化学基础知识.ppt
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1、化学基础知识现在学习的是第1页,共55页2-1 气体气体2-2 液体和溶液液体和溶液2-3 固体 了解气体及气体分子的运动,掌握气体分压定律、稀溶液依数了解气体及气体分子的运动,掌握气体分压定律、稀溶液依数性,气体扩散定律,理解液体蒸发、液体的沸点,了解晶体的外形性,气体扩散定律,理解液体蒸发、液体的沸点,了解晶体的外形及内部结构。及内部结构。基本内容和重点要求基本内容和重点要求现在学习的是第2页,共55页2-1 气体气体2.1.1 理想气体的理想气体的状态方程状态方程2.1.2 实际气体状态方程实际气体状态方程2.1.3 混合气体的混合气体的分压定律分压定律2.1.4 气体气体扩散定律扩散定
2、律2.1.5气体分子的速率分布和能量分布气体分子的速率分布和能量分布现在学习的是第3页,共55页2.1.1理想气体的状态方程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不造成动能损失分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失人们将符合人们将符合理想气体状态方程式理想气体状态方程式的气体,称为的气体,称为理想气体理想气体。气体模型气体模型,高温低压高温低压下的实际气体接近于理想气体下的实际气体接近于理想气体 分子自身体积与气体体积相比可以忽略分子自身体积与气体体积相比可以忽略 分子间的作用
3、力微不足道分子间的作用力微不足道气体的最基本特征: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。理想气体理想气体 概念:概念:现在学习的是第4页,共55页(1)理想气体的状态方程式)理想气体的状态方程式 1.在描述气体状态时,常用以下物理量:在描述气体状态时,常用以下物理量:气体物质的量(气体物质的量(n)单位(单位(mol)气体的体积(气体的体积(V)指气体所在容器的体积,指气体所在容器的体积,m3 气体的压强(气体的压强(p)气体分子无规则运动时,对器壁发气体分子无规则运动时,对器壁发 生碰生碰 而产生了而产生了 气体的压强,气体的压强,Pa 气体的温度(气体的温度(T)热
4、力学温度,热力学温度,K现在学习的是第5页,共55页波义尔定律:波义尔定律:当当 n 和和 T 一定时,气体的一定时,气体的V与与p成反比成反比 V 1/p (1)查理查理-盖吕萨克定律:盖吕萨克定律:n 和和 p 一定时一定时,V与与T成正比成正比 V T (2)阿佛加德罗定律:阿佛加德罗定律:p 与与 T 一定时,一定时,V 和和 n 成正比成正比 V n (3)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)2.经验定律经验定律现在学习的是第6页,共55页实验测得比例系数为实验测得比例系数为 R,则,则 V=nRT p通常写成通常写成 pV=nRT 理想
5、气体状态方程理想气体状态方程 R-摩尔气体常数摩尔气体常数在在STP下下,p=101.325kPa,T=273.15K,n=1.0 mol时时,Vm=22.414 L=22.41410-3 m3现在学习的是第7页,共55页3.应用应用 计算计算 p,V,T,n 四个物理量之一。四个物理量之一。pV=nRT,用于温度不太低,压力不太高的真实气体。用于温度不太低,压力不太高的真实气体。计算气体的摩尔质量。计算气体的摩尔质量。M=Mr gmol-1现在学习的是第8页,共55页 计算气体的密度。计算气体的密度。=m/V单位:标准单位单位:标准单位 m:kg;M:kg/mol(T,P)现在学习的是第9页
6、,共55页2.1.2 实际气体状态方程实际气体状态方程(1873,Van der Walls)理想气体状态方程式仅理想气体状态方程式仅在足够低的压力下适合于真在足够低的压力下适合于真实气体。实气体。产生偏差的主要原因是:产生偏差的主要原因是:气体分子本身的体积的影气体分子本身的体积的影响;响;分子间力的影响。分子间力的影响。现在学习的是第10页,共55页因此状态方程修正为因此状态方程修正为b 是是1mol气体分子自身的体积。气体分子自身的体积。分子间吸引力正比于分子间吸引力正比于(n/V)2,即,即P内内=a(n/V)2,则则 pideal=preal+a(n/V)2 a是与分子引力有关的常数
7、是与分子引力有关的常数Videal V-nb 等于气体分子运动的自由空间等于气体分子运动的自由空间a,b 统称为统称为van der waals常数。常数。范德华方程式范德华方程式 (1873)现在学习的是第11页,共55页2-1-3混合气体分压定律混合气体分压定律(1801年年Dalton)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。分分 压:压:组分气体组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力,叫做组分气体时所产生的压力,叫做组分气体B的分压。的分压。内容:内容:混合气体的总压等于混
8、合气体中各组分气体分压之和。混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。(表达式之一)(表达式之一)p=p1+p2+或或 p=pB (表达式之二)(表达式之二)现在学习的是第12页,共55页n=n1+n2+分压的求解:分压的求解:x B B的摩尔分数的摩尔分数现在学习的是第13页,共55页分压定律的应用分压定律的应用现在学习的是第14页,共55页例例:可以用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。反应如下:可以用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。反应如下:NH4NO2(s)2H2O(g)+N2(g)如果在如果在19、97.8 kPa下,以排水集气法在水面上收集到下,以排水集气法在水面上收集到 的
9、氮气体积为的氮气体积为4.16 L,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。(该温度下水的饱和蒸汽压为该温度下水的饱和蒸汽压为 p(H2O)=2.20 kpa)解:解:现在学习的是第15页,共55页(3)*气体分体积定律(选讲)气体分体积定律(选讲)分体积:分体积:混合气体中某一组分混合气体中某一组分B的分体积的分体积VB是该组份单独存在并具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。有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。T,P不变不变V =V1 +V2 +:称为称为B的体积分数的体积分数现在学习的是第16页,共55页 例例 在在298K时,将压力为时,
10、将压力为3.33104 Pa的的N2 0.2 L和压力为和压力为4.67104 Pa的的O2 0.3 L移入移入0.3 L的真空容器中。问混合气体中各组分气体的分的真空容器中。问混合气体中各组分气体的分压力、分体积和总压力是多少?压力、分体积和总压力是多少?解:解:n,T一定时,一定时,P1V1=P2V2 N2的分压为的分压为 O2的分压为的分压为 总压力为总压力为 N2的分体积为的分体积为 O2的分体积为的分体积为现在学习的是第17页,共55页2-1-4气体扩散定律气体扩散定律(1831,Graham)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,这同温同压下某种气态物质的扩散速度
11、与其密度的平方根成反比,这就是就是气体扩散定律气体扩散定律。ui 扩散速度扩散速度 气体密度气体密度 Mr 相对分子量相对分子量例例2-5 P15现在学习的是第18页,共55页 气体的液化气体的液化(自学自学)液化或凝聚液化或凝聚气体变成液体的过程。气体变成液体的过程。条件?降温,加压条件?降温,加压临界常数临界常数临界温度临界温度(Tc):加压时使气体液化的最高温度。加压时使气体液化的最高温度。临界压强临界压强(Pc):在在Tc时使气体液化的最低压力。时使气体液化的最低压力。临界体积临界体积(Vc):在在Tc和和Pc下下1mol气体所占体积。气体所占体积。临界状态:临界状态:气态物质处于气态
12、物质处于Tc,Pc,Vc的状态。的状态。对非极性分子对非极性分子,Tc 较低较低,难液化。如难液化。如 He H2 N2 O2 对极性分子,较易液化。如对极性分子,较易液化。如 NH3 H2O现在学习的是第19页,共55页2-1-5 气体分子的气体分子的速率分布和能量分布速率分布和能量分布 1859年,年,Maxwell用概率论及统计力学的方法推用概率论及统计力学的方法推出气体分子运动速率的分布规律,称为出气体分子运动速率的分布规律,称为麦克斯韦速率麦克斯韦速率分布律分布律。二十世纪二十年代后,陆续有许多实验成功地。二十世纪二十年代后,陆续有许多实验成功地验证了麦克斯韦速率分布律。验证了麦克斯
13、韦速率分布律。Maxwell 平衡状态下理想气体分子的速率分布函数的数学表达式平衡状态下理想气体分子的速率分布函数的数学表达式 m 为一个分子的质量,为一个分子的质量,T 为气体的热力学温度,为气体的热力学温度,k 为玻耳兹曼常为玻耳兹曼常量。量。1.气体分子的速率分布气体分子的速率分布现在学习的是第20页,共55页由麦克斯韦速率分布函数可以确定一定量的理想气体在平衡态下,由麦克斯韦速率分布函数可以确定一定量的理想气体在平衡态下,分布在速率间隔分布在速率间隔 内的相对分子数满足内的相对分子数满足麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布律 麦克斯韦速率分布函数麦克斯韦速率分布函数现在学习的是第21页,
14、共55页麦克斯韦速率分布曲线麦克斯韦速率分布曲线面积面积面积速率在速率在 区间内的分子数占总分子数的比例;或区间内的分子数占总分子数的比例;或分子速率位于分子速率位于 区间内的几率。区间内的几率。速率在速率在 区间内的分子数区间内的分子数占总分子数的比例;或分子速率位占总分子数的比例;或分子速率位于于 区间内的几率区间内的几率。现在学习的是第22页,共55页3.根均方速率根均方速率 :气体分子速率平方的平均值的平方根气体分子速率平方的平均值的平方根。2.平均速率平均速率 :气体分子速率的算术平均值。气体分子速率的算术平均值。1.最几速率最几速率 p:这种速率的分子数最多,几率最大。这种速率的分
15、子数最多,几率最大。气体的三种统计速率气体的三种统计速率现在学习的是第23页,共55页三种速率比较三种速率比较现在学习的是第24页,共55页说明说明:2 2三种速率应用于不同问题的研究中。三种速率应用于不同问题的研究中。用来计算分子的平均平动动能,用来计算分子的平均平动动能,在讨论气体压强在讨论气体压强和温度的统计规律和温度的统计规律中使用。中使用。用来讨论分子的碰撞,计算用来讨论分子的碰撞,计算分子运动的平均距离,分子运动的平均距离,平均碰撞次数平均碰撞次数等。等。由于它是速率分布曲线中极大值所对应的速率,由于它是速率分布曲线中极大值所对应的速率,所以在讨论所以在讨论分子速率分布分子速率分布
16、时常被使用。时常被使用。1.1.三种统计速率都反映了大量分子作热运动的统计规律,三种统计速率都反映了大量分子作热运动的统计规律,它们都与温度它们都与温度 成正比,与分子质量成正比,与分子质量 (或(或 )成反比;)成反比;,三者之比为,三者之比为 。在室温下,对中等质量的分子来说,三种速率数量级在室温下,对中等质量的分子来说,三种速率数量级一般为每秒几百米。一般为每秒几百米。现在学习的是第25页,共55页温度越高,速率温度越高,速率大的分子数越多大的分子数越多同一气体不同温度下速率分布比较同一气体不同温度下速率分布比较现在学习的是第26页,共55页2.气体分子的能量分布气体分子的能量分布气体分
17、子的能量分布受其速率分布影响有着类似的分布气体分子的能量分布受其速率分布影响有着类似的分布,开始时较开始时较陡陡,后趋于平缓。后趋于平缓。表示能量大于和等于表示能量大于和等于E0的的所有分子的分数。所有分子的分数。E0越大,越大,的分数值越小。的分数值越小。麦克斯韦玻耳兹曼分布定律麦克斯韦玻耳兹曼分布定律现在学习的是第27页,共55页2-2 液体和溶液液体和溶液液体的最基本特征:液体的最基本特征:液体没有固定的外形和显著的膨胀性,但有液体没有固定的外形和显著的膨胀性,但有着确定的体积,一定的着确定的体积,一定的流动性流动性、一定的、一定的掺混性掺混性、一定的、一定的表面张力表面张力,饱和蒸气压
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- 关 键 词:
- 化学 基础知识
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