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第一章 气 体 §1.1 理想气体状态方程式 1.1.1 理想气体状态方程式 1.1.2 理想气体状态方程式的应用 §1.2 气体混合物 1.2.1 分压定律 1.2.2 分压定律的应用 *1.2.3 分体积定律 §1.4 真实气体 1.4.1 真实气体与理想气体的偏差 1.4.2 Van der Waals 方程 * §1.1 理想气体状态方程式 §1.4 真实气体 *§1.3 气体分子运动论 §1.2 气体混合物 1.1.1 理想气体状态方程式 1.1.2 理想气体状态方程式的应用 气体的最基本特征： 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，称为理想气体。 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。 pV = nRT R---- 摩尔气体常量 在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3 R=8.314 kPa?L?K-1?mol-1 理想气体状态方程式： 1. 计算p，V，T，n四个物理量之一。 2.气体摩尔质量的计算 M = Mr g?mol-1 用于温度不太低，压力不太高的真实气体。 pV = nRT ? = ? = m / V 3.气体密度的计算 1.2.1 分压定律 *1.2.3 分体积定律 1.2.2 分压定律的应用 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。 分压定律： 混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。 p = p1 + p2 + ??? 或 p = ? pB n =n1+ n2+???? 分压的求解： x B ? B的摩尔分数 例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的混合物。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。试计算各组分气体的分压。 解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2) =1.200mol =0.320mol+0.180mol+0.700mol p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa 例题: 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： T =(273+19)K = 292K p=97.8kPa V=4.16L 292K 时，p(H2O)=2.20kPa Mr (NH4NO2)=64.04 NH4NO2(s) ?? 2H2O(g) + N2(g) 64.04g 1mol m(NH4NO2)=? 0.164mol n(N2) = m(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。 V = V1 + V2 + ??? p nRT = —称为B的体积分数 p p B B j = V V x p p B B B B j = = = , 例题：某潜水员潜至海水30m处作业，海水的密度为1.03g?cm-3，温度为20℃。在这种条件下，若维持O2、He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氮的质量。(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： p=g ? hw+ =9.807 m/s2 ?1.03?103kg?cm-3?30m+101kPa =