基础化学第五章PPT讲稿.ppt

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1、基础化学第五章第1页，共21页，编辑于2022年，星期六一、物质的聚集状态一、物质的聚集状态各种物质总是以一定的聚集状态存在的。各种物质总是以一定的聚集状态存在的。常温、常压下，通常有气、液、固三种聚集状态，各具特常温、常压下，通常有气、液、固三种聚集状态，各具特征，在一定条件下可相互转化。征，在一定条件下可相互转化。二、物理性质二、物理性质：气体的物理性质包含体积，温度和压力。气体的物理性质包含体积，温度和压力。三、气体压力三、气体压力压力是气体的主要特性，压力不同可以造成气体的流动。压力是气体的主要特性，压力不同可以造成气体的流动。不同的气体对温度，压力的反应是相同的。不同的气体对温度，压

2、力的反应是相同的。第一节第一节 基本概念基本概念第2页，共21页，编辑于2022年，星期六压力定义为单位面积所受的力。压力力压力定义为单位面积所受的力。压力力 /面积（面积（g/cmg/cm2 2）大气压是因空气具有质量而这些质量压到地面的结果称为大气压，海大气压是因空气具有质量而这些质量压到地面的结果称为大气压，海拔越高其压力越小。可用气压计测得。拔越高其压力越小。可用气压计测得。气压的标准单位气压的标准单位1 1大气压。（大气压。（1atm1atm）在在0 760mm0 760mm水银柱高的压力为水银柱高的压力为1atm1atm。压力可用压力可用mmHgmmHg或或TorrTorr表示表示

3、 1atm 1atm 760 mmHg 760 mmHg 1.0131.01310105 5Pa(Pa(帕斯卡帕斯卡)【例例】385 mmHg 385 mmHg？atmatm 0.75atm 0.75atm？PaPa第3页，共21页，编辑于2022年，星期六第二节第二节 气体定律气体定律气体的物性只依四个变数：压力（气体的物性只依四个变数：压力（P P），体积（），体积（V V），开尔文温度），开尔文温度（T T）和摩尔数（）和摩尔数（n n）一、波义尔定律一、波义尔定律 温度固定时，气体的压力乘体积是一常数。温度固定时，气体的压力乘体积是一常数。P V=P V=常数常数 P P1 1 V V

4、1 1=P=P2 2 V V1 1 【例例】712ml 712ml的气体有的气体有505torr 505torr 的压力，将其压缩到压力变为的压力，将其压缩到压力变为825torr825torr是，最后体积？是，最后体积？第4页，共21页，编辑于2022年，星期六二、查尔斯定律二、查尔斯定律 压力固定时，气体的体积和温度（压力固定时，气体的体积和温度（K K）成正比。）成正比。V V 常数常数 T V T V1 1/T/T1 1=V=V2 2/T/T2 2 【例例】在在0.800atm0.800atm固定压力下，固定压力下，512ml512ml的气体，由的气体，由00被加被加热到热到41.04

5、1.0，算最后体积。，算最后体积。第5页，共21页，编辑于2022年，星期六 三、盖吕萨克定律三、盖吕萨克定律 体积固定时，定量气体随着开尔文温度的增加，压体积固定时，定量气体随着开尔文温度的增加，压力随着增加。力随着增加。P P 常数常数 T P1/T1=P2/T2 T P1/T1=P2/T2 【例例】体积固定，体积固定，0.00.0时压力时时压力时0.50atm0.50atm加热到加热到41.041.0时其时其压力是多少？压力是多少？第6页，共21页，编辑于2022年，星期六 四、阿佛加德罗定律四、阿佛加德罗定律 相同体积的气体，在相同温度和压力下，含相同之相同体积的气体，在相同温度和压力

6、下，含相同之分子数。分子数。V V 常数常数 n V n V1 1/n/n1 1=V=V2 2/n/n2 2 【例例】一个体积为一个体积为220ml220ml的气球被注入的气球被注入2.0mol He 2.0mol He，如果再注，如果再注入入3.0mol 3.0mol（共（共5mol5mol）He He。计算最后体积。计算最后体积。例例2 2：8.0g8.0g的的O2O2体积体积5.00L5.00L，如再加入，如再加入4.00g O24.00g O2进去，其最进去，其最后体积为何？后体积为何？第7页，共21页，编辑于2022年，星期六标准状况标准状况 标准温度标准温度 0 0（273K273

7、K）标准压力标准压力 1atm 1atm（760mmHg760mmHg）五、综合气体定律五、综合气体定律 当气体当气体V V，T T和和P P三者，有两个同时变化时，对另一个的改三者，有两个同时变化时，对另一个的改变，可用综合气体定律求得。变，可用综合气体定律求得。PV/T PV/T 常数常数 P P1 1V V1 1/T/T1 1=P=P2 2V V2 2/T/T2 2 (n(n不变）不变）第8页，共21页，编辑于2022年，星期六【例例】1.20L1.20L体积的气体在体积的气体在27.027.0和和1.00atm1.00atm压力下，被加热压力下，被加热到到177177和和1.50atm

8、1.50atm压力，求其最后体积？压力，求其最后体积？【例例】1.76L 1.76L气体在气体在6.006.00和和0.920atm0.920atm压力下，被加热到压力下，被加热到254254和和2.75atm2.75atm压力，求最后体积？压力，求最后体积？第9页，共21页，编辑于2022年，星期六第三节第三节 理想气体理想气体一、一、理想气体定义理想气体定义 理想气体是一种虚拟气体，它只占位置不占体积，是一个理想气体是一种虚拟气体，它只占位置不占体积，是一个具有质量的几何点，并且分子间没有吸引力，分子之间及分具有质量的几何点，并且分子间没有吸引力，分子之间及分子与器壁之间发生碰撞不造成动能

9、损失。这种气体称之为理子与器壁之间发生碰撞不造成动能损失。这种气体称之为理想气体。想气体。二、理想气体状态方程式二、理想气体状态方程式 pV=nRT 其中：其中：p p压力，压力，PaPa；V V体积，体积，m m；物质的量，物质的量，molmol；T T热力学温度，热力学温度，K K；R R摩尔气体常数，又称气体常摩尔气体常数，又称气体常数。表明了气体的数。表明了气体的p p、V V、T T、n n四个量之间的关系。四个量之间的关系。在标准状态下，任何在标准状态下，任何1mol1mol的气体均占有体积的气体均占有体积22.4L22.4L R=PV/nT=R=PV/nT=（1atm22.4L1

10、atm22.4L）/（1mol273K1mol273K）R R 0.0821atm.L/K.mol0.0821atm.L/K.mol第10页，共21页，编辑于2022年，星期六 三、摩尔质量三、摩尔质量 n n g/Mg/M M M摩尔质量摩尔质量 PV=PV=（g/Mg/M）RT RT M=gRT/pV M=gRT/pV d d密度（密度（g/Lg/L）M=gRT/pV=M=gRT/pV=（g/Vg/V）（RT/pRT/p）=d=d（RT/pRT/p）pM pM dRT dRT M M =dRT/p=dRT/p第11页，共21页，编辑于2022年，星期六【例例】吸入含吸入含160torr16

11、0torr氧的空气，人体肺体积约为氧的空气，人体肺体积约为3.00L3.00L，体温是，体温是3737，计算氧在肺内的质量。，计算氧在肺内的质量。（torrtorr，托：压力单位，约等于，托：压力单位，约等于1.31610-31.31610-3气压或气压或1,3331,333帕斯卡帕斯卡 ）解：解：160torr 160torr（1atm/760torr1atm/760torr）0.211atm0.211atm 37+273 37+273 310K310K n nPV/RTPV/RT （0.211atm3.00L0.211atm3.00L）/（0.082L.atm.K0.082L.atm.K-

12、1-1.mol.mol-1-1 310K 310K 0.0249mol=0.0249mol*32g/mol=0.797g0.0249mol=0.0249mol*32g/mol=0.797g【例例】在在2525和和1atm1atm气压下，气压下，COCO2 2的密度是的密度是1.80g/L,1.80g/L,计算其摩尔质计算其摩尔质量。量。解：解：M MdRT/pdRT/p（1.800.082L.atm.K1.800.082L.atm.K-1-1.mol.mol-1-1 298K 298K）/1atm/1atm44.0g/mol44.0g/mol第12页，共21页，编辑于2022年，星期六 第四节

13、第四节 道尔顿的分压定律道尔顿的分压定律一、气体总压力一、气体总压力 混合气体的总压力等于各组分气体压力之和。混合气体的总压力等于各组分气体压力之和。P P P PA A+P+PB B+P+PC C+P Pi i （P PA A、P PB B、P PC C为各组分压力，也称分压为各组分压力，也称分压P Pi i ）二、气体分压二、气体分压 在相同温度下，各组分气体占有与混合气体相同体积在相同温度下，各组分气体占有与混合气体相同体积时，所产生的压力（时，所产生的压力（P Pi i）。P Pi iPXPXi i X Xi i n ni i/n/n（X Xi i 为各组分气体的摩尔分数）。为各组分气

14、体的摩尔分数）。n n n ni i 第13页，共21页，编辑于2022年，星期六三、气体分体积三、气体分体积 组分气体在保持混合气体的温度、压力下，单独存组分气体在保持混合气体的温度、压力下，单独存在时所占有的体积称为气体分体积（在时所占有的体积称为气体分体积（Vi）。）。V=V=V Vi i Xi =P Pi i/P/P=n ni i/n/n=V Vi i/V/V第14页，共21页，编辑于2022年，星期六【例例】空气中氧气的分压是空气中氧气的分压是160torr160torr，氮气之分压为何？，氮气之分压为何？解：解：760-160 760-160 600 torr600 torr【练习

15、练习】在在2525摄氏度时，水上收集氢气之总压力为摄氏度时，水上收集氢气之总压力为755torr755torr，在该，在该温度下水的蒸气压为温度下水的蒸气压为23.8torr23.8torr，收集的氢气有，收集的氢气有0.320mol0.320mol，计算氢气，计算氢气的体积？的体积？PV=nRT PV=nRT 第15页，共21页，编辑于2022年，星期六第五节第五节 气体溶解度（液体中）气体溶解度（液体中）一、亨利定律一、亨利定律 在固定温度时，气体溶解于液体的量随它的压力的增在固定温度时，气体溶解于液体的量随它的压力的增加而增加。气体溶于液体的量和气体压力的关系（气体溶加而增加。气体溶于液

16、体的量和气体压力的关系（气体溶解度）称为亨利定律。解度）称为亨利定律。二、单一气体二、单一气体 气体溶解的量气体溶解的量/溶剂的单位体积溶剂的单位体积C CH H气压气压三、混合气体三、混合气体 气体溶解的量气体溶解的量/溶剂的单位体积溶剂的单位体积C CH H气压分压气压分压其中：其中：C CH H为亨利定律常数，依不同温度，不同气体而变。为亨利定律常数，依不同温度，不同气体而变。量与体积单位量与体积单位mlml；压力压力atmatm或或torrtorr第16页，共21页，编辑于2022年，星期六【例例】纯氧在纯氧在2020及及1atm1atm时的亨利常数时的亨利常数0.0310mlO2/m

17、lH2O0.0310mlO2/mlH2O，计算在，计算在2020时时1.00atm1.00atm氧气在水中含量。氧气在水中含量。解：解：1atm 1atm（0.0310mlO2/mlH0.0310mlO2/mlH2 2O.1atmO.1atm）0.0310mlO 0.0310mlO2 2/mlH/mlH2 2O O【例例】在在20 20 时，空气中氧溶入在水中的含量？时，空气中氧溶入在水中的含量？解：解：1atm1atm空气空气0.2atm0.2atm氧气氧气 ，0.8atm0.8atm氮气氮气 0.2atm 0.2atm（0.0310mlO2/1mlH0.0310mlO2/1mlH2 2O.

18、1atmO.1atm）0.00620mlO 0.00620mlO2 2/mlH/mlH2 2O O第17页，共21页，编辑于2022年，星期六【总总 结结】波义尔定律：波义尔定律：PV=C CPV=C C：常数：常数查尔斯定律：查尔斯定律：V=T(K)C V=T(K)C 盖吕萨克定律：盖吕萨克定律：P=T(K)C P=T(K)C 阿佛加德罗定律：阿佛加德罗定律：V=n CV=n C综合气体定律：综合气体定律：PVPV T(K)C T(K)C 理想气体定律：理想气体定律：PVPVnT(K)C nT(K)C 亨利定律：气体溶入量亨利定律：气体溶入量 /液体液体V V CHCH气压气压第18页，共2

19、1页，编辑于2022年，星期六【习习 题题】1.1.应用查尔斯气体定律时，气体的应用查尔斯气体定律时，气体的4 4个变数，个变数，P,V,TP,V,T和和n n，哪个是固，哪个是固定的，其公式定律为何？定的，其公式定律为何？2.2.有一气体，其起始状态是有一气体，其起始状态是P P1.50atm1.50atm，t t25.025.0，V V1.20L1.20L，当情况改变至，当情况改变至V V0.600L,t0.600L,t50.050.0，其最后压力为，其最后压力为何？何？3.3.有一气体在有一气体在0.830atm0.830atm和和25.025.0时，体积为时，体积为2.00L2.00L

20、。在。在STPSTP时其时其体积为何？体积为何？4.4.计算计算R R（气体常数）值在（气体常数）值在STPSTP时时V V用用mlml和和P P用用atmatm表示。表示。第19页，共21页，编辑于2022年，星期六5.5.计算计算8.00g8.00g的氧气，在的氧气，在STPSTP时的体积为何？时的体积为何？6.H26.H2和和NH3NH3气体在气体在STPSTP时，各有体积时，各有体积11.2L11.2L和和5.60L5.60L。算其质量各。算其质量各为多少克？为多少克？7.0.250mol7.0.250mol的的O2O2和和0.750mol0.750mol的的N2N2的混和气体被装入一

21、容器而有的混和气体被装入一容器而有800torr800torr的总压力，请计算混和气内氧和氮的分压为何？的总压力，请计算混和气内氧和氮的分压为何？8.8.气体在气体在100100和和650torr650torr时的密度是时的密度是2.18g/L2.18g/L，算其，算其molmol质量。质量。9.Henry9.Henrys Law s Law 常数在常数在2020和和1atm1atm总压时是总压时是0.0152molN2 0.0152molN2/mlH2O/mlH2O，算在，算在2020氮分压为氮分压为456torr456torr时，有多少时，有多少mlml的氮气溶的氮气溶于于1ml1ml的水。的水。第20页，共21页，编辑于2022年，星期六10.10.在下表中，填入适当的数于空白处：在下表中，填入适当的数于空白处：P(atm)V(L)T(K)n(mol)a.0.800 300 0.900 b.1.60 225 2.00 c.0.900 15.0 0.500 d.4.00 10.0 490 .第21页，共21页，编辑于2022年，星期六