大连理工无机化学课件1

第一篇化学反应原理A+BC??Time(h)Yield(%)第五章酸碱平衡第六章沉淀-溶解平衡第七章氧化还原反应电化学基础第二章反应热第三章反应速率第四章反应方向第一章pVT关系化学反应原理

§1.1理想气体状态方程第一章气体

§1.4真实气体*§1.3气体分子动理论

§1.2气体混合物

1.1.1理想气体状态方程1.1.2理想气体状态方程的应用§1.1理想气体状态方程气体的最基本特征：

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

理想气体：分子只有位置而不占体积，具有质量的几何点；分子间没有相互作用力，分子间及分子与器壁碰撞时没有动能损失。

理想气体是一种模型，实际上不存在。

高温、低压下实际气体与理想气体接近。Boyle(波义尔)定律：当n和T一定时，气体的V与p成反比V1/p（1）Charles(查理)

-GayLussac(盖吕萨克)定律：n和p一定时，V与T成正比

V

T（2）Avogadro(阿佛加德罗)定律：p与T一定时，V和n成正比

Vn（3）以上三个经验定律的表达式合并得VnT/p(4)实验测得（4）的比例系数是R，于是得到

pV=nRT

(5)这就是理想气体状态方程式注意：R的取值，p、V、n、T单位之间的关系理想气体状态方程的推导pV=nRT

R----摩尔气体常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol时,Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPaLmol-1K-1理想气体状态方程：1.计算p，V，T，n中的任意物理量2.确定气体的摩尔质量M=Mrgmol-11.1.2理想气体状态方程的应用用于温度不太低，压力不太高的真实气体。pV=nRT==m/V3.确定气体的密度P4例1-1例题1利用蒸气密度法测定某易挥发液体的相对分子质量。操作过程一般是先使一盛有该种液体的瓶子浸泡在温度高于其沸点的其他液体中间接加热，待液体完全蒸发后封住瓶子，取出瓶子并冷却，称量。再设法测量瓶子的容积，据此就可以求出该液体分子的摩尔质量（近似值）。已知某次实验数据如下，求出该液体分子的摩尔质量。已知:室温288.5K，水浴温度373K；瓶子盛满蒸气质量m1为23.720g；充满空气质量m2为23.449g；盛满水质量m3为201.5g；大气压为1.012×105Pa

(1.0132×105Pa，273K时空气的密度为1.293g/dm3)

msteam=m1–mbottle=m1-(m2-mair)mair,288,1.012=Vρair,288,1.012=Vρair,273,1.013(T273/T288)(p1.012/p1.013)

根据M=(ρ/p)RT，理想气体在恒温下ρ/p是常数，但实际气体不是。例题2如：在273K时测得CH3F蒸气在不同压力下的ρ值及ρ/p值如下表：p/Paρ/(g·m-3)ρ/(p·10-2)1.013×1051.5454×1031.52556.753×1041.0241×1031.52123.375×1040.5091×1031.5084从表中数据可以看到，压力越大ρ/p越大，不是常数。因为压力越大，气体分子间的相互作用力越大

，分子本身的体积也不能忽略，因而就不能用理想气体状态方程来描述了，所以对于实际气体ρ/p不是一个常数。下图是273K时CH3F蒸气的ρ/p~p图，采用极限密度法，求CH3F摩尔质量。

将直线外推至p=0，得

解：按相对原子质量计算：M=12.011+3×1.0079+18.9984=34.033

1.2.1分压定律§1.2气体混合物*1.2.2分体积定律组分气体：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p=

pB

n=n1+n2+

道尔顿分压定律:N2(3)

p1p2p3++＝

p（总压力）VVVV混合气体的总压力等于各组分气体分压之和分压：各组分气体单独占有整个体积时的压强:H2(1)

:O2(2)

分压的求解：xBB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=77.5kPa分压定律的应用

例题：用金属锌与盐酸反应制取氢气。在25℃下，用排水集气法收集氢气，集气瓶中气体压力为98.70kPa（25℃时，水的饱和蒸气压为3.17kPa），体积为2.50L，计算反应中消耗锌的质量。p气体＋p水蒸气气体水Zn(s)+2HClZnCl2+H2(g)65.39g1molm(Zn)=?0.0964moln(H2)=m(Zn)==6.30g=0.0964mol解：T=(273+25)K=298K

p=98.70kPaV=2.50L298K时，p(H2O)=3.17kPaMr(Zn)=65.39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积。*1.2.2分体积定律V=V1+V2

+pnRT=—称为B的体积分数ppBBj=VVxppBBBBj===,例题：天然气是多组分的混合物，其组成为：CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若该混合气体的温度为25℃。总压力为150.0kPa，n总=100.0mol。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)=47.0:2.0:0.80:0.20。计算各组分的分体积和体积分数。解：以CH4的分体积、体积分数为例。解法一：思路，需先求出n(CH4)n(CH4)=x(CH4)·n总解法二：

作业P192P206、7*气体扩散定律120HClNH3

NH4Clx例题：将NH3和HCl气体同时从一根120cm长的玻璃管两端分别向管内自由扩散，两气体将在什么位置相遇而生成NH4Cl白烟。解：设两气体在距NH3端xcm处相遇，则距HCl端的距离为（120-x）cm。

1831年，英国Graham指出同温度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。实际上，根据气体分子运动论，同温度下分子具有相同平均动能。

即：vi

(1/i)1/2或

vA/vB=(B/A)1/2，据：vHCl/vNH3=(MNH3/MHCl)1/2

即：（120-x）/x=(17/36.5)1/2x=71.3(cm)vA/vB=(MB/MA)1/2理想气体状态方程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：①气体分子本身的体积的影响；②分子间作用力的影响。真实气体与理想气体的偏差§1.4真实气体a,b称为vanderwaals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)2pideal=preal+a(n/V)2VanderWaals方程

表1-1某些气体的Vande