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第1章 物质的聚集状态Chapter 1 States of Substances 1.1 低压气体的经验定律 (n, V, T, p) 玻意耳定律：当 n 和 T 一定时，V ? 1/p 查理—盖?吕萨克定律：n 和 p 一定时，V ? T 阿佛加德罗定律：p 与 T 一定时，V ? n V ? nT/p ? pV = nRT R---- 摩尔气体常量 1.2 理想气体的状态方程 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； 分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失； 符合理想气体状态方程式的气体 (pV = nRT) 1.3 气体分压定律和分体积定律 道尔顿 (Dalton) 气体分压定律 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 i 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 i 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 = ? pi 分压的求解 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) = 0.180 mol，n(N2) = 0.700mol。混合气体的总压 p =133.0 kPa。试计算各组分气体的分压。 4. 分压定律的应用 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的氮气体积为4.16L，计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。 5. 分体积定律 分体积：混合气体中某一组分i的分体积Vi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。 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氦的质量 (重力加速度取9.807m/s2) 。 1.4 气体扩散定律 气体扩散定律：同温同压下某种气体物质的扩散速度与其密度的平方根成反比。 1.7 实际气体—范德华方程 Van der Waals 方程： a，b分别称为van der waals常量 (V-nb)=Videal等于气体分子运动的自由空间 b为1mol气体分子自身体积的影响 分子间吸引力正比于(n/V)2 内压力 p′=a(n/V)2 pideal=preal+a( n/V )2 2.1 液体的微观结构 实验观测表明： 液体分子的排列具有短程有序的特点； 宏观上液体表现出各向同性。 从微观状况看，物质的纯液体可分以下几类： 1. 缔合性液体 2. 极性液体 3. 非极性液体 4. 金属液体 5. 量子液体 2 液体 材料科学与化学工程学院 上一页 下一页 材料科学与化学工程学院 V ? nT/p 温度 T 增高 o V p 气体的 p-V 示意图 V 压力 p 降低 T o 气体的T-V示意图 1 气体 基本特征： 可压缩性和扩散性 = 8.314 J?mol–1?K–1 当 n = 1.0 mol , Vm= 22.414L= 22.414?10-3m3 在 STP 下，p =101.325kPa, T=273.15K pV nT 101325 Pa?22.414?10–3 m3 1.0 mol ? 273.15 K R = = = 8.314 kPa?L?K-1?mol-1 理想气体状态方程式的应用 计算p，V，T，n 四个物理量之一： pV = nRT 注意：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 (M = Mr g?mol-1) M m n = pV = nRT RT M m pV = pV mRT M = 气体的状态图 温度 T 体积 V 压力 p V?T等压线 p,V 等温线 V RT n p i i = n =n1+ n2+???? x i ? i的摩尔分数 V RT