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Engineering Chemistry 化学反应是物质发生化学变化的根本原因，是用于改善物质性质或创造新物质、新能源的理论根据。本章重点讨论化学反应中的能量变化、反应方向、限度及反应速率等问题。气体气体气 体化学反应中的能量变化化学反应的方向化学反应的限度化学反应速率知识要点掌握程度相关知识理想气体掌握理想气体状态方程、混合物组成的表示方法及理想气体分压定律理想气体状态方程、混合物组成表示方法、道尔顿分压定律化学反应中的能量变化理解系统、热、功、焓、熵等基本概念；掌握化学反应热的计算等。热力学第一定律、热力学基本概念、盖斯定律、焓等化学反应的方向 理解自发过程的特点；掌握标准摩尔 熵变和标准摩尔吉布斯函数变的计算；判断化学反应的方向。自发过程、熵、吉布斯函数、吉布斯-亥姆霍兹公式等化学平衡 理解标准平衡常数的含义；掌握浓 度、压力及温度等对化学平衡的影响；掌握有关化学平衡的计算。化学反应的限度、标准平衡常数、勒夏特列原理化学反应速率 理解化学反应速率的概念；掌握浓度、温度及催化剂对反应速率的影响化学反应速率、浓度、温度等对反应速率的影响学习要点CONTENTS目 录理想气体状态方程气体分压定律混合物组成的表示方法 描述 p、V、T、n之间关系的方程称为状态方程气体气体气体理想气体实际气体 自然界中物质的存在形式是多种多样的，在一定条件下物质的存在状态称为聚集状态。主要包括气态、液态、固态等。其中气态是一种比较简单的聚集状态，也是气体的存在状态，通常用p、V、T、n来描述。1.理想气体状态方程 理想气体指气体分子为没有体积的质点，分子之间没有相互作用力，分子之间的碰撞及分子与容器器壁间的碰撞没有能量损失的气体。实际上，理想气体是不存在的。研究结果表明，气体在高温、低压条件下，可近似看作是理想气体。（低压、高温气体）理想气体气体气体理想气体状态方程 pV=nRT单位：p Pa；V m3；T K；n mol ；R 摩尔气体常数摩尔气体常数 8.314 J mol-1 K-1 理想气体状态方程也可表示为：pVm=RT pV =(m/M)RT以此可相互计算 p，V，T，n，m，M，(=m/V)气体气体气体气体 例1：用管道输送天然气，当输送压力为200 kPa，温度为25 时，管道内天然气的密度为多少？天然气可假设为纯的甲烷，视为理想气体。解：解：M甲烷甲烷 16.04103 kg mol-1273.15)K(258.3151016.041020033 K mol J mol kg 1-1-1-PaRTpMVm3mkg1.294J=Nm=(N/m)m=Pam 2.混合物组成的表示方法(1)摩尔分数 x 或 y 物质 B 的物质的量与混合物总的物质的量的比。xB(或 yB)=nB/n总显然:xB =1,yB =1 本书中气体混合物的摩尔分数一般用 y 表示，液体混合物的摩尔分数一般用 x 表示。气体气体(2)质量分数 wB B的质量与混合物的总质量之比。总mmwBB 其单位为 1，wB =1(3)摩尔浓度 cB 溶质B的物质的量与溶液体积之比VncB B cB =1?气体气体(4)质量摩尔浓度 bB 溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比气体气体ABmnb B 试计算质量分数为0.2的KCl溶液，KCl的质量摩尔浓度和摩尔分数。3.4 0.0583.气体分压定律 实际生产过程中，经常遇到的是气体混合物。通常，把组成混合气体的每一种气体称为组分气体。混合气体中各组分气体的含量可以用其分压来表示。理想气体混合物中某一组分B的分压 pB 等于组分B与混合气体具有相同的T、V时产生的压力。即气体对总压的贡献。气体气体pB=yB p气体气体理想气体混合物的总压等于各组分分压之和。道尔顿定律p=p1+p2+p3+p4+.=pB 式中，pB表示B组分气体的分压。以nB、n分别表示组分气体和混合气体的物质的量，则：VRTnpBBVnRTp pnnpBB例 2:今有 300 K，104.365 kPa 的湿烃类混合气体（含水蒸气的烃类混合气体），其中水蒸气的分压为3.167 kPa，现欲得到除去水蒸气的 1 kmol 干烃类混合气体，试求：(1)应从湿烃混合气体中除去水蒸气的物质的量;(2)所需湿烃类混合气体的初始体积。解：(1)设烃类在混合气中的分压为 pA；水蒸气的分压为 pB。则 pB=3.167 kPa;pA=p-pB=101.198 kPa 由公式 pB=yB p,可得：(2)所求初始体积为V气体气体333BBAAm24.65m103.1673008.31531.30pRTnpRTnpnRTVmol3031mol10001981011673AABBABAB.nppnppnn 道尔顿分压定律对低压下真实气体混合物适用。在高压下，分子间的相互作用不可忽视，且混合物不同分子间的作用与纯气体相同分子间的作用有差别，所以某气体B的分压不再等于它单独存在时的压力，所以分压定律不再适用。气体气体小结理想气体状态方程气体分压定律混合物组成的表示方法