第一章 物 质 的 聚 集 状 态PPT讲稿.ppt

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1、第一章 物 质 的 聚 集 状 态第1页，共39页，编辑于2022年，星期二(1)理想气体状态方程式理想气体状态方程式(2)气体分压定律气体分压定律11 气体气体1-1理想气体理想气体(3)气体扩散定律气体扩散定律第2页，共39页，编辑于2022年，星期二气体的最基本特征：气体的最基本特征：具有可压缩性和扩散性。具有可压缩性和扩散性。人们将符合理想气体状态方程式的气体，人们将符合理想气体状态方程式的气体，称称为理想气体为理想气体。理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。

2、1.1.1理想气体状态方程式理想气体状态方程式第3页，共39页，编辑于2022年，星期二v理想气体理想气体分子体积与气体体积相比可以忽略不计分子体积与气体体积相比可以忽略不计分子之间没有相互吸引力分子之间没有相互吸引力分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失不造成动能损失第4页，共39页，编辑于2022年，星期二pV=nRT R-摩尔气体常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0 mol时,Vm=22.414L=22.41410-3m3R=8.314 kPaLK-1mol-1(1)理想气体状态方程式：理想气体状态方程式：第5

3、页，共39页，编辑于2022年，星期二a.计算p，V，T，n四个物理量之一。b.气体摩尔质量的计算M=Mr gmol-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用于温度不太低，压力不太高的真实气体。pV=nRT第6页，共39页，编辑于2022年，星期二气体密度的计算气体密度的计算 第7页，共39页，编辑于2022年，星期二组分气体：组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分压：分压：组分气体组分气体B在相同温度下占有与混合气体相在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压

4、。的分压。（2）气体气体分压定律分压定律1.1.2混合理想气体的混合理想气体的分压定律和分体积定律分压定律和分体积定律第8页，共39页，编辑于2022年，星期二分压定律：分压定律：混混合合气气体体的的总总压压等等于于混混合合气气体体中中各各组组分分气气体体分压之和。分压之和。p=p1+p2+或 p=pB n=n1+n2+第9页，共39页，编辑于2022年，星期二分压的求解：分压的求解：x B B的摩尔分数第10页，共39页，编辑于2022年，星期二第11页，共39页，编辑于2022年，星期二例题：例题：某容器中含有某容器中含有NHNH3 3、O O2 2 、N N2 2等气体的混合物。等气体的

5、混合物。取样分析后，其中取样分析后，其中n n(NH(NH3 3)=0.320mol,)=0.320mol,n n(O(O2 2)=0.180mol)=0.180mol，n n(N(N2 2)=0.700mol)=0.700mol。混合气体的。混合气体的总压总压p p=133.0kPa=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。试计算各组分气体的分压。解：解：n=n(NH3)+n(O2)+n(N2)=0.320+0.180+0.700=1.200p(N2)=p-p(NH3)-p(O2)=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa第12页，共39页，编辑于2022年，星期二分压定律

6、的应用分压定律的应用例题例题:用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。反反 应应 如如 下下：NH4NO2(s)2H2O(g)+N2(g)，如如 果果 在在 19、97.8kPa下下，以以排排水水集集气气法法在在水水面面上上收收集集到到的的氮氮气气体体积积为为4.16L，计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。，计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。解：解：T=(273+19)K=292Kp=97.8kPaV=4.16L292K时，时，p(H2O)=2.20kPaMr(NH4NO2)=64.04NH4NO2(s)2H2O(g)+N2(g)64.04g1molm(NH4NO2)=?0.

7、164mol第13页，共39页，编辑于2022年，星期二分体积：分体积：某一组分B的分体积VB是该组份单独混合气体中存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。分体积定律分体积定律第14页，共39页，编辑于2022年，星期二V =V1 +V2 +pnRT=称为B的体积分数ppBBj=VVxppBBBBj=,第15页，共39页，编辑于2022年，星期二 例例题题：某某潜潜水水员员潜潜至至海海水水30m处处作作业业，海海水水的的密密度度为为1.03g cm-3，温温度度为为20。在在这这种种条条件件下下，若若维维持持O2、He混混合合气气中中p(O2)=21kPa，氧氧气气的的体体积积分分数

8、数为为多多少少？以以1.000L混混合合气气体体为为基基准准，计计算算氧氧气气的的分分体体积积和和氮的质量。氮的质量。(重力加速度取重力加速度取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：p=g hw+第16页，共39页，编辑于2022年，星期二=9.807 m/s2 1.03103kgcm-330m+101kPa=3.03103 kgcm-1 s-2+101kPa=303kPa+101kPa=404kPa第17页，共39页，编辑于2022年，星期二若混合气体体积为1.000L时，第1

9、8页，共39页，编辑于2022年，星期二（3）气体扩散定律）气体扩散定律同温同压下某种气态物质的扩散速度与其密同温同压下某种气态物质的扩散速度与其密度的平方根成反比，这就是气体扩散定律度的平方根成反比，这就是气体扩散定律第19页，共39页，编辑于2022年，星期二1.1.真实气体与理想气体的偏差真实气体与理想气体的偏差1.1.3 实际气体状态方程实际气体状态方程2.VanderWaals 方程方程第20页，共39页，编辑于2022年，星期二 理想气体状态方程式仅在足够低的压力下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。适合于真实气体。产生偏差的主要原因是：产生偏差的主要原因是：气体分

10、子本身的体积的影响；气体分子本身的体积的影响；分子间力的影响分子间力的影响。1 真实气体与理想气体的偏差真实气体与理想气体的偏差第21页，共39页，编辑于2022年，星期二(V-nb)=Videal （b：气体分子自身体积）p(V-nb)=nRT2 VanderWaals 方程方程(p内：由于分子间引力引力所造成的修正值)(p+p内)(V-nb)=nRT第22页，共39页，编辑于2022年，星期二a,b分别称为van der waals常量。(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。2 VanderWalls 方程方程对于1mol实际气体：第23

11、页，共39页，编辑于2022年，星期二 表1-1 某些气体的Van der Waals 常量第24页，共39页，编辑于2022年，星期二例题：例题：分别按理想气体状态方程式和分别按理想气体状态方程式和vanderwaals方程方程式计算式计算1.50molSO2在在30摄氏度占有摄氏度占有20.0L体积时的压力，体积时的压力，并比较两者的相对误差。如果体积减少为并比较两者的相对误差。如果体积减少为2.00L，其相对误，其相对误差又如何？差又如何？解：解：已知：已知：T=303K，V=20.0Ln=1.50mol，a=0.6803Pam6mol-2，b=0.5636 10-4m3mol-1第25

12、页，共39页，编辑于2022年，星期二相对误差：相对误差：第26页，共39页，编辑于2022年，星期二 气体的液化临界温度：临界压强：临界体积：提问：提问：第27页，共39页，编辑于2022年，星期二2-1液体的蒸发液体的蒸发（1）蒸发过程）蒸发过程2-4液液 体体（2）饱和蒸气压：饱和蒸气所产生的压强。）饱和蒸气压：饱和蒸气所产生的压强。具备蒸发条件的分子数为：具备蒸发条件的分子数为：(Eo与液体性质有关与液体性质有关)注注：饱和蒸气压只与液体的本质和温度有关，：饱和蒸气压只与液体的本质和温度有关，与液体的量和液面上方空间的体积无关。与液体的量和液面上方空间的体积无关。第28页，共39页，编

13、辑于2022年，星期二对于温度对于温度T1和和T2下有下有:克劳修斯克拉贝龙方程克劳修斯克拉贝龙方程（3）蒸发热）蒸发热液体的沸点液体的沸点第29页，共39页，编辑于2022年，星期二1.3 溶 液1.3.1 溶液浓度的表示法溶液浓度的表示法 一一种种物物质质以以分分子子、原原子子或或离离子子状状态态分分散散于于另另一一种种物物质质中中所所构构成成的的均均匀匀而而稳稳定定的的体体系系叫叫做做溶溶液液。非非水水溶溶液液、气态溶液、固体溶液。气态溶液、固体溶液。溶剂，溶质溶剂，溶质。溶剂和溶质形成溶液的过程表现出化学反应的某些特征：溶剂和溶质形成溶液的过程表现出化学反应的某些特征：放热、吸热、体积

14、、缩小、体积增加放热、吸热、体积、缩小、体积增加。溶解过程是一个。溶解过程是一个物理化物理化学学过程过程第30页，共39页，编辑于2022年，星期二溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法（1）质量摩尔浓度：）质量摩尔浓度：mB=溶质的物质量溶质的物质量/溶剂的质量溶剂的质量（molkg-1）（2）物质的量浓度：）物质的量浓度：CB=nB/V=溶质的物质量溶质的物质量/溶液体积（溶液体积（moldm-3）（3）质量分数：）质量分数：w=m溶质溶质/m溶液溶液（4）摩尔分数：）摩尔分数：XB=nB/n总总，混合物中各物质的摩尔分数之和等于，混合物中各物质的摩尔分数之和等于1（5）体积分数：）体积分数

15、：第31页，共39页，编辑于2022年，星期二1.3.2拉乌尔定律拉乌尔定律拉乌尔定律（拉乌尔定律（RaoultsLaw)：一定温度下，稀：一定温度下，稀溶液中溶剂的蒸汽压溶液中溶剂的蒸汽压pA等于同温度下纯溶剂的等于同温度下纯溶剂的蒸汽压蒸汽压pA*与溶剂摩尔分数与溶剂摩尔分数xA的乘积。的乘积。在一定温度下，在一定温度下，难挥发非电解质难挥发非电解质稀溶液稀溶液的蒸汽压下降值的蒸汽压下降值和溶质的摩尔分数成正比和溶质的摩尔分数成正比。第32页，共39页，编辑于2022年，星期二1.3.3亨利定律亨利定律亨利定律（亨利定律（HenrysLaw):在一定温度下，气体在液体里的溶解度在一定温度下

16、，气体在液体里的溶解度xB与该气体的平衡分压与该气体的平衡分压pB成正比。成正比。pB=kx,BxB式中式中kx,B为比例常数，称为亨利常数，单位为为比例常数，称为亨利常数，单位为Pa。第33页，共39页，编辑于2022年，星期二2-3固体固体3-1晶体与非晶体晶体与非晶体（1）概念）概念（2）晶体与非晶体的不同点）晶体与非晶体的不同点（a）可压性和扩散性均不同）可压性和扩散性均不同（b）完整晶体有固定的外形，非晶体没有）完整晶体有固定的外形，非晶体没有（c）晶体有固定的熔点，非晶体没有）晶体有固定的熔点，非晶体没有（d）晶体有各向异性，非晶体则是各向同性的）晶体有各向异性，非晶体则是各向同性

17、的第34页，共39页，编辑于2022年，星期二3-23-2晶体的外形晶体的外形晶体的外形晶体的外形 七大晶系七大晶系七大晶系七大晶系第35页，共39页，编辑于2022年，星期二3-3晶体的内部结构晶体的内部结构（1）十四种晶格）十四种晶格三斜三斜P单斜单斜P单斜单斜C正交正交P正交正交C正交正交I正交正交F第36页，共39页，编辑于2022年，星期二四方四方P四方四方F三方三方P六方六方P立方立方P立方立方F立方立方I第37页，共39页，编辑于2022年，星期二（2）晶胞）晶胞NaCl的晶胞的晶胞CsCl的晶胞的晶胞ZnS的晶胞的晶胞晶胞是晶体的代表，是晶体晶胞是晶体的代表，是晶体中的最小单位。晶胞并置起中的最小单位。晶胞并置起来，则得到晶体。来，则得到晶体。晶胞的代表性体现在以下两个方面：晶胞的代表性体现在以下两个方面：一是代表晶体一是代表晶体的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体具的化学组成；二是代表晶体的对称性，即与晶体具有相同的对称元素有相同的对称元素对称轴，对称面和对称中对称轴，对称面和对称中心心)。晶胞是具有上述代表性的体积最小、直角最多的平行六面体。晶胞是具有上述代表性的体积最小、直角最多的平行六面体。第38页，共39页，编辑于2022年，星期二NaCl的晶胞的晶胞CsCl的晶胞的晶胞ZnS的晶胞的晶胞第39页，共39页，编辑于2022年，星期二