北理无机化学：第一章 气体 (Gas).ppt

第一章 气 体 (Gas) §1.1 理想气体状态方程式 §1.1 理想气体状态方程式 §1.2 气体分压定律 §1.3 气体分子运动论* §1.4 真实气体* 1.1.1 理想气体状态方程式 1.1.2 应用 (State Equation of Ideal Gas) 1.理想气体 (Ideal Gas) 1.1.1 理想气体状态方程式 气体分子本身没有体积，分子之间也没有相互作用力的气体称为理想气体。 §1.1 理想气体状态方程式 第一章 气体 其中， p：气体的压力，Pa V：气体的体积，m3 n：气体的物质的量，mol T：热力学温度，K R：摩尔气体常数 2.理想气体状态方程式 （1）表达式 §1.1 理想气体状态方程式 第一章 气体 p = 101.325kPaT = 273.15KVm=22.414×10-3 m3 （2）R的数值 §1.1 理想气体状态方程式 第一章 气体 标准状况（S.T.P）： = 8.314 Pa·m3·mol-1· K-1 = 8.314 N ·m·mol-1·K-1 = 8.314 J·mol-1·K-1 = 8.314 kPa·L·mol-1·K-1 §1.1 理想气体状态方程式 第一章 气体 1. 已知任意三个变量求另一个量 3. 确定的气体密度 2. 确定气体的摩尔质量 1.1.2 应用 §1.1 理想气体状态方程式 第一章 气体 例：一学生在实验室中于73.3kPa和25℃条件下收集250ml气体，分析天平上称得净质量为0.118g，求该气体的相对分子质量。 解： §1.1 理想气体状态方程式 第一章 气体 §1.2 气体分压定律 1.2.1 分压 1.2.2 分压定律 1.2.3 应用 1.2.4 气体分体积定律 (Law of Partial Pressure) 1.2.1 分压 当几种不同的气体在同一容器中混合时，如果它们之间不发生反应，按照理想气体模型，它们将互不干扰，每一种气体组分都能均匀地充满整个容器，那么每一组分气体产生的压力叫分压。 §1.2 气体分压定律 第一章 气体 混合气体的总压力等于混合气体中各组分气体的分压力之和；而某组分气体的分压是指该组分在同一温度下单独占有与混合气体相同体积所产生的压力。 ——道尔顿分压定律 1.2.2 分压定律 §1.2 气体分压定律 第一章 气体 (Partial Pressure of Dalton) §1.2 气体分压定律 第一章 气体 1. 表示式 或 （1） 理想气体状态方程式不仅适应于单一组分气体 理想气体状态方程式也适应混合气体中各组分气体 （2） §1.2 气体分压定律 第一章 气体 （4） 理想气体状态方程式还适应于气体混合物 （3） 混合气体中某组分气体的分压等于总压乘以该组分的物质的量分数。 §1.2 气体分压定律 第一章 气体 由式（2）和式（3）得 某混合物由A，B两组分组成，物质的量分别是nA、nB ，那么量分数 2.量分数 该组分的物质的量占总物质的量的分数。 §1.2 气体分压定律 第一章 气体 1.2.3 应用 例：在 25℃下将0.100mol O2和0.350mol H2装入 3.00 L容器中，通电后氧气和氢气反应生成水，剩下过量的氢气，求反应前后气体的总压和各组分的分压。 §1.2 气体分压定律 第一章 气体 反应前 解： §1.2 气体分压定律 第一章 气体 反应时 反应后 §1.2 气体分压定律 第一章 气体 1.分体积 1.2.4 气体分体积定律 理想气体混合物中某组分气体在与混合气体同温同压时单独存在的体积。 §1.2 气体分压定律 第一章 气体 根据分体积的定义和理想气体状态方程式，组分B的分体积为VB 。 2.分体积定律 (Law of Partial Volume) （1）表示式 (1) (2) §1.2 气体分压定律 第一章 气体 (3) 由式（1）和式（2）得 因 该组分气体体积占总体积的分数。 (4) , 故 （2）体积分数 (Volume Fraction) §1.2 气体分压定律 第一章 气体 §1.4 真实气体 1.4.1 真实气体 1.4.2 真实气体状态方程式 ( True Gas ) §1.4 真实气体 第一章 气体 1.4.1 真实气体 对于沸点很低的气体，如H2 、N2、O2等，在压力不太高或温度不太低时，大致都能很好遵守理想气体状态方程式。 对于大分子质量的气体，如Cl2，或在很高压力、很低温度下，理想气体状态方程式的应用会出现偏差。 第一章 气体 探究产生偏差的原因： ? 体积因素