高中化学竞赛-气体省名师优质课获奖课件市赛课一等奖课件

§1－1气体一、理想气体气体最基本特征：

含有可压缩性和扩散性。特征分子体积与气体体积相比能够忽略不计分子之间没有相互吸引力分子之间及分子与器壁之间发生碰撞不造成动能损失

第1页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=8.314kPa

L

K-1

mol-1（一）理想气体状态方程式：第2页1.计算p，V，T，n四个物理量之一。2.气体摩尔质量计算M=Mrgmol-1二、理想气体状态方程式应用用于温度不太低，压力不太高真实气体。pV=nRT第3页气体密度计算

第4页组分气体：理想气体混合物中每一个气体叫做组分气体。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压力，叫做组分气体B分压。

（2）分压定律第5页分压定律：

混合气体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+

第6页分压求解：xB

B摩尔分数第7页§2-1

气体2-1-1理想气体分子体积与气体体积相比能够忽略不计分子之间没有相互吸引力分子之间及分子与器壁之间发生碰撞不造成动能损失★理想气体是一个人为气体模型,实际并不存在。建立这种模型是为了将问题简化，形成一个标准。尽管理想气体是一个人为模型，但它含有十分明确实际背景。★研究结果表明，在高温、低压条件下，许多实际气体很靠近于理想气体。

第8页（1）理想气体状态方程式波义尔定律：当n和T一定时,气体V与p成反比

V∝1/p

（1）查理-盖吕萨克定律：n和p一定时，V与T成正比

V∝T（2）阿佛加德罗定律：p与T一定时，V和n成正比

V∝n（3）三个经验定律表示式合并得

V∝nT/p(4)第9页（1）理想气体状态方程式试验测得（4）百分比系数是R，于是得到

pV=nRT

(5)这就是理想气体状态方程式注意：R取值，P、V、n、T单位之间关系国际单位制中P单位是Pa,V单位是m3,

T单位是K,R取值是8.314j·mol-1·K-1第10页（2）气体分压定律分压概念分体积概念P总、P分、V总、V分、n总、n分之间关系混合气体分压定律一．分压力分体积nT=n1+n2+n3VT=V1+V2+V3

第11页分压力分体积

P=nTRT/VT=(n1+n2+n3)RT/VT

=n1RT/VT+n2RT/VT+n3RT/VTP=P1+P2+P3+...VT=nTRT/P=(n1+n2+n3)RT/P=n1RT/P+n2RT/P+n3RT/PVT=V1+V2+V3+...第12页

分压力分体积

在相同温度下，组分气体分压力等于它占有与混合气体相同体积时压力。用Pi表示

在相同温度条件下,组分气体分体积等于混合气体相同压力时所占体积。用Vi表示组份气体分体积与混合气体总体积之比称体积分数。用xi表示。即Xi=Vi/VT第13页二、体积分数、摩尔分数、分压定律

组份气体物质量与混合气体各组份物质量总和之比称摩尔分数。用Ni表示。即

Ni=ni/nTnT=

nA+

nB+...

Vi=n1RT/PVT=nTRT/P→Xi=Vi/VT

=ni/nT=Ni

类似上述推导能够得出Pi/PT

=ni/nT

组份气体分压为

Pi=NiPT=XiPT

混合气体总压力等于各组分气体分压之和，这个定律称为分压定律。P=P1+P2+P3+...第14页（3）气体扩散定律

1831年，英国物理学家格拉罕姆（Graham）指出：同温同压下某种气态物质扩散速度与其密度平方根成反比，这就是气体扩散定律

uA/uB=(ρB/ρA)1/2

式中A、B两种气体扩散速度和密度分别用uA、uB，ρA、ρB，表示。因为同温同压下，气体密度ρ与其相对分子质量Ｍr成正比，上式又可改写成

uA/uB=(Ｍr（Ａ）/Ｍr（Ｂ）)1/2

第15页1-2实际气体状态方程式在恒温条件下，一定量理想气体pV乘积是一个常数，而实际气体却不是这么。多数气体pV乘积是随压强升高先变小，出现一个最低点，然后再变大。1873年荷兰科学家范德华（Vanderwalls）对理想气体状态方程进行校正：

（p+an2/v2）(v-nb)=nRTa是同分子间引力相关常数，b是同分子本身相关常数，统称为范德华常数，均由试验来确定。第16页1-3气体液化临界常数气体变成液体过程叫做液化或凝聚。液化条件是降温或同时加压。降温能够减小液体饱和蒸气压；加压能够减小气体分子间距离，有利于增大分子间作用力。单纯采取降温方法能够使气体液化；假如单纯采取加压方法，气体则不能液化。第17页1-3气体液化临界常数加压下使气体液化所需一定温度称为临界温度，用TC表示。在临界温度时，使气体液化所需最低压强，称为临界压强，用PC表示。而在临界温度和临界压强下，1mol气态物质所占有体积，称为临界体积，用VC表示。Tc,Pc,Vc同称为临界常数。第18页1-3气体液化临界常数熔、沸点很低物质如H2、N2、O2等这些非极性分子，因为分子间作用力很小，其临界温度都很低，难以液化。强极性气体分子，如H2O、NH3等，因含有较大分子间作用力而比较轻易液化。气态物质处于临界温度、临界压强和临界体积状态下，称为临界状态。

临界状态是不稳定状态。这种状态下，气体和液体之间性质差异将消失，二者之间界面将消失。第19页第二章物质状态StateofMatter第20页通常情况下，物质有三种不一样物理聚集状态即：气态(gaseity)、液态(liquid)和固态(solidstate)特殊情况下：能够等离子态存在，又叫“物质第四态”。普通指电离气体，由离子，电子及未经电离中性粒子所组成，正负电荷密度几乎相等，从整体上看呈电中性。如火焰，电孤中高温部分，太阳和其它恒星表面气层等都是以等离子态存在。第21页分子本身不占有体积，分子之间没有吸引和排斥力，分子之间及分子与器壁之间发生碰撞不造成功效损失。实际上是不存在这种气体。但在高温、低压下，许多实际气体很靠近于理想气体。在上述条件下，气体分子间距离大，本身体积能够忽略，分子间作用力也是微不足道。§1气体§1－1理想气体什么是理想气体？第22页依据：波义尔定律，查理—盖·吕萨克定律阿佛加德罗定律

使用理想气体状态方程式要注意单位问题。

可得：一、理想气体状态方程式第23页【例1】当温度为360K，压力为9.6×104Pa时,0.4L丙酮蒸气重0.744g，求丙酮相对分子质量。答：丙酮相对分子质量是58。解：依据气态方程第24页R－摩尔气体常数在SI国际单位制中，R为8.314JK-1mol-1

或8.314Pam3K-1mol-1或8.314KPadm3K-1mol-1第25页【例3】P19例2-4用极限密度法求气体摩尔质量，该法优点是实际气体十分靠近理想气体，所以，求得摩尔质量与理论值很靠近。推导：(恒温下）第26页混和气体总压等于组成混合气体各气体分压之和。恒温时，某组分气体占据与混合气体相同体积时对容器产生压力，叫该组分气体分压力。分压及混合气体都满足理想气体状态方程式（1）/（2）式得二、气体分压定律第27页（4）式表明：某组份气体分压大小与它在混合气体中摩尔分数成正比。引深：即有：第28页

解：用排水法搜集到O2，都含有水蒸汽，即为混合气体，水分压与该温度下水饱和汽压相等，查表可得水分压。饱和蒸汽压概念：蒸发、凝聚速度相等，动态平衡；饱和蒸汽压产生压强称为饱和蒸汽压；与液体本质及温度相关例2—6第29页扩散：一个气体能够自发地与另一个气体相混合，而且能够渗透，该现象称为扩散。扩散速度受分子本身质量影响。能够想象，较重气体扩散速度慢，反之亦反。英国化学家格雷姆，经过试验，得出了气体扩散速度（和分子量之间关系）与密度之间关系。同温同压下某种气体（态）物质扩散速度与其密度平方根成反比。∵T.P相同时，PV=nRT∴

三、气体扩散定律第30页

解：设经过t秒后，在距NH3端xcm处相遇而出现白烟依据气体扩散定律总结：求气体相对分子质量方法很多：（1）相对密度法（2）蒸汽密度法（3）极限密度法（4）分压定律法（5）气体扩散定律法即得【例5】P22例2—8第31页一、问题提出：用试验说明实际气体偏离理想气体方程即PV=nRTPV≠常数（T一定，n=1）见下列图：

普通规律：多数气体PV乘积是随压力升高先变小（引力为主），出现一个最低点，然后再变大（体积不可忽略）。

§1－2实际气体状态方程式第32页二、解释：

P、V两个原因实际气体，分子本身有体积，且分子之间有作用力，分子距离较远时，吸引力存在造成P减小；伴随P增大，分子本身体积不能忽略。与此同时，伴随分子间距缩小，斥力增大为主，所以对O2、CO2、CH4等气体PV在出一极小值后，快速增大，H2、He分子间力很小，没有出现最低点。

第33页

三、问题处理针对以上两原因，分子本身有体积，分子间有作用力，人们已经提出了200各种非理想气体状态方程式。1873年Vanderwalls提出方程式应用最普遍。Van用两个修正因子a、b，揭示了理想与非理想气体差异1．体积修正若1mol某气体分子本身体积为b，实际气体（1mol）所占有体积为：V－bnmol气体（V－nb）第34页

2．压力修正若P内为因为分子间力引所造成修正值实际气体碰撞器璧时所表现压强要比分子间无引力理想气体所产生压强小（∵碰撞器璧分子受内层分子吸引，不能全力以赴地碰撞器壁）则有（P+P内）P内（内、外层分子密度相等）第35页

以上两式都叫范德华方程式式中a—是同分子间引力相关常数b—是同分子本身体积相关常数统称为范德华常数见表2-2范德华方程式比理想气体状态方程式应用范围（T.P）更广。计算结果靠近实际情况，见P26，表2-3。

对1mol实际气体，则有将体积、压力两部分修正值代入理想气体方程式，即得到实际气体方程式：第36页液化条件：降温，加压单纯降温可使气体液化，但单纯加压却不行。降温、加压双管齐下，效果很好。必须把温度降到一定数值，然后加足够压力可使气体液化。[练习]理论上认为实现气体变成液体可采取（）A单纯降温B单纯压缩C单纯加压D三者都不行理想气体能否液化？§1－3气体液化第37页临界温度:这个在加压下使气体液化，所需一定温度称为临界温度。用符合Tc表示。临界压强:在临界温度时，使气体液化所需最低压强称为临界压强。用符合Pc表示。临界体积:在Tc、Pc下，1mol气态物质所占有体积称为临界体积，用符号Vc表示。第38页气体液化难易程度，可依据分子间力来衡量。临界状态:气态物质处于临界温度，临界压强和临界体积状态下，即为临界状态。临界状态下不稳定，在这种状态下气体和液体之间性质差异将消失，二者之间界面将消失。超临界流体:是一个温度和压力处于临界点以上无气液界面区分而兼具液体性质和气体性质物质相态。第39页

第一章物质聚集状态

1.1气体1.2液体和溶液1.3固体（自学）第40页

第一章物质聚集状态

物质由微观粒子组成，自然界中物质聚集状态普通分为以下六种：1.气态2.液态3.固态5.超固态4.等离子态6.中子态第41页1.1气体气体基本特征是它扩散性和压缩性。通常说气体体积普通是指其所在容积体积。在高中，我们学过，气体体积与什么量相关？气体状态方程：反应n、p、V、T这四者关系式子。压力，温度，物质量第42页1.1.1理想气体状态方程（1）什么是理想气体？理想气体：分子本身体积能够忽略，分子间没有引力气体。a低压、高温（或常压，室温）下气体可近似地看作是理想气体。b在压力趋于零时，全部实际气体都可视作理想气体。第43页（2）

理想气体状态方程

气体摩尔常数R第44页例1.1:氩气可由液态空气蒸馏制得。若得到氩质量为0.7990g，温度为289K，其压力为111.46KPa，体积为0.4314dm2.计算氩气摩尔质量，并计算1mol氩气在273K,100kPa下密度。第45页1.1.2分压定律和分体积定律1．道尔顿分压定律设在一体积为V容器中，充有温度为Tk种互不反应理想气体，气体总压力为p。混合气体总物质量为：各组分物质量分别为：因为各组分均是理想气体，所以总压p：第46页道尔顿分压定律：在温度与体积一定时，混合气体总压p等于各组分气体分压pB之和。则道尔顿分压定律第47页道尔顿分压定律混合气体中气体B分压气体分压:在同一温度下，单一气体单独占有与混合气体相同体积时所产生压力。n1、n2、n3

…nkT、p、V混合理想气体nBT、pB、V单一气体B第48页定义B物质摩尔分数：分压定义：显然：组分气体B分压与总压之比：道尔顿分压定律(1.2)(1.1)第49页道尔顿分压定律数学表示式：道尔顿分压定律第50页2.阿马格分体积定律设有k种理想气体混合，总体积为V，总压力为p：组分B分体积是指该气体在与混合气体温度、压力相同时单独存在所占有体积。nA、nB、nC

…nkT、p、V混合理想气体nBT、p、VB单一气体B分体积第51页阿马格分体积定律：在温度与压力一定时，混合气体总体积V等于各组分气体分体积VB之和。体积分数：分体积定律因为分体积定律体积分数jB等于摩尔分数xB2.阿马格分体积定律第52页阿玛格分体积定律数学表示式：阿玛格分体积定律第53页例1.2：把1体积氮气和3体积氢气混合后通入合成塔，由塔内排出混合气体中含氨体积分数