2氣體的最基本特征

1、氣體的最基本特征：具有可壓縮性和擴散性一、氣體化合體積定律 (Gay-Lussac, 1808)在恒溫恒壓下，氣體反應中各氣體的體積互成簡單整數(shù)比。原子論無法解釋導致引出分子的概念Avogadro假說(1811)與分子概念的提出在相同的溫度與相同的壓力下，相同體積的氣體所含分子數(shù)目相等。二、理想氣體的狀態(tài)方程式假定：理想氣體分子本身不占體積，沒有相互作用力的氣體氣體分子間的作用力很微弱，一般可以忽略氣體分子本身所占的體積遠小于氣體的體積定律：當n和T一定時，氣體的V與p成反比V 1/p（1）Boyle定律： n和p一定時，V與T成正比-蓋V T（2）CharlesGayLussac定律：p與T

2、一定時，V和n成正比V n（3）Avogadro以上三個經驗定律的表達式合并得V nT/p (4)實驗測得（4）的比例系數(shù)是R，于是得到=nRT(5)這就是理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT壓力體積摩爾數(shù)氣體常數(shù)溫度T為熱力學溫度適用于：溫度較高、壓力較低時的稀薄氣體R nTPa在標準狀況STP下：p =101.325kPa,n=1.0 mol時,T=273.11051K3,2522.4143311.0m2o7l3.115KVm=22.414L=22.41410-3m38314J 1mol.K摩爾氣體常數(shù)R的與取值R8.2110-2atm mmHgkPadm3 (l)atm dm3

3、 mol1 K1mmHg cm3 mol1 K1 kPa dm3 mol-1 K-1 Pa dm3 mol-1 K-1J mol-1 K-1cm3 (ml)6.241048.318.311038.31dm3 (l)理想氣體狀態(tài)方程式的應用，T，n四個物理量之一1. 計算應用范圍：溫度不太低，壓力不太高的真實氣體。= nRT2.求分子量（摩爾質量）M= (m/M) RT3.求密度（ m/V(n = m/M, g/mol)P(m/ nRTM= m/n = P(m/n)/(RT) = (PM)/(RT)例題：計算摩爾質量惰性氣體氙能和氟形成多種氟化物XeFx。實驗測定在80oC，15.6kPa時，某

4、氣態(tài)氟化氙試樣的密度為0.899（gdm-3)，試確定這種氟化氙的分子式。解：求出摩爾質量，即可確定分子式。設氟化氙摩爾質量為M，密度為（g dm3)，質量為m (g)，R 應選用 8.31kPadm3 mol-1 K-1）。已知 原子量 Xe 131,F19,三、 混合氣體分壓定律1分壓的概念2分體積的概念3應用1分壓的概念T、V分壓力：混合氣體中每一組分氣體nAPA單獨占有整個混合氣體容積時所產生的壓力，稱為該組分氣體的分壓力。nBP總P=P +（T，V恒定）總AnP nRTRTP n總( RnTB)RTA總AAVVVVPAnA nAP總n AnBn總nAPP同理 P或AB總n總總分壓定律

5、：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 + p = 或nnRT,p12V12n1RTnRT RTn2 p2n1VVVn =1+ n2+nnRT Vp分壓的求解： RTnRT VpVp Bn Bnx Bpp Bn Bpx Bpnx B B的摩爾分數(shù)2分體積的概念所謂某氣體的分體積是指和混合氣體具有相同溫度（T）和相同壓力（P總）時該氣體所占的體積。nAVAT PVB總VAVVABV（T，P恒定）VAnRTnRTVVBBA總PVPB總總nRTP總= PV總P總PA 總AP總總A 或同理總總nBn B RTpVBV BVn Bn V= V1 +V2+BV VB或B

6、稱為B的體積分數(shù)Bn1 RTpn 2 RTpV pB p VB n1 n 2 RT xpBVBpB B pnRT pV例1：A，B兩種氣體在一容器中混和，下面表達式哪些是正確的？1PAVA=nART23=nARTA=nART4PV=nRTAA5PA(VA+VB)=nART6(PA+)VA=nARTP總V分 = P分V總 = n分RT四、氣體擴散定律隙流速率罕姆擴散定律Grahamslawofeffu同溫同壓下某種氣態(tài)物質的擴散速度與其密度的平方根成反比，這就是氣體擴散定律ABvBMAv AMB隙流速度與分子的摩爾質量的平方根成反比ApplicationofGrahamslaw1)利用此定律可以

7、測定未知氣體的分子量（或原子量）2)可以分離同位素 isotope例如：工業(yè)分離鈾235例 將鈾(U)形成UF6用氣體擴散法分離同位素235U和238U，求算要用多少步的擴散方能將235U從0.7%富集到7.0%？M(238UF ) 352.05gmol16M(235UF ) 349.04gmol16M(238UF )352.05解：富集因子 1.00436M(235UF )349.046一步擴散后：N(235UF )N(235UF ) 6 0 (1.0043)61N(238UF )N(238UF )66n步擴散后后：N(235UF )N(235UF )6 0 (1.0043)n6nN(238

8、UF )N(238UF )667.0 0.70 (1.0043)nn=55293.099.3五、氣體分子運動論1.基本假設和基本公式一、純氣體是由大量結構完全相同的分子所組成，分子間距在低壓條件下遠大于分子本二、氣體分子總是向各方向子的體積可忽略不計；而快速地運動。氣體的壓力是氣體分子與容器壁不斷碰撞的結果，可認為是完全彈性碰撞；三、氣體分子之間不斷碰撞，也是完全彈性碰撞。zu22 22uxuyuzP分子碰撞后動量碰撞前動量m(-ux)- mux2 muxAmxyLnN122.理想氣體壓力方mEA3 33.溫度與分子熱運動EkTk24.對實驗氣體定律的解釋（1）Boyle，Charles，Av

9、ogadro定律（2）氣體擴散定律 3R3 Tc2根均方速率crmsnNmMA（3）分壓定律 2 2混合NNE11122233 2混合后NE總總3T 不變：E故：總pE12E2p p1總六、分子的速率分布和能量分布1.速率分布最可幾速率2.能量分布Maxwell-Boltzmann分布律ni e-E/RTfEn總七、實際氣體與VanderWaals方程對理想氣體定律的修正理想氣體：= nRT)/(nRT)實際氣體:Z = (Z 稱為壓縮系數(shù)分子間作用力：分子占有體積：Z = 1 為理想氣體Z 1 （ V增大）P減小）偏離理想氣體的程度，取決于：1.2.3.溫度：壓力：TP增加，趨向于理想氣體減小，趨向于理想氣體氣體的性質：沸點愈高與理想狀態(tài)偏差愈大Van der Waals 方程( P + a n2/V2 ) (V nb) = nRTa, b稱為vanderWaalsconstant,由實驗確定.a用于校正壓力，是與分子間作用力有關的常數(shù)，分子間作用力與氣體濃度的平方成正比b 約等于氣體凝聚為液體時的摩爾體積第二章 小結一、理想氣體狀態(tài)方程1 理想氣體的概念2= nRT 的運用、R 的取值3 密度和摩爾質量的計算= (m/M) RT， r = (PM)/(RT)二、Dolton 分壓定律（混合氣體） PA = (