无机化学ppt第一章课件.ppt

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1、第一章第一章 气气 体体基本特性基本特性扩散性扩散性可压缩性可压缩性1.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式1.1.2 理想气体状态方程式的应用理想气体状态方程式的应用1.1 理想气体状态方程理想气体状态方程一、一、理想气体理想气体定义定义把分子间没有相互作用力，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略的气体称为理想气体。* *实际气体在高温（高于实际气体在高温（高于273K273K）、低压（低于数）、低压（低于数百千帕）条件下，可近似看成理想气体。百千帕）条件下，可近似看成理想气体。1.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 当当n和和T一定时，气体的一定时，气体的V 与

2、与p成反比成反比 V 1/p (1) 当当n和和p一定时一定时，V与与T 成正比成正比 V T (2) 当当p与与T一定时，一定时，V和和n成正比成正比 V n (3)二、二、理想气体状态方程理想气体状态方程在标准状况下，p = 101.325103 Pa, T = 273.15 Kn = 1.0 mol时, Vm= 22.414L = 22.41410-3 m3R = 8.314 Pa m3 mol-1 K-1 = 8.314 mol-1 K-1pV = nRT R- 摩尔气体常数 以上三个经验定律的表达式合并得以上三个经验定律的表达式合并得 V nT/p (4). 气体摩尔质量的计算Mmn

3、nRTpV . 计算p，V，T，n四个物理量之一。适于温度不太低，压力不太高的真实气体pV = nRT（gmol-1）pVmRTM 1.1.2 理想气体状态方程的应用理想气体状态方程的应用例例1-1 在在73.3kPa和和25下收集到下收集到250mL某气体，称重得到其净质量为某气体，称重得到其净质量为0.118g，求该气体的相对分子质量。求该气体的相对分子质量。PV = RTmM所以该气体的相对分子质量为所以该气体的相对分子质量为16.0。解：根据式解：根据式36311310250103 .73298314. 8118. 0mPaKmolKmPagPVmRTM10 .16molgpVmRTM

4、 = m / V. 气体密度的计算 =RTpM（g-1） 1.2.1 分压定律及其应用分压定律及其应用1 1.2.2 气体混合物气体混合物 1.2.2 分体积定律分体积定律 当两种或两种以上的气体在同一容器中混合时，相互间不发生化学反应，分子本身的体积和它们之间相互的作用力都可以忽略不计，这就是理想气体混合物。组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分压： 组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。1.2.1道尔顿(Dalton)分压定律及其应用一、一、 分压定律分压定律T混, P混, V混，n混TB, PB, VB，nBn混 = nA +

5、nB + nCV混 = VA = VB = VC T混 = TA = TB = TC P混 , PA, PB, PC 之间的关系？John Dalton 17661844 1801年道尔顿通过实验发现，混合气体年道尔顿通过实验发现，混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和。的总压力等于各组分气体的分压力之和。这就是道尔顿分压定律。这就是道尔顿分压定律。 如果用如果用p1，p2表示气体表示气体1，2 的分压力，的分压力，p 代表总压力，则道尔顿分压定律可以表示为：代表总压力，则道尔顿分压定律可以表示为：p = p1 + p2 + 或 p = pi ,2211VRTnpVRTnpVRTnnVRT

6、nVRTnp2121 n =n1+ n2+ VnRTp 分压的求解：x i 组分气体i的摩尔分数iiixnnppVnRTp pxpnnpiiiVRTnpii道尔顿分压定律的另一种表达形式。道尔顿分压定律的另一种表达形式。* 只有理想气体才严格遵守道尔顿分压只有理想气体才严格遵守道尔顿分压定律，实际气体只有在低压和高温下才定律，实际气体只有在低压和高温下才能近似适用。能近似适用。例例1: 某容器中含有NH3、O2 、N2三种气体的混合物。取样分析后，其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合气体的总压p=133.0kPa。试计算各组分气体

7、的分压。解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700mol35.5kPakPa0 .133200. 1320. 0p(NH3)n(NH3)np=p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa)()()O()O(3322NHpNHnnp20.0kPakPa5 .35320. 0180. 0二、二、 分压定律的应用分压定律的应用水 气体 +水蒸气p（总压）气体pp图1p（总压）（总压）= p（气体）（气体）+ p（水蒸气）（水蒸气）例例2: 可以用亚硝酸铵受热分解的方

8、法制取纯氮气。反应如下： NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)如果在19、97.8kPa下，以排水集气法在水面上收集到的氮气体积为4.16L，计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。解：查化学手册得，查化学手册得，19时的饱和水蒸气压为时的饱和水蒸气压为2.20kPa，所以所以 p(N2)=(97.8-2.20)kPa = 95.6kPa T = (273+19)K = 292K p = 95.6kPa V = 4.16L Mr (NH4NO2) = 64.04NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)64.04g 1molm(NH4NO2)=? 0.164mol K292molKm

9、Pa314. 8)m 10 4.16(Pa 10)20. 28 .97(1 -1 -33-33n(N2) =mol1mol164. 0g04.64m(NH4NO2) =10.5g= 0.164mol分体积： 混合气体中某一组分B的分体积VB是该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。pRTnVBB1.2.2 分体积定律分体积定律V = V1 + V2 + pRTnVBBBBVV或pnRTpRTnpRTnV21VVBB称为B的体积分数pRTnn21BBB ,BBxxnnVVppBBVVxppBBBB,T, P不变时例3：某潜水员潜至海水30m处作业，海水的密度为1.03gcm-

10、3，温度为20。在这种条 件 下 ， 若 维 持 O2、 H e 混 合 气 中p(O2)=21kPa氧气的体积分数为多少？以1.000L混合气体为基准，计算氧气的分体积和氦气的质量。(重力加速度取9.807m/s2)解：T=(273+20)K=293K海水深30m处的压力是由30m高的海水和海面的大气共同产生。海面上的空气压力为760mmHg，则：kPa101mmHg760mmHg760P =g hw+ =9.807 m/s2 1.03103kgcm-330m+101kPa=3.03103 kgcm-1 s-2 +101kPa=303kPa+101kPa=404kPakP21)O(2p052

11、. 040421)O(2ixVVixVVpp)O()O(22mL52L 052. 0)O(2V若混合气体体积为1.000L时，g63. 0K293molK mPa314. 8L)052. 0000. 1 (kPa404molg0026. 41131TRVPMm)He()He(0026. 4)He(rM 理想气体状态方程式仅在足够低的压力下适合于真实气体。产生偏差的主要原因是： 气体分子本身的体积的影响； 分子间力的影响。1.3 真实气体与理想气体的偏差真实气体与理想气体的偏差nRTnbVVnap)(22a,b分别称为van der waals常量。分子间吸引力正比于(n/V)2 内压力 p=a

12、(n/V)2 pideal=preal+a(n/V)2(V-nb)=Videal等于气体分子运动的自由空间b为1mol气体分子自身体积的影响。 Van der Waals 方程方程一、理想气体一、理想气体1、理想气体定义、理想气体定义2、理想气体状态方程、理想气体状态方程pV=nRT pV = RTmMpM=RT本章小结本章小结( (Dalton) )气体分压定律气体分压定律 p = p1 + p2 + = pi Pi = xi P气体分体积定律气体分体积定律V = V1 + V2 + pRTnVBBBBVV或1. 在一定温度下，某容器中充有质量相同的下列气体， 其中分压最小的气体是 A. N

13、2(g) B. CO2(g) C. O2(g) D. He(g)2. 在某温度下，某容器中充有2.0mol O2(g)，3.0mol N2(g) 和1.0mol Ar(g)。如果混合气体的总压为a kPa，则O2(g) 的分压为 A. B. C. D. kPaa3kPaa6kPaa2akPa3. 在1000 时，98.7 kPa压力下硫蒸气的密度为0.5977 g/L, 则硫的分子式为 A. S8 B. S6 C. S4 D. S24. 将C2H4充入温度为T、压力为P的有弹性的密闭容器中。 设容器原来的体积为V，然后使C2H4恰好与足量的O2 混合，并按 C2H4(g) + 3O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(g) 完全反应。再让容器恢复到原来的温度和压力。则容器 的体积为 A. V B. 4/3 V C. 4V D. 2V5. 27 101.0 kPa的O2(g)恰好和4.0 L，127 50.5 kPa 的NO(g)反应生成NO2 (g), 则O2(g)的体积为 A. 1.5L B. 3.0L C. 0.75L D. 0.20L 答案：1B, 2A, 3D, 4C, 5C