的熔点大 多比其他类型固体的熔点要高。目前研究中比较感兴趣的是室温或低温离子液 体。 离子液体有众多应用，例如作为溶剂或导电液体。近室温的离子液体是重 要的电池材料。因蒸气压较低，也用作密封材料。 N+.CH3 1-丁基-3-甲基咪唑盐(BMM) PF6

离子液体 离子液体（Ionic liquid，IL）指液态时的离子化合物。所有可熔融而不 分解或气化的盐类都可作离子液体，如高温下的氯化钠，其中就含有钠离子和 氯离子。离子液体在冷却时一般生成离子性固体，可能是结晶或无定形的。 1-丁基-3-甲基咪唑盐（BMIM）: 2.1 物质的聚集状态简介 离子键一般比普通液体中的分子间范德华力要强，所以常见盐类的熔点大 多比其他类型固体的熔点要高。目前研究中比较感兴趣的是室温或低温离子液 体。 离子液体有众多应用，例如作为溶剂或导电液体。近室温的离子液体是重 要的电池材料。因蒸气压较低，也用作密封材料

2.2气体 2.2.1理想气体状态方程 2.2.2气体的分压定律和分体积定律 冈

2.2 气体 2.2.1 理想气体状态方程 2.2.2 气体的分压定律和分体积定律

2.2气体 2.2.1理想气体状态方程 >理想气体(ideal gases) 分子之间没有相互作用 分子本身体积为零的气体 注：低压、高温下的气体可近似按理想气体处理

2.2.1 理想气体状态方程 ➢ 理想气体(ideal gases) 分子之间没有相互作用 分子本身体积为零的气体 注：低压、高温下的气体可近似按理想气体处理 2.2 气体

2.2气体 2.2.1理想气体状态方程 v&nT V=nRT (state equation) 式中：p一气体的压力Pa) V一气体的体积（㎡3） n一气体的物质的量(mol) R一摩尔气体常数(8.314Jmol.Kl) T一热力学温度(K):T=273.15+t 冈

2.2 气体 2.2.1 理想气体状态方程 (state equation) p nT V  式中：p — 气体的压力(Pa) T — 热力学温度(K)：Ｔ＝273.15+t V — 气体的体积(m3 ) n — 气体的物质的量(mol) R —摩尔气体常数(8.314 J ·mol-1· K-1 )

2.2气体 2.2.1理想气体状态方程 若用 m一气体的质量，g M一气体的摩尔质量，gmol p一气体的密度，g/㎡ 则 pY=aRT=对R7 →pM=gRT=pRT

若用 m — 气体的质量，g M — 气体的摩尔质量，g/mol  — 气体的密度，g/m3 则 RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = RT RT V m pM RT M m pV nRT  = =  = = 2.2 气体 2.2.1 理想气体状态方程

2.2气体 例1.一学生在实验室中，在73.3kPa和25C下收集得250mL某气体。在分析天 平上称量，得气体净质量为0.118克。求这种气体的物质的量和摩尔质量。 解：设此气体为理想气体 p=7.33×104Pa V=250mL×10-6m3.mL-1=2.50×10-4m3 PV=nRT n=p业 RT 7.33×104Pa×2.50×10-4m3 n= =7.39×10-3mol 8.314J.mol-1.k-×(273.15+25)K M。="ma-0.118g/7.39×10-3mol=16.0g/mol n 冈

例1. 一学生在实验室中，在73.3kPa和25oC下收集得250 mL某气体。在分析天 平上称量，得气体净质量为0.118 克。求这种气体的物质的量和摩尔质量。 0118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (27315 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 Pa B 3 B 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 解：设此气体为理想气体 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (27315 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 B 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (27315 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 B 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 0 118g 7 39 10 mol 16 0g/mol 7 39 10 mol 8 314J mol k (273 15 25)K 7 33 10 Pa 2 50 10 m 250mL 10 m mL 2 50 10 m 7 33 10 3 3 1 1 4 4 3 6 3 1 4 3 4 . / . . n m M . . . . . n RT pV pV nRT n V . p . Pa B B = =  = =     +    = = = =   =  =  − − − − − − − − 2.2 气体

2.2气体 2.2.2气体的分压定律和分体积定律 >气体的分压定律(Law of partial pressure)) ·组分气体 mix 理想气体混合物中的每一种气体 ·组分气体的分压力 A Pe HgRT 组分气体B在相同温度(TD下单独占有 与混合气体相同体积()时所产生的 V 压力（P)—组分气体的分压力

➢ 气体的分压定律(Law of partial pressure) • 组分气体 理想气体混合物中的每一种气体 • 组分气体的分压力 组分气体 B 在相同温度(T)下单独占有 与混合气体相同体积（V）时所产生的 压力（pB）——组分气体的分压力 2.2 气体 2.2.2 气体的分压定律和分体积定律 V n RT p B B = V n RT p B B = V n RT pB B = V n RT p B B = V n RT p B B = V n RT p B B =