材料概論-旭東-

氣

體§1.1§1.2理想氣體狀態(tài)方程式氣體混合物一、氣體1

理想氣體狀態(tài)方程物質(zhì)的狀態(tài)：固體

液體分子間作用力，減弱氣體密度，降低（有例外）具有可壓縮性和擴散性氣體的最基本特征：理想氣體物理模型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。理想氣體假定：分子不占有體積(忽略尺寸)分子間作用力忽略不計P

V

=

n

R

T（理想氣體狀態(tài)方程）壓力體積摩氣溫爾體度數(shù)常數(shù)適用于：溫度較高或壓力較低時的稀薄氣體氣體狀態(tài)方程

的運用幾種變化情況：波義耳(Boyle)定律：PV=衡量（T,

n恒定）查理-蓋?呂薩克(Charles-Gay·Lussac)定律：V/T=衡量（P,

n恒定）阿伏加德羅(Avogadro)

定律：V/n=衡量

（T,P

恒定）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=22.414×10-3m3R

pVnT

101325Pa

22.414

103

m31.0mol

273.15K

8.314

J

mol

1

K

1R=8.314

kPaLK-1mol-1R的其它數(shù)值R

值0.082061.9878.314單位atm

·

L

·

mol-1

·

K-1cal

·

mol-1

·

K-1J

·

mol-1

·

K-18.31462.36m3

·

Pa

·

mol-1

·K-1L

·

torr

·

mol-1·K-11.1.2

理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用1.

計算p，V，T，n四個物理量之一。應(yīng)用范圍：溫度不太低，壓力不太高的真實氣體。pV

=

nRT2.

氣體摩爾質(zhì)量的計算MM

mRTpVM

=

Mr

gmol-1pV

m

RTpV

nRTMmn

3.

氣體密度的計算

=

pM

RTpVM

RTpM

mRT

=

m

/

V例題：計算摩爾質(zhì)量惰性氣體氙能和氟形成多種氟化物XeFx。實驗測定在80

oC，15.6

kPa

時，某氣態(tài)氟化氙試樣的密度為0.899（g

·

dm-3)，試確定這種氟化氙的分子式。解：求出摩爾質(zhì)量，即可確定分子式。設(shè)氟化氙摩爾質(zhì)量為M，密度為（g

·

dm-3)，質(zhì)量為m

(g)，R

應(yīng)選用

8.31（kPa

·

dm3

·

mol-1

·

K-1）?！?/p>

PV =

nRT =

(m/M)

RT∴

M

=

(m/V)(RT/P)

=

(RT/P)=

(0.899

×

8.31

×

353)/15.6=

169

(g

?

mol-1)已知

原子量

Xe131, F

19,XeFx∴

131+19x

=169x

=

2∴這種氟化氙的分子式為：XeF2§1.2氣體混合物分壓定律分壓定律的應(yīng)用1.2.1

分壓定律組分氣體：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。V

nB

RTpBABP1,T1,V1P2,V2,T2P3,T3,V3氣體分子個數(shù)A+BA和B壓力是否變化？混合氣體的狀態(tài)如何描述？T1=T2=T3n1n2P3A,T3,V3P3B,T3,V3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

p

=

pB21V,

p

,

n1

RT

n2

RTVpVV

Vn

RT n

RT

n

n

RTp

211

2n

=n1+

n2+p

nRT

VO2N22T,V,

PN,n

N22T,V,

P

O

,

n

O2O2

+N2T,V,P總,n總PO2≠P總VO2指PO2＝P總時O2的體積，VO2≠V總O2N2TO2=T總TN2=T總==

nPO22PNnO2O2

VRT

，總P =n總RTN2

VVRT

=(

nV)

RT+

nN2=

nP

O2+

P

N2=O2VN2RT

+

n

RTV分壓的求解：x

B

B的摩爾分?jǐn)?shù)V

nB

RTpBpBpp

xB

pn

nBpB

xBn

nBVp

nRT混合氣體：P=1

V=1

n=1組分1

n=0.7

組分2

n=0.3分壓定律：V1=V2=VP1=0.7P2=0.3

P1+P2=P分體積定律：P1=P2=PV1=0.7V2=0.3

V1+V2=V例1

A、B兩種氣體在一定溫度下，在一容器中混合，混合后下面表達式是否正確？PAVA

=

nARTP

V

=

nARTPVA

=

nARTPAV

=

nARTPA

(VA

+VB)

=

nART(PA+PB)

VA

=

nART否否是是是是P總V分

=

P分V總

=

n分RT例題

某容器中含有NH3、O2

、N2等氣體1.200

0.320

133.0kPa

35.5kPap(NH3

)

3pnnNH

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）=0.320mol+0.180mol+0.700mol=1.200molp(N2)=

p- p(NH3)

-p(O2)=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa0.320

0.180

35.5kPa

20.0kPa2nO

2pO

pn1.2.2

分壓定律的應(yīng)用例題:

可以用亞硝酸銨受熱分解的方法純氮氣。反應(yīng)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=292Kp=97.8kPa

V=4.16L查表：292K

時，p（H2O）=2.20kPaMr

(NH4NO2)=64.04=0.164molNH4NO2(s)64.04g

2H2