無(wú)機(jī)化學(xué)第一章課件

第一章氣體基本特性擴(kuò)散性可壓縮性第一章氣體基本特性擴(kuò)散性11.1.1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1.1.1理想氣體狀態(tài)方程式1.1.2理想氣體狀2一、理想氣體定義把分子間沒有相互作用力，分子本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可以忽略的氣體稱為理想氣體。*實(shí)際氣體在高溫（高于273K）、低壓（低于數(shù)百千帕）條件下，可近似看成理想氣體。1.1.1理想氣體狀態(tài)方程式一、理想氣體定義把分子間沒有相互作用力，分子本身的體積*3

當(dāng)n和T一定時(shí)，氣體的V與p成反比

V∝1/p(1)

當(dāng)n和p一定時(shí)，V與T成正比

V∝T(2)

當(dāng)p與T一定時(shí)，V和n成正比

V∝n(3)二、理想氣體狀態(tài)方程當(dāng)n和T一定時(shí)，氣體的V與p成反比二、理想氣體狀4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，p=101.325×103Pa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314Pam3

mol-1

K-1

=8.314Ｊ

mol-1

K-1pV=nRT

R----

摩爾氣體常數(shù)以上三個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律的表達(dá)式合并得

V∝nT/p(4)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，p=101.325×103Pa,T5２.氣體摩爾質(zhì)量的計(jì)算１.

計(jì)算p，V，T，n四個(gè)物理量之一。適于溫度不太低，壓力不太高的真實(shí)氣體pV=nRT（gmol-1）1.1.2

理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用２.氣體摩爾質(zhì)量的計(jì)算１.計(jì)算p，V，T，n四個(gè)物理量6例1-1在73.3kPa和25℃下收集到250mL某氣體，稱重得到其凈質(zhì)量為0.118g，求該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量。所以該氣體的相對(duì)分子質(zhì)量為16.0。解：根據(jù)式例1-1在73.3kPa和25℃下收集到250mL某氣體，7

=m/V３.氣體密度的計(jì)算

=（g

Ｌ-1）=m/V３.氣體密度的計(jì)算=（gＬ-1）8

1.2.1分壓定律及其應(yīng)用§1.2

氣體混合物

1.2.2分體積定律

當(dāng)兩種或兩種以上的氣體在同一容器中混合時(shí)，相互間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分子本身的體積和它們之間相互的作用力都可以忽略不計(jì)，這就是理想氣體混合物。1.2.1分壓定律及其應(yīng)用§1.2氣體混合物9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(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。1.2.1

道爾頓(Dalton)分壓定律及其應(yīng)用一、分壓定律組分氣體：1.2.1道爾頓(Dalton)分壓定律及其應(yīng)用10T混,P混,V混，n混TB,PB,VB，nBn混

=nA+nB+nCV混

=VA=VB=VC

T混

=TA=TB=TC

P混,PA,PB,PC

之間的關(guān)系？T混,P混,V混，n混TB,PB,VB，nBn混=11JohnDalton1766~1844

1801年道爾頓通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，混合氣體的總壓力等于各組分氣體的分壓力之和。這就是道爾頓分壓定律。JohnDalton1766~18441801年12如果用p1，p2……表示氣體1，2……的分壓力，p代表總壓力，則道爾頓分壓定律可以表示為：

p=p1+p2+

或

p=

pi

n=n1+n2+

如果用p1，p2……表示氣體1，2……的分壓力，p代表總13分壓的求解：xi

組分氣體i的摩爾分?jǐn)?shù)道爾頓分壓定律的另一種表達(dá)形式。分壓的求解：xi組分氣體i的摩爾分?jǐn)?shù)道爾頓分壓定律的14*只有理想氣體才嚴(yán)格遵守道爾頓分壓定律，實(shí)際氣體只有在低壓和高溫下才能近似適用。*只有理想氣體才嚴(yán)格遵守道爾頓分壓定律，實(shí)際氣體只有在低15例1:某容器中含有NH3、O2

、N2三種氣體的混合物。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(jì)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(NH3)n(NH3)np=例1:某容器中含有NH3、O2、N2三種氣體的混合物。取16p(N2)=p-p(NH3)-p(O2)

=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPap(N2)=p-p(NH3)-p(O2)17二、分壓定律的應(yīng)用圖1p（總壓）=p（氣體）+p（水蒸氣）二、分壓定律的應(yīng)用圖1p（總壓）=p（氣體）+p（水蒸18例2:

可以用亞硝酸銨受熱分解的方法制取純氮?dú)?。反?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?dú)怏w積為4.16L，計(jì)算消耗掉的亞硝酸銨的質(zhì)量。解：查化學(xué)手冊(cè)得，19℃時(shí)的飽和水蒸氣壓為2.20kPa，所以p(N2)=(97.8-2.20)kPa=95.6kPa

T=(273+19)K=292K

p=95.6kPaV=4.16LMr(NH4NO2)=64.04例2:可以用亞硝酸銨受熱分解的方法制取純氮?dú)狻７磻?yīng)如下：19NH4NO2(s)

2H2O(g)+N2(g)64.04g1molm(NH4NO2)=?0.164moln(N2)=m(NH4NO2)==10.5g=0.164molNH4NO2(s)2H2O(g)+N220分體積：

混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組份單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時(shí)所占有的體積。1.2.2分體積定律分體積：1.2.2分體積定律21V=V1+V2

+

pnRT=—稱為B的體積分?jǐn)?shù)V=V1+V2+pnRT=—22ppBBj=VVxppBBBBj===,T,P不變時(shí)ppBBj=VVxppBBBBj===,T,P不變時(shí)23例3：某潛水員潛至海水30m處作業(yè)，海水的密度為1.03g

cm-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?jǐn)?shù)為多少？以1.000L混合氣體為基準(zhǔn)，計(jì)算氧氣的分體積和氦氣的質(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+

例3：某潛水員潛至海水30m處作業(yè)，海水的密度為1.03g24=9.807m/s2

1.03

103kg

cm-3

30m+101kPa=3.03

103kg

cm-1

s-2+101kPa=303kPa+101kPa=404kPa=9.807m/s21.03103kgcm-3325若混合氣體體積為1.000L時(shí)，若混合氣體體積為1.000L時(shí)，26理想氣體狀態(tài)方程式僅在足夠低的壓力下適合于真實(shí)氣體。產(chǎn)生偏差的主要原因是：①氣體分子本身的體積的影響；②分子間力的影響。1.3

真實(shí)氣體與理想氣體的偏差理想氣體狀態(tài)方程式僅在足夠低的壓力下適合于真實(shí)氣體。27a,b分別稱為vanderwaals常量。分子間吸引力正比于(n/V)2內(nèi)壓力p′=a(n/V)2pideal=preal+a(n/V)2(V-nb)=Videal等于氣體分子運(yùn)動(dòng)的自由空間b為1mol氣體分子自身體積的影響。

VanderWaals

方程a,b分別稱為vanderwaals常量。分子間吸引力正28一、理想氣體1、理想氣體定義2、理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT

pM=ρRT本章小結(jié)一、理想氣體1、理想氣體定義2、理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT29二、道爾頓(Dalton)氣體分壓定律

p=p1+p2+……=∑pi二、道爾頓(Dalton)氣體分壓定律p=30三、氣體分體積定律V=V1+V2

+

三、氣體分體積定律V=V1+V2+31在一定溫度下，某容器中充有質(zhì)量相同的下列氣體，其中分壓最小的氣體是

A.N2(g)B.CO2(g)C.O2(g)D.He(g)2.在某溫度下，某容器中充有2.0molO2(g)，3.0molN2(g)

和1.0molAr(g)。如果混合氣體的總壓為akPa，則O2(g)

的分壓為

A.B.C.D.在一定溫度下，某容器中充有質(zhì)量相同的下列氣體，2.在某溫度323.在1000℃時(shí)，98.7kPa壓力下硫蒸氣的密度為0.5977g/L,

則硫的分子式為

A.S8B.S6C.S4D.S24.將C2H4充入溫度為T、壓力為P的有彈性的密閉容器中。設(shè)容器原來(lái)的體積為V，然后使C2H4恰好與足量的O2

混合，并按

C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)

完全反應(yīng)。再讓容器恢復(fù)到原來(lái)的溫度和壓力。則容器的體積為

A.VB.4/3V