2013年北京市一零一中学高中化学竞赛+第1讲+气体程序.doc

高中化学奥林匹克竞赛辅导讲座 第1讲 气 体 【竞赛要求】 气体。理想气体标准状态。理想气体状态方程。气体密度。分压定律。气体相对分子质量测定原理。 【知识梳理】 一、气体 气体、液体和固体是物质存在的三种状态。气体的研究对化学学科的发展起过重大作用。气体与液体、固体相比较，具有两个明显特点。 1、扩散性 当把一定量的气体充入真空容器时，它会迅速充满整个容器空间，而且均匀分布，少量气体可以充满很大的容器，不同种的气体可以以任意比例均匀混合。 2、可压缩性 当对气体加压时，气体体积缩小，原来占有体积较大的气体，可以压缩到体积较小的容器中。 二、理想气体 如果有这样一种气体：它的分子只有位置而无体积，且分子之间没有作用力，这种气体称之为理想气体。当然它在实际中是不存在的。实际气体分子本身占有一定的体积，分子之间也有吸引力。但在低压和高温条件下，气体分子本身所占的体积和分子间的吸引力均可以忽略，此时的实际气体即可看作理想气体。 三、理想气体定律 1、理想气体状态方程 将在高温低压下得到的波义耳定律、查理定理和阿佛加德罗定律合并，便可组成一个方程： pV= nRT （1-1） 这就是理想气体状态方程。 式中p是气体压力，V是气体体积，n是气体物质的量，T是气体的绝对温度（热力学温度，即摄氏度数+273），R是气体通用常数。 在国际单位制中，它们的关系如下表： 表1-1 R的单位和值 p V n T R 国际单位制 Pa m3 mol K 8.314或 kPa dm3 mol K 8.314 （1-1）式也可以变换成下列形式：pV= RT （1-2） p = · = 则： = （1-3） 式中m为气体的质量，M为气体的摩尔质量，为气体的密度。 对于一定量（n一定）的同一气体在不同条件下，则有： = （1-4） 如果在某些特定条件下，将（1-1）、（1-2）和（1-3）式同时应用于两种不同的气体时，又可以得出一些特殊的应用。 如将（1-1）式n =，在等温、等压、等容时应用于各种气体，则可以说明阿佛加德罗定律。因为物质的量相等的气体，含有相等的分子数。 若将（1-2）式 = 在等温、等压和等容时应用于两种气体，则得出： = （1-5） 如果将（1-3）式= ，在等温等压下应用于两种气体，则有： = （1-6） 若令 = D ，D为第一种气体对第二种气体得相对密度，则有：D = 或 M1 = DM2 （1-7） 已知M = 2g·mol，= 29g·mol 则 M1 = 2 D 或 M1 = 29D D为某气体相对H2的密度，D为某气体相对空气的密度。 2、气体分压定律和分体积定律 （1）气体分压定律 当研究对象不是纯气体，而是多组分的混合气体时，由于气体具有均匀扩散而占有容器全部空间的特点，无论是对混合气，还是混合气中的每一组分，均可按照理想气体状态方程式进行计算。 当一个体积为V的容器，盛有A、B、C三种气体，其物质的量分别为nA、nB、nC，每种气体具有的分压分别是pA、pB、pC，则混合气的总物质的量为： n= nA + nB + nC （1-8） 混合气的总压为： p = pA + pB + pC （1-9） 在一定温度下，混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和。这就是道尔顿分压定律。 计算混合气各组分的分压有两种方法。 ①根据理想气态方程计算 在一定体积的容器中的混合气体pV = nRT ，混合气中各组分的分压，就是该组分单独占据总体积时所产生的压力，其分压数值也可以根据理想气态方程式求出： pAV = nART （1-10） pBV = nBRT （1-11） pCV = nCRT （1-12） ②根据摩尔分数计算： 摩尔分数（XA）为混合气中某组分A的物质的量与混合气的总的物质的量之比： XA = （1-13） 混合气体中某组分的分压等于总压与摩尔分数的乘积： pA = pXA （1-14） （2）气体分体积定律 在相同的温度和压强下，混合气的总体积（V）等于组成混合气的各组分的分体积之和： V = VA +VB + VC