大连理工大学无机化学课件：第1章 气体

1、 1.1 理想气体状态方程式第一章 气 体 1.4 真实气体*1.3 气体分子运动论 1.2 气体混合物 1.1.1 理想气体状态方程式1.1.2 理想气体状态方程式的应用1.1 理想气体状态方程式气体的最基本特征： 具有可压缩性和扩散性。 人们将符合理想气体状态方程式的气体，称为理想气体。 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。1.1.1 理想气体状态方程式pV = nRT R- 摩尔气体常量在STP下，p =101.325kPa, T=273.15Kn=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.41410-3m3R=8.314 kPaLK

2、-1mol-1理想气体状态方程式：1. 计算p，V，T，n四个物理量之一。2.气体摩尔质量的计算M = Mr gmol-11.1.2 理想气体状态方程式的应用用于温度不太低，压力不太高的真实气体。pV = nRT = = m / V3.气体密度的计算 1.2.1 分压定律1.2 气体混合物*1.2.3 分体积定律 1.2.2 分压定律的应用组分气体： 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B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B的分压。 1.2.1 分压定律分压定律： 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

3、p = pB n =n1+ n2+ 分压的求解：x B B的摩尔分数 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)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合气体的总压p=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700molp(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa1.2.2 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

4、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到的氮气体积为4.16L，计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。解： T =(273+19)K = 292K p=97.8kPa V=4.16L292K 时，p(H2O)=2.20kPaMr (NH4NO2)=64.04NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)64.04g 1molm(NH4NO2)=? 0.164mol n(N2) =m(NH4NO2) =10.5g=0.164mol分体积： 混合气体中某一组分B的分体积VB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

5、积。*1.2.3 分体积定律V = V1 + V2 + pnRT=称为B的体积分数ppBBj=VVxppBBBBj=, 例题：某潜水员潜至海水30m处作业，海水的密度为1.03gcm-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氮的质量。(重力加速度取9.807m/s2)解：T=(273+20)K=293K海水深30m处的压力是由30m高的海水和海面的大气共同产生。海面上的空气压力为760mmHg，则：p=g hw+ =9.807 m/s2 1.03103kgcm-330m+101kPa=3.

6、03103 kgcm-1 s-2 +101kPa=303kPa+101kPa=404kPa若混合气体体积为1.000L时，1.4.1 真实气体与理想气体的偏差1.4 真实气体1.4.2 Van der Waals 方程 理想气体状态方程式仅在足够低的压力下适合于真实气体。 产生偏差的主要原因是：气体分子本身的体积的影响；分子间力的影响。1.4.1 真实气体与理想气体的偏差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)21.4.2 Van der Waals 方程 表1-1 某些气体的Van der Waals 常量例题：分别按理想气体状态方程式和van der waals方程式计算1.50mol SO2在30摄氏度占有20.0L体积时的压力，并比较两者