第一章 氣體和溶液

1、第一章 氣體和溶液 o 1.1 氣氣 體體 o 1.2 溶溶 液液 o 1.3 膠膠 體體 溶溶 液液 1.1 氣氣 體體 o 1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式 o 1.1.2 道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律 1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式 o 理想氣體：忽略分子的大小和分子間的作用理想氣體：忽略分子的大小和分子間的作用 力力 o 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程：pV= nRT o R：摩爾氣體常數，：摩爾氣體常數，8.315 Pa m3 mol-1 K-1； o kPa L mol-1 K-1 ；J mol-1 K-1 o 實際氣體處于低壓（低于數百千帕）、

2、高實際氣體處于低壓（低于數百千帕）、高 溫（高于溫（高于273K）的情況下，可以近似地看成）的情況下，可以近似地看成 理想氣體。理想氣體。 o 氣體狀態(tài)方程式的另一些形式：氣體狀態(tài)方程式的另一些形式： RTpM RT M m pV m 質量質量(kg) ； M 摩爾質量摩爾質量(kg mol-1) 密度（密度（kg m-3） 例例1-1 (p.2) ：一學生在實驗室中，在一學生在實驗室中，在73.3kPa和和25下下 收集得收集得250mL某氣體，在分析天平上稱量，得氣體凈某氣體，在分析天平上稱量，得氣體凈 質量為質量為0.118g，求氣體的相對分子質量。，求氣體的相對分子質量。 o 解：解：

3、 1 13 3 3 0 .16 100 .16 102503 .73 )27325(315. 810118. 0 molgM molkg pV mRT M RT M m pV 相對分子質量為相對分子質量為16.0 o 例：例：在在1000和和97kPa壓力下，硫蒸氣的密度是壓力下，硫蒸氣的密度是 0.5977g L-1。試求：（。試求：（1）硫蒸氣的摩爾質量，（）硫蒸氣的摩爾質量，（2） 硫蒸氣的化學式。硫蒸氣的化學式。 o 解解: ( 1 ) RTpM 113 3 33 mol2g.65molkg102 .65 1097 )1000273(315. 810105977. 0 p RT M 0

4、3.2 32.07 2 .65 )2( 硫蒸氣的化學式為硫蒸氣的化學式為S2 1.1.2 道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律 o 由于在通常條件下，氣體分子間的距離大，分子由于在通常條件下，氣體分子間的距離大，分子 間的作用力很小，所以氣體具有兩大特征，即間的作用力很小，所以氣體具有兩大特征，即擴散擴散 性和可壓縮性，性和可壓縮性，任何氣體都可以均勻充滿它所占據任何氣體都可以均勻充滿它所占據 的容器。的容器。 o 如果將幾種彼此不發(fā)生化學反應的氣體放在同一如果將幾種彼此不發(fā)生化學反應的氣體放在同一 容器中，各種氣體如同單獨存在時一樣充滿整個容容器中，各種氣體如同單獨存在時一樣充滿整個容 器。器。 o

5、 分壓力：分壓力：在相同溫度下，混合氣體中某組分氣體單在相同溫度下，混合氣體中某組分氣體單 獨占有混合氣體的容積時所產生的壓力。獨占有混合氣體的容積時所產生的壓力。 o公式公式：pi V = ni RT o道爾頓分壓定律：道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓力等于各組混合氣體的總壓力等于各組 分氣體的分壓力之和分氣體的分壓力之和 o公式公式：p = p1 + p2 + = V nRT V RTn p i i i i p 式中式中：n為混合氣體的總量?？梢娎硐霘怏w狀為混合氣體的總量。可見理想氣體狀 態(tài)方程不僅適用于某一純凈氣體，也適用于混態(tài)方程不僅適用于某一純凈氣體，也適用于混 合氣體。合氣體。 o

6、pi V = ni RT pV = nRT o 兩式相除得兩式相除得： i ii x n n p p xi： i 組分氣體的摩爾分數組分氣體的摩爾分數 則：則：pi = xi p 即：即：混合氣體中某組分氣體的分壓力等于該組混合氣體中某組分氣體的分壓力等于該組 分的摩爾分數與混合氣體總壓力的乘積。分的摩爾分數與混合氣體總壓力的乘積。 o 例例1-2（p.3)：在在17 ，99.3kPa的氣壓下，用排水的氣壓下，用排水 集氣法收集氮氣集氣法收集氮氣150mL。求在標準狀況下該氣體經。求在標準狀況下該氣體經 干燥后的體積。干燥后的體積。 o 解：解：在水面上收集氣體，測出的壓力是飽和水蒸氣在水面上

7、收集氣體，測出的壓力是飽和水蒸氣 壓力和氣體壓力之和。壓力和氣體壓力之和。 o 查表查表1-1，17 時飽和水蒸氣壓力為時飽和水蒸氣壓力為1.93kPa 2 22 1 11 2 4.97)93.13.99()( T Vp T Vp kPakPaNP mL Tp TVp V136 )27317(3 .101 2731504 .97 12 211 2 o 例例1-3（p.4)： 在在25 下，將下，將0.100mol的的O2和和 0.350molH2裝入裝入3.00L的容器中，通電后氧氣和氫的容器中，通電后氧氣和氫 氣反應生成水，剩下過量的氫氣。求反應前后氣體氣反應生成水，剩下過量的氫氣。求反應前

8、后氣體 的總壓和各組分的分壓。的總壓和各組分的分壓。 o 解：解：反應前反應前: kPap kPa V RTn Hp kPa V RTn Op H O 3722896 .82 289 00. 3 298315. 8350. 0 )( 6 .82 00. 3 298315. 8100. 0 )( 2 2 2 2 o 2H2 + O2 = 2H2O o 通電時通電時0.100mol O2只與只與0.200molH2反應生成反應生成 0.200molH2O。液態(tài)水所占體積與容器體積相比可。液態(tài)水所占體積與容器體積相比可 忽略不計，但因此產生的飽和水蒸氣卻必須考慮。忽略不計，但因此產生的飽和水蒸氣卻必

9、須考慮。 因此，反應后：因此，反應后： kPap kPaOHp kPaHp 17.12717. 3124 17. 3)( 124 00. 3 298315. 8150. 0 )( 2 2 由表由表1-1查得查得 o 例：例：25時，初始壓力相同的時，初始壓力相同的5.0L氮和氮和15.0L氧壓縮氧壓縮 到體積為到體積為10.0L的真空容器中，混合氣體總壓力是的真空容器中，混合氣體總壓力是 150kPa，試求（，試求（1）兩種氣體的初始壓力，（）兩種氣體的初始壓力，（2）混）混 合氣體中氮和氧的分壓，（合氣體中氮和氧的分壓，（3）如果把溫度升到）如果把溫度升到210 ，容器的總壓力。，容器的總壓力。 o 解：解： 605mol. 0 25)273(315. 8 0 .10150 RT pV n) 1 ( 總 3 1 0 .15 0 .5 n n V V 2 2 2 2 O N O N 混合前： 75kPa 5.0 298315. 8151. 0 V RTn p 2 2 2 N N N 0.454moln 4 3 n 0.151moln 4 1 n 2 2 O N 總 總 混合