新編普通化學(xué)

內(nèi)容概要

　　《21世紀(jì)高等院校教材：新編普通化學(xué)（第2版）》在化學(xué)一級(jí)學(xué)科層面上向讀者介紹現(xiàn)代的化學(xué)學(xué)科。全書分7章，內(nèi)容包括化學(xué)反應(yīng)基本原理、化學(xué)反應(yīng)速率、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、與生命科學(xué)相關(guān)的有機(jī)化學(xué)以及配位化學(xué)等，并適當(dāng)介紹單晶X射線結(jié)構(gòu)分析、色譜、光譜等重要的現(xiàn)代儀器分析方法。本書內(nèi)容選擇注重科學(xué)性和時(shí)代性，教材內(nèi)容生動(dòng)地反映化學(xué)與生命科學(xué)、化學(xué)與物理學(xué)等學(xué)科的相互滲透關(guān)系，內(nèi)容編排注意各章節(jié)間的內(nèi)在聯(lián)系和前后呼應(yīng)，使讀者讀完本書后，對(duì)化學(xué)學(xué)科的全貌、現(xiàn)狀及發(fā)展方向能夠有較準(zhǔn)確的了解。

書籍目錄

第二版前言第一版序第1章  氣體、液體和固體  1．1  氣體的狀態(tài)和狀態(tài)方程  1．1．1  理想氣體的狀態(tài)方程  1．1．2  真實(shí)氣體的狀態(tài)方程  1．2  氣體的液化  1．2．1  二氧化碳等溫壓縮  1．2．2  臨界狀態(tài)  1．3  飽和蒸氣壓  1．3．1  蒸氣壓測(cè)定  1．3．2  克勞修斯一克拉貝龍方程  1．4  水的相圖  1．5  溶液的飽和蒸氣壓  1．5．1  拉烏爾定律  1．5．2  稀溶液的依數(shù)性  1．6  蒸餾原理  1．7  液體的表面張力  1．7．1  表面張力  1．7．2  彎曲液面上的附加壓力    1．7．3  彎曲液面液體的蒸氣壓  本章小結(jié)  習(xí)題第2章  化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)  2．1  熱力學(xué)第一定律  2．1．1  熱與功    2．1．2  熱力學(xué)第一定律的表述  2．2  熱力學(xué)第二定律  2．2．1  熵和熵增  2．2．2  熵增的計(jì)算  2．3  自由能  2．3．1  自由能判據(jù)  2．3．2  自由能增量的計(jì)算  2．4  化學(xué)平衡  2．4．1  平衡常數(shù)  2．4．2  反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向  2．4．3  溫度對(duì)反應(yīng)平衡常數(shù)的影響  2．5  電離平衡和沉淀溶解平衡  2．5．1  電離平衡  2．5．2  沉淀溶解平衡  本章小結(jié)  習(xí)題第3章  電化學(xué)基礎(chǔ)  3．1  原電池和電解池的異同  3．2  原電池  3．2．1  原電池的構(gòu)成  3．2．2  電極的表示  3．2．3  原電池的電動(dòng)勢(shì)  3．3  電極和電極電勢(shì)  3．3．1  電極電勢(shì)的產(chǎn)生  3．3．2  標(biāo)準(zhǔn)氫電極和相對(duì)電極電勢(shì)  3．3．3  電極的種類  3．3．4  電極電勢(shì)的能斯特方程  3．4  電動(dòng)勢(shì)與電極電勢(shì)在化學(xué)上的應(yīng)用  3．4．1  化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)K。的測(cè)定  3．4．2  物質(zhì)氧化還原能力的比較  3．4．3  氧化還原反應(yīng)方向的判斷  3．4．4  離子濃度的測(cè)量  本章小結(jié)  習(xí)題第4章  化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)  4．1  反應(yīng)速率  4．1．1  反應(yīng)速率的定義  4．1．2  反應(yīng)速率的測(cè)量  4．2  反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程  4．2．1  反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程的概念  4．2．2  反應(yīng)級(jí)數(shù)和反應(yīng)速率常數(shù)  4．3  簡(jiǎn)單級(jí)數(shù)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程  4．3．1  一級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程  4．3．2  二級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程  4．3．3  零級(jí)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程  4．4  典型復(fù)雜反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)  4．4．1  反應(yīng)機(jī)理的概念  4．4．2  平行反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)  4．4．3  對(duì)行反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)  4．4．4  鏈反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)    4．5  反應(yīng)速率常數(shù)  4．5．1  阿倫尼烏斯方程  4．5．2  活化能  4．6  氣固相界面反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)  4．6．1  固體表面的吸附現(xiàn)象  4．6．2  氣固相界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)  本章小結(jié)  習(xí)題第5章  物質(zhì)結(jié)構(gòu)  5．1  分子結(jié)構(gòu)測(cè)定  5．1．1  物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的意義  5．1．2  晶體結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)  5．1．3  晶體的周期性和對(duì)稱性  5．1．4  晶體衍射  5．1．5  衍射強(qiáng)度與電子密度  5．2  分子結(jié)構(gòu)的規(guī)律  5．2．1  鍵長(zhǎng)和共價(jià)半徑  5．2．2  范德華半徑  5．2．3  離子液體  5．2．4  鍵角規(guī)律  5．3  蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)  5．3．1  胰島素的分子結(jié)構(gòu)  5．3．2  血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu)  5．3．3  蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)  5．4  核外電子排布規(guī)律  5．4．1  玻爾模型  5．4．2  核外電子是一種波  5．4．3  振動(dòng)方程、波動(dòng)方程  5．4．4  薛定諤方程和波函數(shù)  5．4．5  原子軌道  5．4．6  多電子原子的電子排布方式  5．5  價(jià)鍵理論  5．5．1  共價(jià)鍵的形成  5．5．2  雜化軌道理論  5．5．3  化學(xué)鍵理論的拓展  5．6  分子間作用力  5．6．1  范德華力  5．6．2  氫鍵  5．6．3  芳環(huán)堆積  5．6．4  超分子化學(xué)  本章小結(jié)  習(xí)題第6章  有機(jī)化合物  6．1  有機(jī)化合物的分類  6．2  有機(jī)化合物的命名  6．3  有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)的基本規(guī)律  6．3．1  共價(jià)鍵的類型與有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)  6．3．2  分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系  6．4  雜環(huán)化合物  6．4．1  雜環(huán)化合物的分類  6．4．2  典型雜環(huán)化合物舉例  6．5  有機(jī)化合物的手性  6．5．1  手性分子和手性碳原子  6．5．2  手性化合物構(gòu)型的標(biāo)記  6．5．3  手性化合物的旋光性  6．5．4  外消旋體的拆分  6．5．5  對(duì)映異構(gòu)體的轉(zhuǎn)化  6．6  有機(jī)化合物的反應(yīng)規(guī)律  6．6．1  官能團(tuán)的轉(zhuǎn)變  6．6．2  碳鏈的轉(zhuǎn)變  6．6．3  官能團(tuán)的保護(hù)  6．7  生物體內(nèi)的合成反應(yīng)  6．7．1  ATP的合成  6．7．2  光合作用  6．7．3  關(guān)于生物大分子研究的思考  本章小結(jié)  習(xí)題第7章  配位化學(xué)基礎(chǔ)  7．1  配合物的組成和配位方式  7．1．1  配合物的組成  7．1．2  配位方式  7．2  配位幾何  7．2．1  配位數(shù)和配位幾何  7．2．2  配合物的異構(gòu)現(xiàn)象  7．3  配位鍵理論  7．3．1  配位鍵的價(jià)鍵理論  7．3．2  電價(jià)配位鍵  7．4  配體交換和配位平衡  7．4．1  配體交換  7．4．2  配位平衡  7．5  配合物的應(yīng)用  7．5．1  電鍍工業(yè)  7．5．2  生命科學(xué)  7．5．3  化學(xué)反應(yīng)的催化劑  7．5．4  具有潛在應(yīng)用前景的新材料  本章小結(jié)  習(xí)題第8章  儀器分析簡(jiǎn)介  8．1  光譜分析法概要  8．2  原子光譜  8．2．1  原子發(fā)射光譜原理  8．2．2  原子發(fā)射光譜儀  8．2．3  原子發(fā)射光譜分析  8．2．4  原子吸收光譜原理  8．2．5  原子吸收光譜分析  8．3  紅外光譜  8．3．1  紅外光譜原理  8．3．2  紅外光譜的定性和定量分析  8．3．3  紅外光譜儀  8．3．4  紅外光譜分析  8．4  色譜分析法概要  8．4．1  色譜法的起源  8．4．2  色譜分離原理  8．4．3  色譜定性和定量分析  8．5  氣相色譜法  8．5．1  分離系統(tǒng)  8．5．2  檢測(cè)和記錄系統(tǒng)  8．5．3  氣相色譜分析實(shí)例  8．6  液相色譜法  8．6．1  高效液相色譜儀  8．6．2  液相色譜應(yīng)用實(shí)例  8．6．3  氣相色譜與高效液相色譜的比較    本章小結(jié)  習(xí)題參考文獻(xiàn)附錄  附錄Ⅰ  一些基本物理常量  附錄Ⅱ  標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)  附錄Ⅲ  標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)(p□=100kPa，T=298．15K)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：第1章 氣體、液體和固體化學(xué)所研究的物質(zhì)通常以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的形式存在。物質(zhì)在這三種狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及三種狀態(tài)相互轉(zhuǎn)變的規(guī)律，雖然屬于物理學(xué)的研究范疇，但與化學(xué)也有密切的關(guān)系，如液體的蒸發(fā)、混合液體的蒸餾分離等。因此，物質(zhì)的狀態(tài)以及在不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變也是化學(xué)家非常關(guān)心的問(wèn)題。本章簡(jiǎn)要討論物質(zhì)三態(tài)的變化規(guī)律，作為以后幾章學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。1.1 氣體的狀態(tài)和狀態(tài)方程氣體的狀態(tài)可以用氣體的溫度T、體積V和壓強(qiáng)p①等物理量描述。這些物理量的數(shù)值確定，氣體的狀態(tài)也就確定；氣體狀態(tài)發(fā)生變化，這些物理量的數(shù)值也會(huì)變化。因此，p、V、T這些物理量稱為狀態(tài)變量，也稱為狀態(tài)函數(shù)，意味著這些物理量都是氣體狀態(tài)的函數(shù)。氣體的其他一些物理量也是狀態(tài)的函數(shù)，如黏度、密度、對(duì)光的折射率、熱的傳導(dǎo)率等。顯然，上述物理量并不全是獨(dú)立的，它們的數(shù)值是有關(guān)聯(lián)的。例如，對(duì)于一定的物質(zhì)的量的氣體，當(dāng)T與V的數(shù)值確定之后，p也就確定了，即p是T和V函數(shù)，關(guān)系式為p＝f（T，V）根據(jù)以上討論可知，當(dāng)氣體的T、V數(shù)值確定之后，氣體的狀態(tài)就確定了，該氣體的所有狀態(tài)變量（黏度、密度等）的數(shù)值也就全都確定了。因此，T與V是確定氣體狀態(tài)的獨(dú)立變量。一般來(lái)說(shuō)，物質(zhì)的量確定了的氣體（如1mol氣體），其狀態(tài)可由2個(gè)獨(dú)立變量確定。當(dāng)然，所有的狀態(tài)變量都可以選作獨(dú)立變量。例如，可以不把T、V當(dāng)成獨(dú)立變量，而選擇T、p作為獨(dú)立變量。這樣，當(dāng)T、p的數(shù)值確定之后，氣體的狀態(tài)也就確定了，包括體積V在內(nèi)的所有狀態(tài)變量的數(shù)值都確定了。這樣，V就成為T、p的函數(shù)，即V＝g（T，p）p＝f（T，V）或V＝g（T，p）等都是描述氣體狀態(tài)變量之間函數(shù)關(guān)系的方程，稱為氣體的狀態(tài)方程。1.1.1理想氣體的狀態(tài)方程人們測(cè)量各種氣體的p、V、T數(shù)值后發(fā)現(xiàn)，在低壓下，氣體p、V、T之間基本上符合以下關(guān)系：pV＝nRT（1-1a）式中，n為該氣體的物質(zhì)的量；R為摩爾氣體常量。當(dāng)p和V均取標(biāo)準(zhǔn)單位Pa和m3時(shí)，R的數(shù)值為8.314，單位是J?mol-1?K-1。式（1-1a）表示的p、V、T的函數(shù)關(guān)系對(duì)各種低壓氣體都成立。也就是說(shuō)，式（1-1a）的函數(shù)關(guān)系反映了低壓氣體的通性，與氣體的種類無(wú)關(guān)。通常，如果氣體的壓力接近或低于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101325Pa），上述函數(shù)關(guān)系就能近似成立；壓力越低，上述函數(shù)關(guān)系越準(zhǔn)確。例如，1mol壓力為101325Pa的任何氣體，在273.15K時(shí)，其體積均近似為22.4L（22.4×10-3m3），因?yàn)榇藭r(shí)式（1-1a）基本成立：101325Pa×22.4×10-3m3＝1mol×8.314J?mol-1?K-1×273.15K實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)于高壓的氣體，式（1-1a）不成立。用于實(shí)驗(yàn)的氣體為什么在高壓下不能滿足式（1-1a）？下面從氣體的體積來(lái)分析。一定量的氣體的體積是指這些氣體分子所能到達(dá)的空間，所以氣體體積等于氣體分子本身的體積與氣體分子間隙之和。由于氣體分子本身的體積是幾乎不變的，因此隨著壓力而改變的氣體體積只是分子的間隙。在低壓下，氣體分子相距很遠(yuǎn)，氣體體積主要就是分子的間隙，分子本身的體積可以忽略。但是在高壓下，分子相距很近，分子的間隙非常小，氣體體積幾乎就是分子本身的體積。因此，對(duì)于高壓氣體，增加壓力，氣體的體積也幾乎不會(huì)改變。由此可見，氣體分子本身的體積是高壓氣體不滿足式（1-1a）的原因之一。此外，每個(gè)分子的表面都有帶負(fù)電的電子云。當(dāng)氣體壓力很大時(shí)，分子靠得很近，電子云相互排斥作用顯著。這時(shí)，即使增加氣體壓力，分子也很難靠得更近，所以氣體體積幾乎不變。相反地，低壓氣體的分子相距很遠(yuǎn)，分子間相互作用可以忽略不計(jì)；增大壓力，容易使分子間距縮短，則氣體體積變小。由此可見，氣體分子之間存在相互作用力，使得氣體在高壓下不滿足式（1-1a），不過(guò)在低壓下仍能近似滿足式（1-1a）。如果有一種假想的氣體，這種氣體的分子間沒(méi)有相互作用力、氣體分子本身也沒(méi)有體積，那么這種氣體在任何壓力下都能滿足式（1-1a）。分子間沒(méi)有相互作用力、分子本身沒(méi)有體積的氣體稱為理想氣體。理想氣體在任何壓力下都能滿足式（1-1a）。因此，式（1-1a）稱為理想氣體的狀態(tài)方程。理想氣體是假想的氣體，客觀世界中并不存在理想氣體。通常壓力接近或低于一個(gè)大氣壓，且溫度接近或低于室溫的氣體分子間隙較大，分子本身體積和分子間作用力幾乎可忽略不計(jì)，能夠近似滿足式（1-1a）。當(dāng)氣體的物質(zhì)的量n＝1mol時(shí)，其體積稱為摩爾體積，記作Vm，下標(biāo)m的意思是1mol，Vm是1mol氣體的體積。顯然，理想氣體的狀態(tài)方程也可寫為pVm＝RT（1-1b）恒定溫度下，理想氣體的壓力p與摩爾體積Vm成反比，如圖1-1（a）所示。恒定溫度下，理想氣體pVm的值恒定不變，該數(shù)值不隨壓力變化而變化，如圖1-1（b）中的實(shí)線所示。對(duì)于真實(shí)的氣體，在高壓下不滿足式（1-1a），所以pVm的值隨壓力變化而圖1-1恒溫下氣體的p-Vm關(guān)系（a）和恒溫下氣體的pVm-p關(guān)系（b）變化，如圖1-1（b）中的虛線所示。氣體的壓力是運(yùn)動(dòng)著的氣體分子對(duì)容器壁發(fā)生碰撞而產(chǎn)生的。在兩種或多種氣體組成的混合氣體中，某一種氣體的分子碰撞容器壁而產(chǎn)生的壓力稱為這種氣體的分壓力。由于理想氣體的分子間沒(méi)有相互作用，因此在混合的理想氣體中，一種理想氣體的存在不會(huì)影響其他理想氣體對(duì)容器壁的碰撞。因此，若干種理想氣體形成的混合氣體，其壓力等于其中各種氣體分壓力之和。由物質(zhì)的量為nA的理想氣體A和物質(zhì)的量為nB的理想氣體B組成的混合理想氣體中，如果氣體A和B的分壓分別為pA和pB，混合氣體的壓力為p，則p＝pA+pB由于氣體A和B都符合式（1-1a），則pA＝nARTVpB＝nBRTV（1-2a）因此p＝（nA+nB）RTV即pV＝nRT（1-2b）式中，n＝nA+nB，為混合氣體總的物質(zhì)的量。從式（1-2a）和式（1-2b）容易得到pAp＝nAn若定義yA為氣相中A組分的摩爾分?jǐn)?shù)，即yA＝nAn，有pA＝pyA（1-3）式（1-3）稱為道爾頓分壓定律。道爾頓分壓定律適用于混合的理想氣體，也適用于低壓的混合真實(shí)氣體。例如，由1mol氣體A和3mol氣體B組成的混合理想氣體，如果混合氣體的壓力為p，則氣體A和B的分壓pA和pB分別為pA＝pyA＝p×11+3＝14ppB＝pyB＝p×31+3＝34p1.1.2 真實(shí)氣體的狀態(tài)方程真實(shí)氣體的分子具有一定的體積，分子間存在相互作用力，所以真實(shí)氣體不符合理想氣體的狀態(tài)方程［式（1-1a）］。描述真實(shí)氣體p、V、T數(shù)值關(guān)系的方程稱為真實(shí)氣體狀態(tài)方程。氣體分子間相互作用力非常復(fù)雜，不僅與分子間的距離有關(guān)，還與分子的相對(duì)取向有關(guān)；氣體分子不停地運(yùn)動(dòng)，分子間距離和取向也不停地變化，分子間作用力也就不停地改變。分子本身的體積其實(shí)也是一個(gè)模糊的概念，分子的外圍是電子云，電子云沒(méi)有明確的邊界，所以分子的邊界和體積也無(wú)法嚴(yán)格確定。因此，從理論上嚴(yán)格討論分子間作用力和分子體積對(duì)真實(shí)氣體壓力的影響是非常困難的，從理論上推導(dǎo)真實(shí)氣體的壓力、體積和溫度之間的關(guān)系式也極其困難。迄今為止，人們通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量真實(shí)氣體的p、V、T，總結(jié)出許多適用于各種真實(shí)氣體的狀態(tài)方程。其中，荷蘭物理學(xué)家范德華（vanderWaals）于1873年提出的范德華方程［式（1-4）］最具代表性。（p+aV2m）（Vm-b）＝RT（1-4）式中，a、b稱為范德華常量，對(duì)于不同的氣體有不同的數(shù)值，數(shù)值可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。式（1-4）中的Vm是實(shí)驗(yàn)測(cè)得的氣體的摩爾體積，（Vm-b）是氣體可以被壓縮的體積。因此，范德華常量b相當(dāng)于1mol氣體分子本身所具有的體積。范德華常量a與氣體分子間的作用力有關(guān)。如果范德華常量a和b的數(shù)值都等于零，式（1-4）就簡(jiǎn)化成式（1-1a），則氣體就是理想氣體。真實(shí)氣體的狀態(tài)方程都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的。首先，對(duì)選定的真實(shí)氣體，在不同溫度下測(cè)量一系列壓力與體積的數(shù)值；然后假設(shè)一個(gè)可以描述p、V、T關(guān)系的數(shù)學(xué)關(guān)系式（選定一個(gè)數(shù)學(xué)模型），根據(jù)測(cè)量所得的大量p、V、T數(shù)據(jù)，推算數(shù)學(xué)關(guān)系式中待定常數(shù)的數(shù)值，從而得到一個(gè)符合本實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)學(xué)方程，也就是描述p、V、T關(guān)系的真實(shí)氣體的狀態(tài)方程。這樣得到的狀態(tài)方程是否適用于其他種類的真實(shí)氣體，還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)考察。如果多種氣體都符合這個(gè)新的狀態(tài)方程，即新的狀態(tài)方程有較廣泛的適用性，那就是一個(gè)比較有意義的研究成果?！纠?-1】假設(shè)某真實(shí)氣體，分子本身的體積小到可以忽略不計(jì)，分子間作用力則比較顯著。試通過(guò)實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)出該真實(shí)氣體的狀態(tài)方程。解取1mol氣體，在293.15K下測(cè)量氣體體積Vm與壓力p，數(shù)據(jù)如下：根據(jù)題意，可假設(shè)該氣體狀態(tài)方程的形式為p+aV2mVm＝RT即pVm＝-aVm+RT式中，常量a的數(shù)值待定。根據(jù)下表?yè)Q算后的數(shù)據(jù)，以pVm對(duì)1/Vm作圖，得近似的直線。該直線的斜率就是待定常量a的負(fù)值。從圖中直線的斜率得a＝266.7kPa?dm6?mol-2所以該氣體在壓力為100～200kPa時(shí)的狀態(tài)方程可表示為p+266.7V2mVm＝RT事實(shí)上，每個(gè)真實(shí)氣體的狀態(tài)方程都有各自的適用范圍。任何狀態(tài)方程都不可能適合所有的真實(shí)氣體?？茖W(xué)家已經(jīng)建立了數(shù)百個(gè)不同的真實(shí)氣體狀態(tài)方程。符合范德華方程的氣體通常稱為范德華氣體。1.2 氣體的液化1.2.1 二氧化碳等溫壓縮可能有人認(rèn)為，只要增加氣體壓力，使分子間距變小，氣體最終就會(huì)變?yōu)橐后w。事實(shí)上，僅依靠增加氣體的壓力并不一定能使氣體轉(zhuǎn)變成液體。要理解這一點(diǎn)，需要認(rèn)識(shí)什么是液體，液體與氣體的根本區(qū)別是什么。通常認(rèn)為，氣體和液體的區(qū)別在于分子間距不同。其實(shí)，這樣的認(rèn)識(shí)并不準(zhǔn)確。事實(shí)上，人們無(wú)法確定分子間距小到多少納米時(shí)氣體就變成了液體。也就是說(shuō)分子間距的數(shù)值并不能作為區(qū)分液體和氣體的標(biāo)準(zhǔn)。壓縮氣體使分子間距逐漸變小的過(guò)程并不能認(rèn)為就是氣體液化的過(guò)程。我們需要用物相的概念來(lái)說(shuō)明液體和氣體的本質(zhì)區(qū)別。物相又稱為相，是指化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)均勻一致的宏觀的分子聚集體。冰、水和水蒸氣是人們熟悉的三種物相。如果我們所討論的物質(zhì)不處于重力場(chǎng)中，則一杯溫度均勻的水，各部分具有相同的壓力、摩爾體積、密度、傳熱系數(shù)等物理性質(zhì)和相同的化學(xué)性質(zhì)。因此，一杯溫度均勻的水屬于一個(gè)相。水面上浮著三塊冰的一杯水，則有固相（冰）和液相（水）兩個(gè)相；其中三塊冰塊具有相同的硬度、熔點(diǎn)、密度等物理性質(zhì)和相同的化學(xué)性質(zhì)，所以屬于同一個(gè)相。為了準(zhǔn)確理解氣體的液化過(guò)程，用圖1-2的CO2氣體恒溫壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行討論。把1molCO2密閉在氣缸中，構(gòu)成一個(gè)體系。在15℃恒定溫度下，逐漸壓縮，使體系經(jīng)歷如圖1-2所示的4個(gè)狀態(tài)。狀態(tài)（1），CO2氣體的壓力較低，滿足理想氣體的狀態(tài)方程。狀態(tài)（2），壓力增大，氣體開始液化，氣缸底部出現(xiàn)極少量的液體（用灰色表示），氣缸中出現(xiàn)了一個(gè)新的相（液相）。氣體與液體兩相平衡共存。氣缸中剩余的氣體還很多，這時(shí)的氣體是液體CO2的飽和蒸氣，氣體的壓力等于液體CO2的飽和蒸氣壓。狀態(tài)（3），隨著冷凝熱的移去，大部分氣體液化，氣缸中只剩余極少量的氣體。體系的總體積變小，但壓力始終不變，等于CO2在15℃的飽和蒸氣壓。狀態(tài)（4），所有氣體都轉(zhuǎn)變成液體后，再增加壓力，液體體積幾乎不改變。上述實(shí)驗(yàn)過(guò)程中體系總體積Vm隨壓力p的變化情況可以用圖1-3的曲線表示。圖1-2中的狀態(tài)（1）、（2）、（3）、（4）在圖1-3中分別用點(diǎn)A、M、N、B表示。代表狀態(tài)（2）的點(diǎn)M，其橫坐標(biāo)V氣m表示該壓力下氣體CO2的摩爾體積。代表狀態(tài)（3）的點(diǎn)N，其橫坐標(biāo)V液m表示該壓力下液體CO2的摩爾體積。

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