第5章 聚集状态11.ppt

第5章　物质的聚集状态和溶液 物质聚集状态： 气体、液体、固体以及超临界体 5.1 概述 5.2 气体 5.3 溶液 5.4 固体 相图 —表达一系列温度压力下的相平衡关系 右图： 区：液相区，固相区，气相区和超临界区 线：两相平衡线，S-L线(BD)，S-G线(AB)，L-G线(BC) 点： 三相共存点：B点, 临界点：C点，Tc：临界温度，Pc：临界压力。 5.1 概述 水的相图 三相点： 273.16K，610.75 Pa 临界点与超临界态 如：水的临界点为Tc = 374.3℃，Pc = 22.05MPa， 在此临界点以上，就处于超临界状态，该状态的水就称为超临界水。 在临界点以下，气态和液态之间具有显著区别， 在临界点以上，这种区别将不复存在。 这种状态称为：超临界流体 (supercritical fluid，简称：SCF)。 特点：具有液体和气体的优点，密度大，粘稠度低，表面张力小，有很强的溶解能力。 CO2： 临界温度较低(Tc = 364.2K)，临界压力也不高(Pc=73.8MPa)， 无毒，无臭，不污染环境，实际工作中使用较多的超临界流体。 如：用超临界CO2: 从咖啡豆中除去咖啡因， 烟草中脱除尼古丁， 大豆或玉米胚芽中分离甘油酯。 超临界流体 超临界CO2 轻易穿过细菌的细胞壁，在其内部引起剧烈氧化反应，杀死细菌。 超临界流体在绿色化工工艺的开发研究中具有重要的价值。 其他聚集态 离子液体—新型溶剂 等离子体(plasma)—物质第四态, 电离气体 1. 理想气体状态方程及有关计算 2. 理想气体模型： 分子之间没有相互作用，分子本身体积为零。 5.2 气 体 p —气体的压力(Pa) T —热力学温度(K) 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) m — 气体的质量 M — 气体的摩尔质量  — 气体的密度 5.2.1 气体混合物的分压定律 1 分压定律 2 分压定律的应用 组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。 分压： 组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。 1.分压定律 分压定律 1801年，由Dalton（道尔顿）总结实验结果提出，因此又称为Dalton分压定律。 两种或两种以上不会发生化学反应的气体混合，混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和。 A、容器中注入30mLN2，压力为300mmHg B、容器中注入20mLO2，压力为200mmHg C、容器中注入30mLN2+20mLO2，压力为500mmHg 即：p总=∑pi 分压定律： 混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。 p = p1 + p2 +  或 p =  pB n =n1+ n2+ 分压的求解： x B  B的摩尔分数 (1)混合气体的总压力等于各组成气体的分压力之和； (2)各组分气体的分压力等于其摩尔分数乘以总压力。 分压定律两个要点： 例：某容器中含有NH3、O2、N2等气体的混合物。取样分析后，其中n(NH3) = 0.320mol，n(O2) = 0.180mol，n(N2) = 0.700mol。混合气体的总压p = 133.0kPa。试计算各组分气体的分压。 解：n = n(NH3)+n(O2) + n(N2) = 0.320 + 0.180 + 0.700 = 1.200 mol p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa 分体积定律 分体积: 混合气体中某一组分B的分体积VB是该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。 V = V1 + V2 +  溶液：　 溶剂 + 溶质 1. 基本单元的选择： 系统的基本组分，可以是分子，原子，离子及其 它粒子或这些粒子的特定组合 5.3 溶 液 例如 H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O H2SO4 的基本单元: NaOH 的基本单元: NaOH 等物质的量规则: MnO4-的基本单元: Fe2+的基本单元: Fe2+ 等物质的量规则: MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ = Mn2+