2气体的最基本特征

1、气体的最基本特征：具有可压缩性和扩散性一、气体化合体积定律 (Gay-Lussac, 1808)在恒温恒压下，气体反应中各气体的体积互成简单整数比。原子论无法解释导致引出分子的概念Avogadro假说(1811)与分子概念的提出在相同的温度与相同的压力下，相同体积的气体所含分子数目相等。二、理想气体的状态方程式假定：理想气体分子本身不占体积，没有相互作用力的气体气体分子间的作用力很微弱，一般可以忽略气体分子本身所占的体积远小于气体的体积定律：当n和T一定时，气体的V与p成反比V 1/p（1）Boyle定律： n和p一定时，V与T成正比-盖V T（2）CharlesGayLussac定律：p与T

2、一定时，V和n成正比V n（3）Avogadro以上三个经验定律的表达式合并得V nT/p (4)实验测得（4）的比例系数是R，于是得到=nRT(5)这就是理想气体状态方程式理想气体状态方程PV=nRT压力体积摩尔数气体常数温度T为热力学温度适用于：温度较高、压力较低时的稀薄气体R nTPa在标准状况STP下：p =101.325kPa,n=1.0 mol时,T=273.11051K3,2522.4143311.0m2o7l3.115KVm=22.414L=22.41410-3m38314J 1mol.K摩尔气体常数R的与取值R8.2110-2atm mmHgkPadm3 (l)atm dm3

3、 mol1 K1mmHg cm3 mol1 K1 kPa dm3 mol-1 K-1 Pa dm3 mol-1 K-1J mol-1 K-1cm3 (ml)6.241048.318.311038.31dm3 (l)理想气体状态方程式的应用，T，n四个物理量之一1. 计算应用范围：温度不太低，压力不太高的真实气体。= nRT2.求分子量（摩尔质量）M= (m/M) RT3.求密度（ m/V(n = m/M, g/mol)P(m/ nRTM= m/n = P(m/n)/(RT) = (PM)/(RT)例题：计算摩尔质量惰性气体氙能和氟形成多种氟化物XeFx。实验测定在80oC，15.6kPa时，某

4、气态氟化氙试样的密度为0.899（gdm-3)，试确定这种氟化氙的分子式。解：求出摩尔质量，即可确定分子式。设氟化氙摩尔质量为M，密度为（g dm3)，质量为m (g)，R 应选用 8.31kPadm3 mol-1 K-1）。已知 原子量 Xe 131,F19,三、 混合气体分压定律1分压的概念2分体积的概念3应用1分压的概念T、V分压力：混合气体中每一组分气体nAPA单独占有整个混合气体容积时所产生的压力，称为该组分气体的分压力。nBP总P=P +（T，V恒定）总AnP nRTRTP n总( RnTB)RTA总AAVVVVPAnA nAP总n AnBn总nAPP同理 P或AB总n总总分压定律

5、：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 + p = 或nnRT,p12V12n1RTnRT RTn2 p2n1VVVn =1+ n2+nnRT Vp分压的求解： RTnRT VpVp Bn Bnx Bpp Bn Bpx Bpnx B B的摩尔分数2分体积的概念所谓某气体的分体积是指和混合气体具有相同温度（T）和相同压力（P总）时该气体所占的体积。nAVAT PVB总VAVVABV（T，P恒定）VAnRTnRTVVBBA总PVPB总总nRTP总= PV总P总PA 总AP总总A 或同理总总nBn B RTpVBV BVn Bn V= V1 +V2+BV VB或B

6、称为B的体积分数Bn1 RTpn 2 RTpV pB p VB n1 n 2 RT xpBVBpB B pnRT pV例1：A，B两种气体在一容器中混和，下面表达式哪些是正确的？1PAVA=nART23=nARTA=nART4PV=nRTAA5PA(VA+VB)=nART6(PA+)VA=nARTP总V分 = P分V总 = n分RT四、气体扩散定律隙流速率罕姆扩散定律Grahamslawofeffu同温同压下某种气态物质的扩散速度与其密度的平方根成反比，这就是气体扩散定律ABvBMAv AMB隙流速度与分子的摩尔质量的平方根成反比ApplicationofGrahamslaw1)利用此定律可以

7、测定未知气体的分子量（或原子量）2)可以分离同位素 isotope例如：工业分离铀235例 将铀(U)形成UF6用气体扩散法分离同位素235U和238U，求算要用多少步的扩散方能将235U从0.7%富集到7.0%？M(238UF ) 352.05gmol16M(235UF ) 349.04gmol16M(238UF )352.05解：富集因子 1.00436M(235UF )349.046一步扩散后：N(235UF )N(235UF ) 6 0 (1.0043)61N(238UF )N(238UF )66n步扩散后后：N(235UF )N(235UF )6 0 (1.0043)n6nN(238

8、UF )N(238UF )667.0 0.70 (1.0043)nn=55293.099.3五、气体分子运动论1.基本假设和基本公式一、纯气体是由大量结构完全相同的分子所组成，分子间距在低压条件下远大于分子本二、气体分子总是向各方向子的体积可忽略不计；而快速地运动。气体的压力是气体分子与容器壁不断碰撞的结果，可认为是完全弹性碰撞；三、气体分子之间不断碰撞，也是完全弹性碰撞。zu22 22uxuyuzP分子碰撞后动量碰撞前动量m(-ux)- mux2 muxAmxyLnN122.理想气体压力方mEA3 33.温度与分子热运动EkTk24.对实验气体定律的解释（1）Boyle，Charles，Av

9、ogadro定律（2）气体扩散定律 3R3 Tc2根均方速率crmsnNmMA（3）分压定律 2 2混合NNE11122233 2混合后NE总总3T 不变：E故：总pE12E2p p1总六、分子的速率分布和能量分布1.速率分布最可几速率2.能量分布Maxwell-Boltzmann分布律ni e-E/RTfEn总七、实际气体与VanderWaals方程对理想气体定律的修正理想气体：= nRT)/(nRT)实际气体:Z = (Z 称为压缩系数分子间作用力：分子占有体积：Z = 1 为理想气体Z 1 （ V增大）P减小）偏离理想气体的程度，取决于：1.2.3.温度：压力：TP增加，趋向于理想气体减小，趋向于理想气体气体的性质：沸点愈高与理想状态偏差愈大Van der Waals 方程( P + a n2/V2 ) (V nb) = nRTa, b称为vanderWaalsconstant,由实验确定.a用于校正压力，是与分子间作用力有关的常数，分子间作用力与气体浓度的平方成正比b 约等于气体凝聚为液体时的摩尔体积第二章 小结一、理想气体状态方程1 理想气体的概念2= nRT 的运用、R 的取值3 密度和摩尔质量的计算= (m/M) RT， r = (PM)/(RT)二、Dolton 分压定律（混合气体） PA = (