A-chap02化学基础知识解析.ppt

第二章 化学基础知识：物质的状态 气体、液体、溶液和固体 习题 P26 1，4，5，7，8，10，13，16 注： 第16题中 “4.0g?dm-3” 不是指溶液的密度，而是指溶液的浓度（每dm3溶液中含有聚氯乙烯4.0g） 2.1 气体 气体 理想气体及其经验定律 实际气体状态方程 气体分子速率分布 2.1.1 理想气体 理想气体模型 假定 气体分子看作质点（体积忽略不计） 分子之间没有相互作用力 分子的碰撞为弹性碰撞 适用范围 任何实际气体在高温低压下都接近理想气体 除2.1.2节外，本课程中所有的气体都按理想气体处理 理想气体的几条经验定律 一、理想气体状态方程 大家自己阅读教材，掌握运算技能。请注意例题解题方式和书写规范 二、混合气体和分压定律 混合气体 2种或2种以上的气体混合在一起的体系称为混合气体 其中的每种气体B称为混合气体的组分，其物质的量为nB 相关参数 总体积V 总压强p 总物质的量n=ΣnB 分压和分体积 分压 气体混合物中某一组分气体B对器壁所施加的压强，称为该气体的分压pB pB等于该温度下，B单独占有总体积V时产生的压强：pB=nBRT/V 分体积 组分气体B单独存在，且具有总压p时占据的体积，称为该气体的分体积VB：VB=nBRT/p 体积分数：VB/V Dalton分压定律 总体与部分之间的关系？ n与nB：n=ΣnB p与pB V与VB 分压定律：总压等于各组分分压之和 Dalton分压定律变化形式 Amagat分体积定律 当温度，混合气体的总体积等于各组分分体积之和 体积分数VB/V 例题 例1：300K下一容积10.0dm3的容器，内含O2、N2和CO2混合气体，总压93.3kPa，其中O2分压26.7kPa，CO2含量5.00g。试计算N2分压。 解： 由分压定律，p=pO2+pN2+pCO2=93.3kPa 由题意pO2=26.7kPa，而pCO2满足 因此pN2=93.3?26.7?28.3=38.3kPa 例题 例2：已知空气的体积组成为：N2 78.1%，O2 21.0%，Ar 0.9%，其它气体可以忽略。试计算空气在标准状况下的密度。 解： 体积分数就是摩尔分数，因此空气中各物质含量为：x(N2)=0.781，x(O2)=0.210，x(Ar)=0.009 空气的平均摩尔质量M=?xiMi=28.0?0.781+32.0?0.210+39.9?0.009=28.9g?mol-1 1mol空气在标准状况下的质量28.9g，体积22.4dm-3 密度?=28.9/22.4=1.29g?dm-3=1.29kg?m-3 应用实例：物质Mr的测定 解： 空气288.5K下密度=1.222g·dm-3 水的密度=0.999g·cm-3=999g·dm-3 瓶子的容积 瓶内空气的质量=0.1784?1.222=0.2181g 瓶内某蒸气的质量=23.720-(23.449-0.2181) =0.4891g 该气体的摩尔质量 因此该气体Mr=84.0 三、气体扩散定律 同温同压下，气体的扩散速率与其密度（或摩尔质量）的平方根成反比 气体扩散定律的应用 测量气体的摩尔质量 同位素分离 实例：工业分离235U和238U 铀矿石?UO2?UF4?UF6(具有挥发性) 235UF6和238UF6扩散速度不同 u1:u2=1.0043:1 2.1.2 实际气体 实际气体并不完全遵从理想气体状态方程 实际气体的pV特征 对于实际气体，低压下pV?nRT，呈现理想气体特征 中等压强下，多数气体pVnRT，pV~p曲线上出现一个低点 高压下，pVnRT，并且随p的增加，差值越来越大 分子极性越强，偏离理想气体程度越大 实际气体 偏离的原因 分子之间存在引力 分子有一定大小 在足够低的温度和足够高压强下，任何实际气体都可以液化 实际气体状态方程 偏离的原因 分子之间存在引力 分子有一定大小 van der Waals方程 常a、b a、b越小，气体越接近理想气体 van der Waals方程的推导思路 在理想气体状态方程的基础上进行校正 体积校正：V有效=V实测?nb 压强校正：p有效=p实测+p内 p内?内部分子密度 p内?边缘分子密度 ? 在修正后，p有效V有效=nRT van der Waals方程的效果 某些气体的van der Waals常数 2.1.3 气体分子的速率分布 气体分子运动速度彼此不等，且会因碰撞而改变 统计规律，速率 考察速率位于区间u~u+?u之间的分子数?N ?N与分子总数N有关： ?N?N ?N与区间长?u有关： ?u足够小时， ?N??u ?N与u有关：分布函数 Maxwell分布率 Maxwell分布率 多数分子具有适中的运动速率，速率很小或