化学 第二章 气体

化学第二章气体第一页，共四十页，编辑于2023年，星期日低压气体的经验定律：Boyle定律气体基本特征：可压缩性和扩散性Boyle定律在一定温度下，一定质量气体的体积与压力成反比

V1/p或

pV=常数等温线第二页，共四十页，编辑于2023年，星期日RobertBoyle(1627～1691

)英国物理学家、化学家

英国皇家学会会长从事分子物理、光和电现象、流体力学、声学、热学、力学多方面的研究，成果累累。1661年名著《怀疑的化学家》。生理学：研究空气对生物的作用，发现肺内血液颜色和摄取空气有关，发现毛细血管等。第三页，共四十页，编辑于2023年，星期日低压气体的经验定律CharlesandGay-lussac定律－绝对温标等压线

0-273t/℃V/m3p1p2p3第四页，共四十页，编辑于2023年，星期日JosephLouisGay-Lussac

(1778-1850)JosephLouisGay-LussacandJean-BaptistseBiotintheirballoonon24August1804(7000meters)盖·吕萨克创造了当时世界上乘气球升空的最高记录。两次探测的空气样品证明，在高空领域，地磁强度恒定不变，空气的成分也基本相同，只有氧气的含量随着高度而减少。

第五页，共四十页，编辑于2023年，星期日理想气体状态方程物理模型：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。理想气体：符合理想气体状态方程式的气体。

pV=nRT

，limp0pVm=RT理想气体状态方程应用：计算p，V，T，n之一气体摩尔质量气体密度第六页，共四十页，编辑于2023年，星期日混合理想气体组分气体理想气体混合物中每一种气体分压组分气体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Dalton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

第七页，共四十页，编辑于2023年，星期日JohnDalton

(1766-1844)英国化学家创立原子学说解释化学的基本定律:质量守恒定律定比定律倍比定律化合量定律第八页，共四十页，编辑于2023年，星期日混合理想气体Amagat分体积定律

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。第九页，共四十页，编辑于2023年，星期日例将高温下15.2g的NO2

充入10.0dm3

烧瓶，将此烧瓶冷却到25oC，测得烧瓶中气体的总压力为50.65kPa，试求算NO2

和N2O4

的分压。第十页，共四十页，编辑于2023年，星期日第十一页，共四十页，编辑于2023年，星期日例

某日白天的温度32oC，气压为98.37kPa，空气湿度为80％；晚间温度为20oC，气压为99.30kPa，求算晚间将从空气中凝结出百分之几的露水？（水的饱和蒸汽压32oC时为4.80kPa，20oC时为2.33kPa）第十二页，共四十页，编辑于2023年，星期日气体分子运动论基本假设和基本公式气体由大量结构完全相同的分子组成，分子间距在低压条件下远大于分子本身，分子体积忽略不计；气体分子总是向各方向混乱而快速地运动。气体压力是气体分子与容器壁不断碰撞的结果，为完全弹性碰撞；气体分子之间不断碰撞，也是完全弹性碰撞。u2＝ux2＋uy2＋uz2P分子＝碰撞后动量－碰撞前动量＝m(-ux)-mux＝－2mux第十三页，共四十页，编辑于2023年，星期日第十四页，共四十页，编辑于2023年，星期日1，气体分子运动论中的基本公式－压力公式。“均方速度”为分子速度平方的平均值。

2，p公式说明气体的压力是大量分子对器壁无规则混乱碰撞所产生的平均结果。第十五页，共四十页，编辑于2023年，星期日气体分子的平均平动能只与温度有关，而与m或等无关。平动能越大，温度越高。第十六页，共四十页，编辑于2023年，星期日均方根速度：温度越高，气体M越小，ur越大第十七页，共四十页，编辑于2023年，星期日N2速度分布

N2分子的麦克斯韦速度分布图f(u)×105/s·m-12001501005000100020003000273K1273K2273Ku/m·s-1第十八页，共四十页，编辑于2023年，星期日麦克斯韦－玻尔兹曼速度分布公式第十九页，共四十页，编辑于2023年，星期日最可几速度第二十页，共四十页，编辑于2023年，星期日平均速度第二十一页，共四十页，编辑于2023年，星期日均方根速度最可几速度、平均速度、均方根速度第二十二页，共四十页，编辑于2023年，星期日三种速率的比较三种速率统计值有不同的应用：在讨论速率分布时，要用到最可几速率；在计算分子运动的平均距离时，要用到平均速率；在计算分子的平均平动动能时，要用到方均根速率。第二十三页，共四十页，编辑于2023年，星期日气体分子的能量分布T2>T1T1T2f(ET)Er第二十四页，共四十页，编辑于2023年，星期日气体运动论的若干应用气体与器壁的碰撞隙流当器壁上有破裂的地方如有圆形的小孔，则容器内的气体凡碰到小孔处，该气体就会泄漏出来的现象分子的隙流面第二十五页，共四十页，编辑于2023年，星期日气体运动论的若干应用

格雷厄姆(Graham)定律：隙流速度与分子的摩尔质量的平方根成反比富集因子＝第二十六页，共四十页，编辑于2023年，星期日例将铀形成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%？解：

第二十七页，共四十页，编辑于2023年，星期日235U由0.7%富集到7.0%需要扩散多少步。一步扩散后：n步扩散后：n=552第二十八页，共四十页，编辑于2023年，星期日气体运动论的若干应用

——分子间的相互碰撞频率两个分子的一次碰撞过程第二十九页，共四十页，编辑于2023年，星期日运动着的A分子和B分子，两者质心的投影落在直径为

的圆截面之内，都有可能发生碰撞。称为有效碰撞直径，数值上等于A分子和B分子的半径之和。AB分子间的碰撞和有效直径虚线圆的面积称为碰撞截面(collisioncrosssection),数值上等于。第三十页，共四十页，编辑于2023年，星期日

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99个人小广告：第三十一页，共四十页，编辑于2023年，星期日A与B分子互碰频率

将A和B分子看作硬球，根据气体分子运动论，它们以一定角度相碰。互碰频率：相对速度：第三十二页，共四十页，编辑于2023年，星期日例

将1.0gO2和1.0gH2于300K时在1dm3体积中混合，试求算每秒每单位体积内H2与O2的碰撞频率。已知dO2=0.292nm，dH2=0.234nm。解：第三十三页，共四十页，编辑于2023年，星期日第三十四页，共四十页，编辑于2023年，星期日实际气体的状态方程

范德华(VanderWaals)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：①气体分子本身体积；②分子间力。第三十五页，共四十页，编辑于2023年，星期日对理想气体状态方程的修正考虑分子本身占有体积：考虑分子间引力：范德华实际气体状态方程:成功：对理想气体模型进行了简单而且物理意义明确的修正，解释了偏差的原因。不足：与大部分实际气体状态方程误差较大。第三十六页，共四十页，编辑于2023年，星期日某些气体的VanderWaals常量第三十七页，共四十页，编辑于2023年，星期日例按理想气体状态方程式和vanderwaals方程式计算1.50molSO2在30oC占有20.0L体积时的压力，并比较两者的相对误差。如果体积减少为2.00L，其相对误差又如何？解：T=303K，V=20.0L，n=1.50mol，

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