高中化學(xué)競(jìng)賽-氣體省名師優(yōu)質(zhì)課獲獎(jiǎng)?wù)n件市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

§1－1氣體一、理想氣體氣體最基本特征：

含有可壓縮性和擴(kuò)散性。特征分子體積與氣體體積相比能夠忽略不計(jì)分子之間沒(méi)有相互吸引力分子之間及分子與器壁之間發(fā)生碰撞不造成動(dòng)能損失

第1頁(yè)pV=nRT

R----摩爾氣體常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPa

L

K-1

mol-1（一）理想氣體狀態(tài)方程式：第2頁(yè)1.計(jì)算p，V，T，n四個(gè)物理量之一。2.氣體摩爾質(zhì)量計(jì)算M=Mrgmol-1二、理想氣體狀態(tài)方程式應(yīng)用用于溫度不太低，壓力不太高真實(shí)氣體。pV=nRT第3頁(yè)氣體密度計(jì)算

第4頁(yè)組分氣體：理想氣體混合物中每一個(gè)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)生壓力，叫做組分氣體B分壓。

（2）分壓定律第5頁(yè)分壓定律：

混合氣體總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。p=p1+p2+

或p=

pB

n=n1+n2+

第6頁(yè)分壓求解：xB

B摩爾分?jǐn)?shù)第7頁(yè)§2-1

氣體2-1-1理想氣體分子體積與氣體體積相比能夠忽略不計(jì)分子之間沒(méi)有相互吸引力分子之間及分子與器壁之間發(fā)生碰撞不造成動(dòng)能損失★理想氣體是一個(gè)人為氣體模型,實(shí)際并不存在。建立這種模型是為了將問(wèn)題簡(jiǎn)化，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。盡管理想氣體是一個(gè)人為模型，但它含有十分明確實(shí)際背景?！镅芯拷Y(jié)果表明，在高溫、低壓條件下，許多實(shí)際氣體很靠近于理想氣體。

第8頁(yè)（1）理想氣體狀態(tài)方程式波義爾定律：當(dāng)n和T一定時(shí),氣體V與p成反比

V∝1/p

（1）查理-蓋呂薩克定律：n和p一定時(shí)，V與T成正比

V∝T（2）阿佛加德羅定律：p與T一定時(shí)，V和n成正比

V∝n（3）三個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律表示式合并得

V∝nT/p(4)第9頁(yè)（1）理想氣體狀態(tài)方程式試驗(yàn)測(cè)得（4）百分比系數(shù)是R，于是得到

pV=nRT

(5)這就是理想氣體狀態(tài)方程式注意：R取值，P、V、n、T單位之間關(guān)系國(guó)際單位制中P單位是Pa,V單位是m3,

T單位是K,R取值是8.314j·mol-1·K-1第10頁(yè)（2）氣體分壓定律分壓概念分體積概念P總、P分、V總、V分、n總、n分之間關(guān)系混合氣體分壓定律一．分壓力分體積nT=n1+n2+n3VT=V1+V2+V3

第11頁(yè)分壓力分體積

P=nTRT/VT=(n1+n2+n3)RT/VT

=n1RT/VT+n2RT/VT+n3RT/VTP=P1+P2+P3+...VT=nTRT/P=(n1+n2+n3)RT/P=n1RT/P+n2RT/P+n3RT/PVT=V1+V2+V3+...第12頁(yè)

分壓力分體積

在相同溫度下，組分氣體分壓力等于它占有與混合氣體相同體積時(shí)壓力。用Pi表示

在相同溫度條件下,組分氣體分體積等于混合氣體相同壓力時(shí)所占體積。用Vi表示組份氣體分體積與混合氣體總體積之比稱體積分?jǐn)?shù)。用xi表示。即Xi=Vi/VT第13頁(yè)二、體積分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)、分壓定律

組份氣體物質(zhì)量與混合氣體各組份物質(zhì)量總和之比稱摩爾分?jǐn)?shù)。用Ni表示。即

Ni=ni/nTnT=

nA+

nB+...

Vi=n1RT/PVT=nTRT/P→Xi=Vi/VT

=ni/nT=Ni

類似上述推導(dǎo)能夠得出Pi/PT

=ni/nT

組份氣體分壓為

Pi=NiPT=XiPT

混合氣體總壓力等于各組分氣體分壓之和，這個(gè)定律稱為分壓定律。P=P1+P2+P3+...第14頁(yè)（3）氣體擴(kuò)散定律

1831年，英國(guó)物理學(xué)家格拉罕姆（Graham）指出：同溫同壓下某種氣態(tài)物質(zhì)擴(kuò)散速度與其密度平方根成反比，這就是氣體擴(kuò)散定律

uA/uB=(ρB/ρA)1/2

式中A、B兩種氣體擴(kuò)散速度和密度分別用uA、uB，ρA、ρB，表示。因?yàn)橥瑴赝瑝合?，氣體密度ρ與其相對(duì)分子質(zhì)量Ｍr成正比，上式又可改寫成

uA/uB=(Ｍr（Ａ）/Ｍr（Ｂ）)1/2

第15頁(yè)1-2實(shí)際氣體狀態(tài)方程式在恒溫條件下，一定量理想氣體pV乘積是一個(gè)常數(shù)，而實(shí)際氣體卻不是這么。多數(shù)氣體pV乘積是隨壓強(qiáng)升高先變小，出現(xiàn)一個(gè)最低點(diǎn)，然后再變大。1873年荷蘭科學(xué)家范德華（Vanderwalls）對(duì)理想氣體狀態(tài)方程進(jìn)行校正：

（p+an2/v2）(v-nb)=nRTa是同分子間引力相關(guān)常數(shù)，b是同分子本身相關(guān)常數(shù)，統(tǒng)稱為范德華常數(shù)，均由試驗(yàn)來(lái)確定。第16頁(yè)1-3氣體液化臨界常數(shù)氣體變成液體過(guò)程叫做液化或凝聚。液化條件是降溫或同時(shí)加壓。降溫能夠減小液體飽和蒸氣壓；加壓能夠減小氣體分子間距離，有利于增大分子間作用力。單純采取降溫方法能夠使氣體液化；假如單純采取加壓方法，氣體則不能液化。第17頁(yè)1-3氣體液化臨界常數(shù)加壓下使氣體液化所需一定溫度稱為臨界溫度，用TC表示。在臨界溫度時(shí)，使氣體液化所需最低壓強(qiáng)，稱為臨界壓強(qiáng)，用PC表示。而在臨界溫度和臨界壓強(qiáng)下，1mol氣態(tài)物質(zhì)所占有體積，稱為臨界體積，用VC表示。Tc,Pc,Vc同稱為臨界常數(shù)。第18頁(yè)1-3氣體液化臨界常數(shù)熔、沸點(diǎn)很低物質(zhì)如H2、N2、O2等這些非極性分子，因?yàn)榉肿娱g作用力很小，其臨界溫度都很低，難以液化。強(qiáng)極性氣體分子，如H2O、NH3等，因含有較大分子間作用力而比較輕易液化。氣態(tài)物質(zhì)處于臨界溫度、臨界壓強(qiáng)和臨界體積狀態(tài)下，稱為臨界狀態(tài)。

臨界狀態(tài)是不穩(wěn)定狀態(tài)。這種狀態(tài)下，氣體和液體之間性質(zhì)差異將消失，二者之間界面將消失。第19頁(yè)第二章物質(zhì)狀態(tài)StateofMatter第20頁(yè)通常情況下，物質(zhì)有三種不一樣物理聚集狀態(tài)即：氣態(tài)(gaseity)、液態(tài)(liquid)和固態(tài)(solidstate)特殊情況下：能夠等離子態(tài)存在，又叫“物質(zhì)第四態(tài)”。普通指電離氣體，由離子，電子及未經(jīng)電離中性粒子所組成，正負(fù)電荷密度幾乎相等，從整體上看呈電中性。如火焰，電孤中高溫部分，太陽(yáng)和其它恒星表面氣層等都是以等離子態(tài)存在。第21頁(yè)分子本身不占有體積，分子之間沒(méi)有吸引和排斥力，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生碰撞不造成功效損失。實(shí)際上是不存在這種氣體。但在高溫、低壓下，許多實(shí)際氣體很靠近于理想氣體。在上述條件下，氣體分子間距離大，本身體積能夠忽略，分子間作用力也是微不足道。§1氣體§1－1理想氣體什么是理想氣體？第22頁(yè)依據(jù)：波義爾定律，查理—蓋·呂薩克定律阿佛加德羅定律

使用理想氣體狀態(tài)方程式要注意單位問(wèn)題。

可得：一、理想氣體狀態(tài)方程式第23頁(yè)【例1】當(dāng)溫度為360K，壓力為9.6×104Pa時(shí),0.4L丙酮蒸氣重0.744g，求丙酮相對(duì)分子質(zhì)量。答：丙酮相對(duì)分子質(zhì)量是58。解：依據(jù)氣態(tài)方程第24頁(yè)R－摩爾氣體常數(shù)在SI國(guó)際單位制中，R為8.314JK-1mol-1

或8.314Pam3K-1mol-1或8.314KPadm3K-1mol-1第25頁(yè)【例3】P19例2-4用極限密度法求氣體摩爾質(zhì)量，該法優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際氣體十分靠近理想氣體，所以，求得摩爾質(zhì)量與理論值很靠近。推導(dǎo)：(恒溫下）第26頁(yè)混和氣體總壓等于組成混合氣體各氣體分壓之和。恒溫時(shí)，某組分氣體占據(jù)與混合氣體相同體積時(shí)對(duì)容器產(chǎn)生壓力，叫該組分氣體分壓力。分壓及混合氣體都滿足理想氣體狀態(tài)方程式（1）/（2）式得二、氣體分壓定律第27頁(yè)（4）式表明：某組份氣體分壓大小與它在混合氣體中摩爾分?jǐn)?shù)成正比。引深：即有：第28頁(yè)

解：用排水法搜集到O2，都含有水蒸汽，即為混合氣體，水分壓與該溫度下水飽和汽壓相等，查表可得水分壓。飽和蒸汽壓概念：蒸發(fā)、凝聚速度相等，動(dòng)態(tài)平衡；飽和蒸汽壓產(chǎn)生壓強(qiáng)稱為飽和蒸汽壓；與液體本質(zhì)及溫度相關(guān)例2—6第29頁(yè)擴(kuò)散：一個(gè)氣體能夠自發(fā)地與另一個(gè)氣體相混合，而且能夠滲透，該現(xiàn)象稱為擴(kuò)散。擴(kuò)散速度受分子本身質(zhì)量影響。能夠想象，較重氣體擴(kuò)散速度慢，反之亦反。英國(guó)化學(xué)家格雷姆，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，得出了氣體擴(kuò)散速度（和分子量之間關(guān)系）與密度之間關(guān)系。同溫同壓下某種氣體（態(tài)）物質(zhì)擴(kuò)散速度與其密度平方根成反比?！逿.P相同時(shí)，PV=nRT∴

三、氣體擴(kuò)散定律第30頁(yè)

解：設(shè)經(jīng)過(guò)t秒后，在距NH3端xcm處相遇而出現(xiàn)白煙依據(jù)氣體擴(kuò)散定律總結(jié)：求氣體相對(duì)分子質(zhì)量方法很多：（1）相對(duì)密度法（2）蒸汽密度法（3）極限密度法（4）分壓定律法（5）氣體擴(kuò)散定律法即得【例5】P22例2—8第31頁(yè)一、問(wèn)題提出：用試驗(yàn)說(shuō)明實(shí)際氣體偏離理想氣體方程即PV=nRTPV≠常數(shù)（T一定，n=1）見(jiàn)下列圖：

普通規(guī)律：多數(shù)氣體PV乘積是隨壓力升高先變?。ㄒ橹鳎霈F(xiàn)一個(gè)最低點(diǎn)，然后再變大（體積不可忽略）。

§1－2實(shí)際氣體狀態(tài)方程式第32頁(yè)二、解釋：

P、V兩個(gè)原因?qū)嶋H氣體，分子本身有體積，且分子之間有作用力，分子距離較遠(yuǎn)時(shí)，吸引力存在造成P減??；伴隨P增大，分子本身體積不能忽略。與此同時(shí)，伴隨分子間距縮小，斥力增大為主，所以對(duì)O2、CO2、CH4等氣體PV在出一極小值后，快速增大，H2、He分子間力很小，沒(méi)有出現(xiàn)最低點(diǎn)。

第33頁(yè)

三、問(wèn)題處理針對(duì)以上兩原因，分子本身有體積，分子間有作用力，人們已經(jīng)提出了200各種非理想氣體狀態(tài)方程式。1873年Vanderwalls提出方程式應(yīng)用最普遍。Van用兩個(gè)修正因子a、b，揭示了理想與非理想氣體差異1．體積修正若1mol某氣體分子本身體積為b，實(shí)際氣體（1mol）所占有體積為：V－bnmol氣體（V－nb）第34頁(yè)

2．壓力修正若P內(nèi)為因?yàn)榉肿娱g力引所造成修正值實(shí)際氣體碰撞器璧時(shí)所表現(xiàn)壓強(qiáng)要比分子間無(wú)引力理想氣體所產(chǎn)生壓強(qiáng)?。ā吲鲎财麒捣肿邮軆?nèi)層分子吸引，不能全力以赴地碰撞器壁）則有（P+P內(nèi)）P內(nèi)（內(nèi)、外層分子密度相等）第35頁(yè)

以上兩式都叫范德華方程式式中a—是同分子間引力相關(guān)常數(shù)b—是同分子本身體積相關(guān)常數(shù)統(tǒng)稱為范德華常數(shù)見(jiàn)表2-2范德華方程式比理想氣體狀態(tài)方程式應(yīng)用范圍（T.P）更廣。計(jì)算結(jié)果靠近實(shí)際情況，見(jiàn)P26，表2-3。

對(duì)1mol實(shí)際氣體，則有將體積、壓力兩部分修正值代入理想氣體方程式，即得到實(shí)際氣體方程式：第36頁(yè)液化條件：降溫，加壓?jiǎn)渭兘禍乜墒箽怏w液化，但單純加壓卻不行。降溫、加壓雙管齊下，效果很好。必須把溫度降到一定數(shù)值，然后加足夠壓力可使氣體液化。[練習(xí)]理論上認(rèn)為實(shí)現(xiàn)氣體變成液體可采取（）A單純降溫B單純壓縮C單純加壓D三者都不行理想氣體能否液化？§1－3氣體液化第37頁(yè)臨界溫度:這個(gè)在加壓下使氣體液化，所需一定溫度稱為臨界溫度。用符合Tc表示。臨界壓強(qiáng):在臨界溫度時(shí)，使氣體液化所需最低壓強(qiáng)稱為臨界壓強(qiáng)。用符合Pc表示。臨界體積:在Tc、Pc下，1mol氣態(tài)物質(zhì)所占有體積稱為臨界體積，用符號(hào)Vc表示。第38頁(yè)氣體液化難易程度，可依據(jù)分子間力來(lái)衡量。臨界狀態(tài):氣態(tài)物質(zhì)處于臨界溫度，臨界壓強(qiáng)和臨界體積狀態(tài)下，即為臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)下不穩(wěn)定，在這種狀態(tài)下氣體和液體之間性質(zhì)差異將消失，二者之間界面將消失。超臨界流體:是一個(gè)溫度和壓力處于臨界點(diǎn)以上無(wú)氣液界面區(qū)分而兼具液體性質(zhì)和氣體性質(zhì)物質(zhì)相態(tài)。第39頁(yè)

第一章物質(zhì)聚集狀態(tài)

1.1氣體1.2液體和溶液1.3固體（自學(xué)）第40頁(yè)

第一章物質(zhì)聚集狀態(tài)

物質(zhì)由微觀粒子組成，自然界中物質(zhì)聚集狀態(tài)普通分為以下六種：1.氣態(tài)2.液態(tài)3.固態(tài)5.超固態(tài)4.等離子態(tài)6.中子態(tài)第41頁(yè)1.1氣體氣體基本特征是它擴(kuò)散性和壓縮性。通常說(shuō)氣體體積普通是指其所在容積體積。在高中，我們學(xué)過(guò)，氣體體積與什么量相關(guān)？氣體狀態(tài)方程：反應(yīng)n、p、V、T這四者關(guān)系式子。壓力，溫度，物質(zhì)量第42頁(yè)1.1.1理想氣體狀態(tài)方程（1）什么是理想氣體？理想氣體：分子本身體積能夠忽略，分子間沒(méi)有引力氣體。a低壓、高溫（或常壓，室溫）下氣體可近似地看作是理想氣體。b在壓力趨于零時(shí)，全部實(shí)際氣體都可視作理想氣體。第43頁(yè)（2）

理想氣體狀態(tài)方程

氣體摩爾常數(shù)R第44頁(yè)例1.1:氬氣可由液態(tài)空氣蒸餾制得。若得到氬質(zhì)量為0.7990g，溫度為289K，其壓力為111.46KPa，體積為0.4314dm2.計(jì)算氬氣摩爾質(zhì)量，并計(jì)算1mol氬氣在273K,100kPa下密度。第45頁(yè)1.1.2分壓定律和分體積定律1．道爾頓分壓定律設(shè)在一體積為V容器中，充有溫度為Tk種互不反應(yīng)理想氣體，氣體總壓力為p?；旌蠚怏w總物質(zhì)量為：各組分物質(zhì)量分別為：因?yàn)楦鹘M分均是理想氣體，所以總壓p：第46頁(yè)道爾頓分壓定律：在溫度與體積一定時(shí)，混合氣體總壓p等于各組分氣體分壓pB之和。則道爾頓分壓定律第47頁(yè)道爾頓分壓定律混合氣體中氣體B分壓氣體分壓:在同一溫度下，單一氣體單獨(dú)占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生壓力。n1、n2、n3

…nkT、p、V混合理想氣體nBT、pB、V單一氣體B第48頁(yè)定義B物質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)：分壓定義：顯然：組分氣體B分壓與總壓之比：道爾頓分壓定律(1.2)(1.1)第49頁(yè)道爾頓分壓定律數(shù)學(xué)表示式：道爾頓分壓定律第50頁(yè)2.阿馬格分體積定律設(shè)有k種理想氣體混合，總體積為V，總壓力為p：組分B分體積是指該氣體在與混合氣體溫度、壓力相同時(shí)單獨(dú)存在所占有體積。nA、nB、nC

…nkT、p、V混合理想氣體nBT、p、VB單一氣體B分體積第51頁(yè)阿馬格分體積定律：在溫度與壓力一定時(shí)，混合氣體總體積V等于各組分氣體分體積VB之和。體積分?jǐn)?shù)：分體積定律因?yàn)榉煮w積定律體積分?jǐn)?shù)jB等于摩爾分?jǐn)?shù)xB2.阿馬格分體積定律第52頁(yè)阿瑪格分體積定律數(shù)學(xué)表示式：阿瑪格分體積定律第53頁(yè)例1.2：把1體積氮?dú)夂?體積氫氣混合后通入合成塔，由塔內(nèi)排出混合氣體中含氨體積分?jǐn)?shù)