大連理工大學無機化學課件：第1章 氣體

1、 1.1 理想氣體狀態(tài)方程式第一章 氣 體 1.4 真實氣體*1.3 氣體分子運動論 1.2 氣體混合物 1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程式1.1.2 理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用1.1 理想氣體狀態(tài)方程式氣體的最基本特征： 具有可壓縮性和擴散性。 人們將符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體，稱為理想氣體。 理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略。1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程式pV = nRT R- 摩爾氣體常量在STP下，p =101.325kPa, T=273.15Kn=1.0 mol時, Vm=22.414L=22.41410-3m3R=8.314 kPaLK

2、-1mol-1理想氣體狀態(tài)方程式：1. 計算p，V，T，n四個物理量之一。2.氣體摩爾質(zhì)量的計算M = Mr gmol-11.1.2 理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用用于溫度不太低，壓力不太高的真實氣體。pV = nRT = = m / V3.氣體密度的計算 1.2.1 分壓定律1.2 氣體混合物*1.2.3 分體積定律 1.2.2 分壓定律的應(yīng)用組分氣體： 理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。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)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。 1.2.1 分壓定律分壓定律： 混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。 p = p1 + p2 + 或

3、p = pB n =n1+ n2+ 分壓的求解：x B B的摩爾分數(shù) 例題：某容器中含有NH3、O2 、N2等氣體的混合物。取樣分析后，其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol?；旌蠚怏w的總壓p=133.0kPa。試計算各組分氣體的分壓。解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700molp(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa1.2.2 分壓定律的應(yīng)用 例題: 可以用亞硝酸銨受熱分解的方法制取純氮氣。反應(yīng)

4、如下： NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)如果在19、97.8kPa下，以排水集氣法在水面上收集到的氮氣體積為4.16L，計算消耗掉的亞硝酸銨的質(zhì)量。解： T =(273+19)K = 292K p=97.8kPa V=4.16L292K 時，p(H2O)=2.20kPaMr (NH4NO2)=64.04NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)64.04g 1molm(NH4NO2)=? 0.164mol n(N2) =m(NH4NO2) =10.5g=0.164mol分體積： 混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組份單獨存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時所占有的體

5、積。*1.2.3 分體積定律V = V1 + V2 + pnRT=稱為B的體積分數(shù)ppBBj=VVxppBBBBj=, 例題：某潛水員潛至海水30m處作業(yè)，海水的密度為1.03gcm-3，溫度為20。在這種條件下，若維持O2、He混合氣中p(O2)=21kPa氧氣的體積分數(shù)為多少？以1.000L混合氣體為基準，計算氧氣的分體積和氮的質(zhì)量。(重力加速度取9.807m/s2)解：T=(273+20)K=293K海水深30m處的壓力是由30m高的海水和海面的大氣共同產(chǎn)生。海面上的空氣壓力為760mmHg，則：p=g hw+ =9.807 m/s2 1.03103kgcm-330m+101kPa=3.

6、03103 kgcm-1 s-2 +101kPa=303kPa+101kPa=404kPa若混合氣體體積為1.000L時，1.4.1 真實氣體與理想氣體的偏差1.4 真實氣體1.4.2 Van der Waals 方程 理想氣體狀態(tài)方程式僅在足夠低的壓力下適合于真實氣體。 產(chǎn)生偏差的主要原因是：氣體分子本身的體積的影響；分子間力的影響。1.4.1 真實氣體與理想氣體的偏差a,b分別稱為van der waals常量。(V-nb)=Videal等于氣體分子運動的自由空間b為1mol氣體分子自身體積的影響。 分子間吸引力正比于(n/V)2 內(nèi)壓力 p=a(n/V)2 pideal=preal+a(n/V)21.4.2 Van der Waals 方程 表1-1 某些氣體的Van der Waals 常量例題：分別按理想氣體狀態(tài)方程式和van der waals方程式計算1.50mol SO2在30攝氏度占有20.0L體積時的壓力，并比較兩者