無機(jī)和分析化學(xué)全南京大學(xué)市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

1、無機(jī)及分析化學(xué)林政第1頁第一章分散系1.5高分子溶液1.3溶液1.2分散系1.4膠體溶液1.1 物質(zhì)量及其單位第2頁1.1.1 物質(zhì)量及其單位物質(zhì)量是國際單位制中7個基本物理量之一，其符號為n，單位為摩爾(mol)，簡稱摩。物質(zhì)量是表示物質(zhì)所含微粒數(shù)(N)與阿伏加德羅常數(shù)(NA)之比,即n=N/NA。它是把微觀粒子與宏觀可稱量物質(zhì)聯(lián)絡(luò)起來一個物理量。其表示物質(zhì)所含粒子數(shù)目標(biāo)多少。物質(zhì)量單位是 摩（爾）、符號：mol 第3頁物質(zhì)量n 粒子數(shù)N阿伏加德羅常數(shù)NA 物質(zhì)量(mol)=物質(zhì)質(zhì)量(g)/物質(zhì)摩爾質(zhì)量(g/mol)阿伏加德羅常數(shù)(NA) 以0.012kg12C所含碳原子數(shù)作基準(zhǔn)，其近似值為

2、6.021023 mol-1 1.1.2 物質(zhì)量及其單位第4頁滿足上述關(guān)系粒子是組成物質(zhì)基本粒子(如分子、原子、離子、質(zhì)子、中子、電子數(shù))或它們特定組合。如：1molCaCl2與阿伏加德羅常數(shù)相等粒子是CaCl2粒子，其中Ca2+為1mol、Cl-為2mol，陰陽離子之和為3mol或原子數(shù)為3mol。在使用摩爾表示物質(zhì)量時，應(yīng)該用化學(xué)式指明粒子種類，而不使用該粒子漢字名稱。 1.1.3 物質(zhì)量及其單位第5頁摩爾(mol)、毫摩爾(mmol)、微摩爾(mol)納摩爾(nmol)、皮摩爾(pmol)1mol1103mmol 1106mol 1109nmol 11012pmol1.1.4 物質(zhì)量及其

3、單位第6頁以單位體積溶液里所含溶質(zhì)B物質(zhì)量來表示溶液組成物理量，叫做溶質(zhì)B物質(zhì)量濃度。普通使用單位： mol / L 物質(zhì)量濃度(mol/L)=溶質(zhì)物質(zhì)量(mol)/溶液體積(L)cB=nB/V注意 ：體積是指溶液體積，而不是溶劑體積。1.1.5 物質(zhì)量濃度第7頁1.1.6 物質(zhì)量濃度濃度只是物質(zhì)量濃度簡稱，其它溶液組分含量表示法中，若使用濃度二字時，前面應(yīng)有特定定語。如質(zhì)量濃度、質(zhì)量摩爾濃度。第8頁1.1.7 質(zhì)量摩爾濃度溶液中某溶質(zhì)B物質(zhì)量除以溶劑質(zhì)量，稱為該溶質(zhì)質(zhì)量摩爾濃度。單位為molkg-1,符號為bB。 bB=nB/W式中W為該溶劑質(zhì)量，以千克（kg）作單位；nB是溶質(zhì)B物質(zhì)量，以

4、摩爾(mol)作單位。第9頁1.1.8 質(zhì)量濃度單位體積混合物中某組分質(zhì)量稱為該組分質(zhì)量濃度，以符號表示，單位為kg/m3。組分B質(zhì)量濃度定義式為 =mB/V式中mB混合物中組分B質(zhì)量，kg;V混合物體積，m3。 慣用單位是:g/L第10頁1.1.9 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 溶液中溶質(zhì)B質(zhì)量分?jǐn)?shù)是溶質(zhì)B質(zhì)量mB與溶液質(zhì)量m之比。符號是B ，量綱為一。B mB/m如，100gNaCl溶液中含10gNaCl，可表示為（NaCl）10%第11頁1.1.10 體積分?jǐn)?shù)純物質(zhì)B在某溫度和壓力下體積，除以在相同溫度和壓力下溶液總體積 。符號為，量綱為一。體積分?jǐn)?shù)慣用于溶質(zhì)為液體溶液，假如混合過程中產(chǎn)生體積改變很小，可近

5、似地認(rèn)為等于溶質(zhì)體積溶液總體積 。第12頁【例】：已知濃硫酸密度為1.84g/ml，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.6%，一升濃硫酸中含有n(H2SO4)、n(1/2H2SO4)、c(H2SO4)、c(1/2 H2SO4)各為多少？第13頁解： n(H2SO4) = 1.8410000.956/98.08 = 17.9 mol n(1/2H2SO4) = 1.8410000.956/49.04 = 35.9 molc(H2SO4)= 17.9/1 = 17.9 mol/L c(1/2 H2SO4) = 35.9/1 = 35.9 mol/L第14頁【例】：250克溶液中含有40克NaCl，計(jì)算此溶液質(zhì)量摩爾

6、濃度。第15頁解： 水質(zhì)量250-40 = 210（克） b(NaCl) = 40/(58.5210) 1000 = 3.26 mol/kg第16頁【例】：在100ml水中溶解17.1g蔗糖(C12H22O11)，溶液密度為1.0638g/ml，求蔗糖物質(zhì)量濃度，質(zhì)量摩爾濃度。第17頁解：M蔗糖342(g/mol) n蔗糖=17.1/342=0.05(mol) V = (100+17.1)/1.0638 = 110.0 (ml)=0.11(L) （1） c(蔗糖) = 0.05/0.11 = 0.454 (mol/L) （2） b(蔗糖) = 0.05/0.1 = 0.5 (mol/kg)第1

7、8頁分散系分散質(zhì)+分散劑1.2分散系一個或幾個物質(zhì)以細(xì)小粒子分散在另一個物質(zhì)里所形成系統(tǒng)稱分散系。如：糖水和泥水等等。第19頁、按聚集狀態(tài)分氣氣（空氣）氣液（汽水） 氣固（浮石）液氣（云、霧）液液（酒精） 液固（肉凍）固氣（煙、塵）固液（溶液） 固固（合金） 1.2.1 分散系分類：第20頁、按分散質(zhì)粒子大小分 100 nm 粗分散系（懸濁液、乳狀液）1.2.1 分散系分類：第21頁1.2.2 相 1.相體系中含有相同化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)均勻部分。 2相特點(diǎn)A任何部分物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)相同。B一個相并不一定是一個單質(zhì)，如食鹽溶液(NaCl和H2O)。 第22頁C單相體系 分子分散系，如飽和食鹽水

8、、糖水等。溶質(zhì)與溶劑已成一體，組分間沒有界面。D多相體系膠體分散系和粗分散系，如溶膠；懸濁液等。各組分物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)不一樣，并含有顯著界面。 第23頁 1.2.3 理想氣體pV = nRT R- 摩爾氣體常量理想氣體狀態(tài)方程式：第24頁在STP下，p =101.325kPa, T=273.15Kn=1.0 mol時, Vm=22.414L=22.41410-3m3R=8.314 kPaLK-1mol-1第25頁組分氣體： 理想氣體混合物中每一個氣體叫做組分氣體。分壓： 組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生壓力，叫做組分氣體B分壓。 1.2.4 分壓定律第26頁分壓定律：混合

9、氣體總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。p = p1 + p2 + pi 或 p = pB n =n1+ n2+ni 第27頁分散質(zhì)以分子或者比分子更小質(zhì)點(diǎn)（如原子或離子）均勻地分散在分散劑中分散系稱為溶液。溶 液氣態(tài)溶液(空氣)液態(tài)溶液：(水溶液)固態(tài)溶液 (合金)溶質(zhì)溶劑1. 3 溶液第28頁通性：只與濃度（溶質(zhì)粒子數(shù)目）相關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)性質(zhì)稱為溶液通性，又叫溶液依數(shù)性。 1. 3.1溶液通性蒸氣壓下降 沸點(diǎn)上升凝固點(diǎn)下降 含有滲透壓第29頁初始： V蒸發(fā) V凝聚平衡： V蒸發(fā) = V凝聚純水蒸氣壓示意圖氣液兩相平衡 蒸發(fā) H2O(l) H2O(g) 凝聚 1.3.1.1溶液蒸氣壓下

10、降第30頁在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)物質(zhì)以后，達(dá)平衡時，p溶液總是小于同溫度下p純?nèi)軇?，即溶液蒸氣壓下降。第31頁p=p純p液蒸汽壓下降原因：純?nèi)軇┱Ｈ芤荷俚?2頁 拉烏爾定律：在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液蒸氣壓，等于純?nèi)軇┱魵鈮撼嗽撊軇┰谌芤褐心柗謹(jǐn)?shù)。 p ：溶液蒸氣壓 p*：純?nèi)軇┱魵鈮簄A ：溶劑物質(zhì)量 nB ：溶質(zhì)物質(zhì)量 nA p= p* nA + nBp液p純劑 ，c液越大，p液越小。 p純p液差值也越大。第33頁沸點(diǎn):溶液蒸氣壓（p溶液）與外壓（p外壓）相等時溫度稱為該溶液沸點(diǎn)。 純水：p外 = 101.3kPa，t純水 = 100. 難揮發(fā)物質(zhì)溶液沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┓悬c(diǎn)。1

11、.3.1.2 溶液沸點(diǎn)上升第34頁p溶液 V糖水滲透：溶劑分子經(jīng)過半透膜自動單向擴(kuò)散過程稱為滲透。當(dāng)v純水 = v糖水滲透停頓。糖水溶液增高這部分水靜壓力就是糖水溶液滲透壓。第41頁滲透壓：在一定溫度下，在半透膜兩邊維持滲透平衡所需施加外壓力，稱為該溶液滲透壓。用符號表示。純水糖水 h純水糖水第42頁 1、醫(yī)學(xué)上輸液必需輸?shù)葷B溶液。 2、動物體內(nèi)水份輸送。 3、植物從土壤中吸收水份和營養(yǎng)。4、求算溶質(zhì)分子量。滲透現(xiàn)象在生命過程中主要作用：第43頁低滲溶液高滲溶液第44頁1、同一溫度下，溶液滲透壓與濃度成正比。2、相同濃度時，滲透壓與熱力學(xué)溫度成正比。V = n(B)RT = c(B)RT b(

12、B)RT （溶液很稀時， c(B) b(B) ）R：氣體常數(shù) 8.314 kPa L mol-1.K-1 T：熱力學(xué)溫度（絕對溫度）第45頁【例】人體血滲透壓為709.275kPa, 人體溫度為37。試計(jì)算給人體輸液時所用葡萄糖溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？(設(shè)葡萄糖溶液密度是1.01g.ml-1；葡萄糖分子摩爾質(zhì)量M為180g.mol-1)。解： = c(葡) RT c = /RT c(葡) = 709.275/8.314(273.15+37) = 0.28 mol.L-1 AW= c(葡) M/1000 =(0.28180/10001.01)100% = 5.0%第46頁當(dāng)施加在膜溶液側(cè)壓力大于滲透

13、壓力時，水流向就會逆轉(zhuǎn)，此時，溶液中水將流入純水側(cè)，上述現(xiàn)象就是水反滲透。反滲透第47頁 鹽水 淡水p p 反滲透法凈化水反滲透膜孔徑小至納米級，在一定壓力下，H2O分子能夠經(jīng)過膜，水中無機(jī)鹽、重金屬離子、有機(jī)物、膠體、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)無法經(jīng)過膜，從而使能夠透過純水和無法透過濃縮水嚴(yán)格區(qū)分開來。 第48頁【例】海水在298K時滲透壓為1479kPa，采取反滲透法制取純水，試確定用1000cm3海水經(jīng)過只能使水透過半透膜，提取100cm3純水，所需要最小外加壓力是多少? 解： 伴隨反滲透進(jìn)行，海水中鹽濃度增大，當(dāng)?shù)玫?00cm3純水時，最終海水滲透壓2和初始海水滲透壓1比值為 第49頁c1 =

14、n mol1000cm3c2 n mol (1000 -100)cm3 因?yàn)闈B透前后溶質(zhì)物質(zhì)量未降低第50頁高濃度溶液和強(qiáng)電解質(zhì)溶液也有依數(shù)性，但不恪守拉烏爾定律，故不可用稀溶液依數(shù)性公式進(jìn)行計(jì)算。對于難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液 cb(B)，幾個通性能夠相互聯(lián)絡(luò)起來，能夠相互換算：第51頁 膠體是一個高度分散多相體系。 分散質(zhì)為固相 (1100nm) 分散劑為液相1.4 膠體溶液第52頁1、動力學(xué)性質(zhì)： 布朗運(yùn)動 布朗運(yùn)動1.4 .1膠體溶液性質(zhì)膠粒因布朗運(yùn)動而含有一定擴(kuò)散作用。第53頁布朗運(yùn)動產(chǎn)生原因： 分散質(zhì)粒子本身處于不停熱運(yùn)動中。 分散劑分子對分散質(zhì)粒子不停撞擊。 液體分子對溶膠粒子撞擊

15、粗分散系第54頁2、光學(xué)性質(zhì)：丁鐸爾效應(yīng) 光學(xué)原理：強(qiáng)光照到分散質(zhì)粒子上，若粒子直徑大于入射光 波長，則發(fā)生反射或折射，如粗分散系。若粒子直徑與入 射光波長相比擬，則發(fā)生散射。 散射光稱為乳光。Fe(OH)3膠體丁鐸爾效應(yīng)示意圖光源凸透鏡光錐第55頁 溶膠中分散質(zhì)粒子直徑： 1 100 nm 可見光波長： 400 700 nm 在真溶液中，溶質(zhì)顆粒太小（ Ca2+ Cs+ Rb+ K+ Na+ Li+ Cl- Br- NO3- I-第73頁離子半徑+Li+ Na+ K+ Rb+ Rb+ K+ Na+ Li+Li+Rb+HOH+HOHHOHHOHHOH第74頁分散質(zhì)粒子合并變大，最終從分散劑中分離出來過程稱為聚沉或凝結(jié)。溶膠聚沉后外觀展現(xiàn)渾濁。 1、加入電解質(zhì)；（研究最多應(yīng)用最廣） 2、加入帶相反電荷膠體； 3、長時間加熱。 促使膠體聚沉方法有：1.4.6 溶膠聚沉第75頁加入電解質(zhì)聚沉原因：加入電解質(zhì)后，吸附層反離子增多， 膠粒所帶電荷大大降低，排斥力減弱，使膠粒合并成大顆粒而聚沉。注意：膠體聚沉是不可逆。第76頁1.5高分子溶液2、是單個分子分散單相體系，是真溶液，溶