混合气体的分压定律课件

1.2混合气体的分压定律1.2.1基本概念

由两种或两种以上的气体混合在一起，组成的体系，称为混合气体。1.2混合气体的分压定律11

显然，空气是混合气体，其中的O2，N2，CO2

等，均为空气这种混合气体的组分气体。

组成混合气体的每种气体，都称为该混合气体的组分气体。显然，空气是混合气体，其中组2

第

i

种组分气体的物质的量用

ni

表示，混合气体的物质的量用

n

表示显然有n=

nii第i种组分气体的物质的量显然有3

第

i

种组分气体的摩尔分数用xi表示，则

例如，由3molH2

和1molN2

组成的混合气体，则其中xi=nin第i种组分气体的摩尔分数4x

==H2nnH234x

==N2nnN214显然有

xi=1ix==H2nnH2351.总体积和分压

当第

i

种组分气体单独存在，且占有总体积

V总

时，其具有的压力，称为该组分气体的分压。

混合气体的体积称为总体积，用V总

表示。1.总体积和分压当第6

应有如下关系式

p

V

=n

RT

第

i

种组分气体的分压，用

pi表示ii

总应有如下关系式 第i72.总压和分体积

当第

i

种组分气体单独存在，且具有总压时，其所占有的体积，称为该组分气体的分体积。

混合气体所具有的压力，称为总压，用

p总表示。2.总压和分体积当第8

应有下面关系式

p

V

=nRTii

总

第

i

种组分气体的分体积，用

Vi表示应有下面关系式 i9

第

i

种组分气体的分体积Vi，与混合气体的总体积V总之比称为该组分气体的体积分数。ViV总第i种组分气体的分体积Vi101.2.2分压定律——分压与总压的关系

我们通过实验来研究分压与总压的关系2dm3

2105PaO2N2+

O2+2dm3N22dm3

2105Pa

p总1.2.2分压定律——分压与总压的关系11

将N2

和O2

按上图所示混合。2dm3

2105PaO2N2+O2+2dm3N22dm3

2105Pa

p总

测得混合气体的p总为4105Pa。将N2和O2按上图所示混合。122dm3

2105PaO2N2+O2+2dm3N22dm3

2105Pa4105Pa

按分压的定义pO=2105PapN=2105Pa2dm3O2N2+O2+2dm3N213

可见p总

=pN+pO

测得混合气体的p总为4105Pa。pO=2105PapN=2105Pa，可见p总=141dm32dm3 4dm3

8105Pa2105Pa p总

+再考察一个实验N2O2N2

+O2

测得混合气体的总压为3105Pa1dm32dm3151dm32dm3 4dm3

8105Pa2105Pa p总

N2O2N2

+O2

+pN=2105PapO=1105Pa

由分压的定义，得1dm32dm316

亦有p总

=pN+pO

混合气体的总压为3105PapN=2105PapO=1105Pa亦有p总=pN17

道尔顿（Dalton）

进行了大量实验，提出了混合气体的分压定律

——混合气体的总压等于各组分气体的分压之和

此即道尔顿分压定律的数学表达式p总

=

pii道尔顿（Dalton）进行了大量18

理想气体混合时，由于分子间无相互作用，故碰撞器壁产生的压力，与独立存在时是相同的。亦即在混合气体中，组分气体是各自独立的。

这是分压定律的实质。理想气体混合时，由于分子间无19

p总V总=nRT

piV总=niRT

p总Vi=niRT（1）（2）（3）

1.2.3分压与组成之间的关系

我们已有下面关系式 p总V总=nRT（1）1.2.20

piV总

=niRTp总V总=nRT（2）（1）ninpip总=

得（2）（1） piV总=niRT（2）ninpip总=21

即组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔分数之积。

故pi=p总•xi=xininpip总=

即组分气体的分压等于总压22ViV总nin=

p总Vi=niRTp总V总=nRT（3）（1）

又得（3）（1）ViV总nin= p总Vi=niRT（323

故pi=p总•ViV总=xininViV总=

又有pi=p总•xi故pi=p总•Vi24

即组分气体的分压，等于总压与该组分气体的体积分数之积。

pi=p总•ViV总即组分气体的分压，等于总压pi=25

例1.1

某温度下，将

2105Pa的O23dm3和

3105Pa的N26dm3

充入

6dm3的真空容器中。

求各组分气体的分压及混合气体的总压。例1.1某温度下，将26O2

V1=3dm3，

p1=2105Pa， V2=6dm3，

pO=p2

解：根据分压的定义求组分气体的分压，=1

105（Pa）V2p1V1pO

==2105

3

6

同理=3

105（Pa）pN

=3

105

6

6O2 V1=3dm3，27

由道尔顿分压定律p总

=

piip总

=pO+

pN

=1105+3105

=4105（Pa）由道尔顿分压定律p总=pii28

例1.2

常压（1.0105Pa）下，将4.4gCO2，11.2gN2

和

16.0gO2

相混合。

求各组分气体的分压。例1.2常压（1.010529

解：混合气体的总压和组成已知，可用总压和组成求分压。N2n==0.40（mol）

28

11.2CO2n==0.10（mol）

44

4.4O2n==0.50（mol）

32

16.0n=

ni=1.0（mol）i解：混合气体的总压和组成已N2n30CO2x===0.10nnCO2

1.0

0.10N2x===0.40nnN2

1.0

0.40O2x===0.50nnO2

1.0

0.50CO2x==31CO2p=p总

xCO2=0.10105（Pa）=1.01050.10CO2p=p总xCO2=0.1032N2p=p总

xN2=0.40105（Pa）=1.01050.40N2p=p总xN2=0.4033O2p=p总

xO2=0.50105（Pa）=1.01050.50O2p=p总xO2=0.50341.3气体扩散定律

格拉罕姆（Graham）指出，

这就是格拉罕姆气体扩散定律。

同温同压下气体的扩散速度

与其密度

的平方根成反比。1.3气体扩散定律格35

气体扩散定律的数学表达式为

1或

=A

AB

B气体扩散定律的数学表达式为36=A

AB

B变成

=A

MAB

MB

由于气体的密度与其摩尔质量M成正比pRT

由式

=M·

=AABB变成37

即气体的扩散速度与其摩尔质量M的平方根成反比。=A

MAB

MB即气体的扩散速度与其摩尔=A38

例

1.3使NH3

和HCl两种气体分别从一根长100cm的玻璃管的两端自由扩散。

求发生反应

NH3+HCl———NH4Cl在玻璃管中产生白烟的位置。例1.3使NH3和H39

解：设t

时间后发生反应，玻璃管中产生白烟的位置距NH3端xcm，则距HCl端（100－x

）cm。NH3HClNH4Cl

x100－x解：设t时间后发生反应，玻璃NH340

由公式=A

MAB

MB

得

=100－x

t

x

t36.517NH3HClNH4Cl

x100－x由公式=AMAB解得x=59.5

由

=100－x

t

x

t36.517NH3HClNH4Cl

x100－x解得x=59.5由42

即生成NH4Cl产生白烟的位置距NH3端59.5cm。NH3HClNH4Cl

x100－x

x=59.5即生成NH4Cl产生白烟的NH3HC43混合气体的分压定律课件441.2混合气体的分压定律1.2.1基本概念

由两种或两种以上的气体混合在一起，组成的体系，称为混合气体。1.2混合气体的分压定律145

显然，空气是混合气体，其中的O2，N2，CO2

等，均为空气这种混合气体的组分气体。

组成混合气体的每种气体，都称为该混合气体的组分气体。显然，空气是混合气体，其中组46

第

i

种组分气体的物质的量用

ni

表示，混合气体的物质的量用

n

表示显然有n=

nii第i种组分气体的物质的量显然有47

第

i

种组分气体的摩尔分数用xi表示，则

例如，由3molH2

和1molN2

组成的混合气体，则其中xi=nin第i种组分气体的摩尔分数48x

==H2nnH234x

==N2nnN214显然有

xi=1ix==H2nnH23491.总体积和分压

当第

i

种组分气体单独存在，且占有总体积

V总

时，其具有的压力，称为该组分气体的分压。

混合气体的体积称为总体积，用V总

表示。1.总体积和分压当第50

应有如下关系式

p

V

=n

RT

第

i

种组分气体的分压，用

pi表示ii

总应有如下关系式 第i512.总压和分体积

当第

i

种组分气体单独存在，且具有总压时，其所占有的体积，称为该组分气体的分体积。

混合气体所具有的压力，称为总压，用

p总表示。2.总压和分体积当第52

应有下面关系式

p

V

=nRTii

总

第

i

种组分气体的分体积，用

Vi表示应有下面关系式 i53

第

i

种组分气体的分体积Vi，与混合气体的总体积V总之比称为该组分气体的体积分数。ViV总第i种组分气体的分体积Vi541.2.2分压定律——分压与总压的关系

我们通过实验来研究分压与总压的关系2dm3

2105PaO2N2+

O2+2dm3N22dm3

2105Pa

p总1.2.2分压定律——分压与总压的关系55

将N2

和O2

按上图所示混合。2dm3

2105PaO2N2+O2+2dm3N22dm3

2105Pa

p总

测得混合气体的p总为4105Pa。将N2和O2按上图所示混合。562dm3

2105PaO2N2+O2+2dm3N22dm3

2105Pa4105Pa

按分压的定义pO=2105PapN=2105Pa2dm3O2N2+O2+2dm3N257

可见p总

=pN+pO

测得混合气体的p总为4105Pa。pO=2105PapN=2105Pa，可见p总=581dm32dm3 4dm3

8105Pa2105Pa p总

+再考察一个实验N2O2N2

+O2

测得混合气体的总压为3105Pa1dm32dm3591dm32dm3 4dm3

8105Pa2105Pa p总

N2O2N2

+O2

+pN=2105PapO=1105Pa

由分压的定义，得1dm32dm360

亦有p总

=pN+pO

混合气体的总压为3105PapN=2105PapO=1105Pa亦有p总=pN61

道尔顿（Dalton）

进行了大量实验，提出了混合气体的分压定律

——混合气体的总压等于各组分气体的分压之和

此即道尔顿分压定律的数学表达式p总

=

pii道尔顿（Dalton）进行了大量62

理想气体混合时，由于分子间无相互作用，故碰撞器壁产生的压力，与独立存在时是相同的。亦即在混合气体中，组分气体是各自独立的。

这是分压定律的实质。理想气体混合时，由于分子间无63

p总V总=nRT

piV总=niRT

p总Vi=niRT（1）（2）（3）

1.2.3分压与组成之间的关系

我们已有下面关系式 p总V总=nRT（1）1.2.64

piV总

=niRTp总V总=nRT（2）（1）ninpip总=

得（2）（1） piV总=niRT（2）ninpip总=65

即组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔分数之积。

故pi=p总•xi=xininpip总=

即组分气体的分压等于总压66ViV总nin=

p总Vi=niRTp总V总=nRT（3）（1）

又得（3）（1）ViV总nin= p总Vi=niRT（367

故pi=p总•ViV总=xininViV总=

又有pi=p总•xi故pi=p总•Vi68

即组分气体的分压，等于总压与该组分气体的体积分数之积。

pi=p总•ViV总即组分气体的分压，等于总压pi=69

例1.1

某温度下，将

2105Pa的O23dm3和

3105Pa的N26dm3

充入

6dm3的真空容器中。

求各组分气体的分压及混合气体的总压。例1.1某温度下，将70O2

V1=3dm3，

p1=2105Pa， V2=6dm3，

pO=p2

解：根据分压的定义求组分气体的分压，=1

105（Pa）V2p1V1pO

==2105

3

6

同理=3

105（Pa）pN

=3

105

6

6O2 V1=3dm3，71

由道尔顿分压定律p总

=

piip总

=pO+

pN

=1105+3105

=4105（Pa）由道尔顿分压定律p总=pii72

例1.2

常压（1.0105Pa）下，将4.4gCO2，11.2gN2

和

16.0gO2

相混合。

求各组分气体的分压。例1.2常压（1.010573

解：混合气体的总压和组成已知，可用总压和组成求分压。N2n==0.40（mol）

28

11.2CO2n==0.10（mol）

44

4.4O2n==0.50（mol）

32

16.0n=

ni=1.0（mol）i解：混合气体的总压和组成已N2n74CO2x===0.10nnCO2

1.0

0.10N2x===0.40nnN2

1.0

0.40O2x===0.50nnO2

1.0

0.50CO2x==75CO2p=p总

xCO2=0.10105（Pa）=1.01050.10CO2p=p总xCO2=0.1076N2p=p总

xN2=0.40105（Pa）=1.01050.40N2p=p总xN2=0.4077O2p=p总

xO2=0.50105（Pa）=1.01050.50O2p=p总xO2=0.50