第一章 气体和溶液

1、第一章 气体和溶液 o 1.1 气气 体体 o 1.2 溶溶 液液 o 1.3 胶胶 体体 溶溶 液液 1.1 气气 体体 o 1.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 o 1.1.2 道尔顿分压定律道尔顿分压定律 1.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 o 理想气体：忽略分子的大小和分子间的作用理想气体：忽略分子的大小和分子间的作用 力力 o 理想气体状态方程理想气体状态方程：pV= nRT o R：摩尔气体常数，：摩尔气体常数，8.315 Pa m3 mol-1 K-1； o kPa L mol-1 K-1 ；J mol-1 K-1 o 实际气体处于低压（低于数百千帕）、

2、高实际气体处于低压（低于数百千帕）、高 温（高于温（高于273K）的情况下，可以近似地看成）的情况下，可以近似地看成 理想气体。理想气体。 o 气体状态方程式的另一些形式：气体状态方程式的另一些形式： RTpM RT M m pV m 质量质量(kg) ； M 摩尔质量摩尔质量(kg mol-1) 密度（密度（kg m-3） 例例1-1 (p.2) ：一学生在实验室中，在一学生在实验室中，在73.3kPa和和25下下 收集得收集得250mL某气体，在分析天平上称量，得气体净某气体，在分析天平上称量，得气体净 质量为质量为0.118g，求气体的相对分子质量。，求气体的相对分子质量。 o 解：解：

3、 1 13 3 3 0 .16 100 .16 102503 .73 )27325(315. 810118. 0 molgM molkg pV mRT M RT M m pV 相对分子质量为相对分子质量为16.0 o 例：例：在在1000和和97kPa压力下，硫蒸气的密度是压力下，硫蒸气的密度是 0.5977g L-1。试求：（。试求：（1）硫蒸气的摩尔质量，（）硫蒸气的摩尔质量，（2） 硫蒸气的化学式。硫蒸气的化学式。 o 解解: ( 1 ) RTpM 113 3 33 mol2g.65molkg102 .65 1097 )1000273(315. 810105977. 0 p RT M 0

4、3.2 32.07 2 .65 )2( 硫蒸气的化学式为硫蒸气的化学式为S2 1.1.2 道尔顿分压定律道尔顿分压定律 o 由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子由于在通常条件下，气体分子间的距离大，分子 间的作用力很小，所以气体具有两大特征，即间的作用力很小，所以气体具有两大特征，即扩散扩散 性和可压缩性，性和可压缩性，任何气体都可以均匀充满它所占据任何气体都可以均匀充满它所占据 的容器。的容器。 o 如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一如果将几种彼此不发生化学反应的气体放在同一 容器中，各种气体如同单独存在时一样充满整个容容器中，各种气体如同单独存在时一样充满整个容 器。器。 o

5、 分压力：分压力：在相同温度下，混合气体中某组分气体单在相同温度下，混合气体中某组分气体单 独占有混合气体的容积时所产生的压力。独占有混合气体的容积时所产生的压力。 o公式公式：pi V = ni RT o道尔顿分压定律：道尔顿分压定律：混合气体的总压力等于各组混合气体的总压力等于各组 分气体的分压力之和分气体的分压力之和 o公式公式：p = p1 + p2 + = V nRT V RTn p i i i i p 式中式中：n为混合气体的总量。可见理想气体状为混合气体的总量。可见理想气体状 态方程不仅适用于某一纯净气体，也适用于混态方程不仅适用于某一纯净气体，也适用于混 合气体。合气体。 o

6、pi V = ni RT pV = nRT o 两式相除得两式相除得： i ii x n n p p xi： i 组分气体的摩尔分数组分气体的摩尔分数 则：则：pi = xi p 即：即：混合气体中某组分气体的分压力等于该组混合气体中某组分气体的分压力等于该组 分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。分的摩尔分数与混合气体总压力的乘积。 o 例例1-2（p.3)：在在17 ，99.3kPa的气压下，用排水的气压下，用排水 集气法收集氮气集气法收集氮气150mL。求在标准状况下该气体经。求在标准状况下该气体经 干燥后的体积。干燥后的体积。 o 解：解：在水面上收集气体，测出的压力是饱和水蒸气在水面上

7、收集气体，测出的压力是饱和水蒸气 压力和气体压力之和。压力和气体压力之和。 o 查表查表1-1，17 时饱和水蒸气压力为时饱和水蒸气压力为1.93kPa 2 22 1 11 2 4.97)93.13.99()( T Vp T Vp kPakPaNP mL Tp TVp V136 )27317(3 .101 2731504 .97 12 211 2 o 例例1-3（p.4)： 在在25 下，将下，将0.100mol的的O2和和 0.350molH2装入装入3.00L的容器中，通电后氧气和氢的容器中，通电后氧气和氢 气反应生成水，剩下过量的氢气。求反应前后气体气反应生成水，剩下过量的氢气。求反应前

8、后气体 的总压和各组分的分压。的总压和各组分的分压。 o 解：解：反应前反应前: kPap kPa V RTn Hp kPa V RTn Op H O 3722896 .82 289 00. 3 298315. 8350. 0 )( 6 .82 00. 3 298315. 8100. 0 )( 2 2 2 2 o 2H2 + O2 = 2H2O o 通电时通电时0.100mol O2只与只与0.200molH2反应生成反应生成 0.200molH2O。液态水所占体积与容器体积相比可。液态水所占体积与容器体积相比可 忽略不计，但因此产生的饱和水蒸气却必须考虑。忽略不计，但因此产生的饱和水蒸气却必

9、须考虑。 因此，反应后：因此，反应后： kPap kPaOHp kPaHp 17.12717. 3124 17. 3)( 124 00. 3 298315. 8150. 0 )( 2 2 由表由表1-1查得查得 o 例：例：25时，初始压力相同的时，初始压力相同的5.0L氮和氮和15.0L氧压缩氧压缩 到体积为到体积为10.0L的真空容器中，混合气体总压力是的真空容器中，混合气体总压力是 150kPa，试求（，试求（1）两种气体的初始压力，（）两种气体的初始压力，（2）混）混 合气体中氮和氧的分压，（合气体中氮和氧的分压，（3）如果把温度升到）如果把温度升到210 ，容器的总压力。，容器的总压力。 o 解：解： 605mol. 0 25)273(315. 8 0 .10150 RT pV n) 1 ( 总 3 1 0 .15 0 .5 n n V V 2 2 2 2 O N O N 混合前： 75kPa 5.0 298315. 8151. 0 V RTn p 2 2 2 N N N 0.454moln 4 3 n 0.151moln 4 1 n 2 2 O N 总 总 混合