第一章氣體3課時(shí)

第一章理想氣體廣西民族大學(xué)預(yù)科教育學(xué)院楊柳青水的三種狀態(tài)gassolidliquid云是氣態(tài)還是液態(tài)？氣體理論的應(yīng)用Airbags氣體理論化學(xué)方面的應(yīng)用判斷可逆反應(yīng)后的平衡狀態(tài)中，混合氣體各個(gè)組分的含量主要內(nèi)容1.5.1理想氣體狀態(tài)方程1.5.2混合氣體1.5.3氣體擴(kuò)散定律（自學(xué)）1.5.1理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRT兩個(gè)前提條件分子間距離很大，分子間吸引力可忽略不計(jì)分子自身很小，分子所占體積可忽略不計(jì)實(shí)際氣體體系在壓力不太高、溫度不太低的條件下，基本符合上述假設(shè)溫度愈升高，愈接近理想氣體

N2PV=nRT

各項(xiàng)的物理意義和單位P:氣體的壓力，Pa(Pascal),kPa,atm,mmHg,barV:氣體的體積定義：氣體分子自由運(yùn)動(dòng)的區(qū)域單位：m3,dm3(升)n:氣體的物質(zhì)的量(mol)T:氣體的溫度，KR:摩爾氣體常數(shù)1bar=1×105Pa=100kPa1Pa=1N?m-21atm=760mmHg=1.013×105Pa=101.3kPa00C=273.15K?R的取值隨壓力單位的變化而不同(課本P15)R=8.314kPa·dm3

·mol-1·K-1=8.314Pa·m3

·mol-1·K-1=0.0831bar·dm3

·mol-1·K-1=0.0821atm·dm3

·mol-1·K-1=62.4mmHg·dm3·mol-1·K-1=8.314J·mol-1·K-1氣體定律與理想氣體狀態(tài)方程

波義耳定律：PV=恒量“溫度恒定時(shí)，一定量氣體的壓力和它的體積的乘積為恒量”蓋-呂薩克定律：V/T=恒量“壓力一定時(shí)，一定量氣體的體積(V)與它的熱力學(xué)溫度(T)成正比；或恒壓時(shí)，一定量氣體的V對(duì)T的商值是恒量”查理定律：P/T=恒量“氣體體積保持不變時(shí)，一定量氣體壓力與氣體熱力學(xué)溫度成正比”阿佛加德羅定律：V/n=恒量“在相同溫度和相同壓力下，相同體積的氣體具有相同的物質(zhì)的量（氣體分子數(shù)）”PV=nRT理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用

1.確定體系的狀態(tài)（從始態(tài)求終態(tài)）什么是氣體的狀態(tài)（states）？一個(gè)氣體的狀態(tài)是指該氣體的四個(gè)物理量都已經(jīng)確定。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，一個(gè)氣體，若已知它的壓力、體積、溫度和物質(zhì)量四個(gè)宏觀量度中的三個(gè)，我們說它的狀態(tài)就確定了。例125°C時(shí)，一個(gè)氣罐中的氣體壓力為1.5atm。假定罐內(nèi)氣體服從理想氣體方程，求450°C時(shí)氣罐中氣體的壓力。解：PV=nRT由于氣體的體積和摩爾數(shù)不變，所以，P/T=恒量2.求氣體的分子量(摩爾質(zhì)量)所以，摩爾質(zhì)量M（g/mol）：分子量無量綱，數(shù)值上等于摩爾質(zhì)量M。練習(xí)P201.10解：已知T=298K,P=7.33×104Pa=73.3kPa,V=0.25dm3,m=0.118g，求M根據(jù)PV=nRT=(m/M)RT,得M=mRT/（PV）R=8.31kPa·dm3·mol-1·K-1M=0.118g×8.31kPa·dm3·mol-1·K-1×298K/（73.3kPa×0.25dm3）=15.95g·mol-1例2：80oC,15.6kPa時(shí),XeFn的密度為0.899g·dm-3,試確定其分子式。Xe131,F19解：求出摩爾質(zhì)量，即可確定分子式。設(shè)氟化氙摩爾質(zhì)量為M，密度為r（g·dm-3)，質(zhì)量為m(g)，R應(yīng)選用8.31（kPa·dm3·mol-1·K-1）?！逷V=nRT=(m/M)RT∴

M=(r/P)RT=(0.899/15.6)×8.31×353=169(g?mol-1)已知原子量Xe131,F19,XeFn∴131+19n=169n=2∴這種氟化氙的分子式為：XeF2

例3某烴類氣體CnHm在27℃及100kPa下為10.0dm3，完全燃燒后將生成物分離，并恢復(fù)到27℃及100kPa，得到20.0dm3CO2

和14.44gH2O，通過計(jì)算確定此烴類的分子式。解：1寫出反應(yīng)方程式：2計(jì)算4CnHm+(4n+m)O24nCO2+2mH2O10.0dm320.0dm314.44g3.求氣體的密度1.5.2混合氣體一個(gè)現(xiàn)實(shí)中的例子：20oC,100kPa時(shí),在水面收集28.4cm3氫氣,干燥后氫氣的體積是多少？已知20oC時(shí)水的飽和蒸氣壓是2.33kPa。分體積：

混合氣體中某一組分i的分體積Vi是該組分單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時(shí)所占有的體積。(1)分體積、體積分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)分體積定律PA=P總TA=TVAPB=P總TB=TVBP總、T、V總ABV總=VA+VBAB+V總

=V1+V2

+P總nRTV總=分體積總體積即分體積定律：推導(dǎo)過程：混合氣體總體積等于各組分氣體分體積之和。組分氣體i的體積分?jǐn)?shù)組分氣體i的摩爾分?jǐn)?shù)組分氣體的體積分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)如，空氣中含有21%的O2指：O2在空氣中的體積分?jǐn)?shù)是21%。恒溫、恒壓下

例題：天然氣是多組分的混合物，其組成為：CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若該混合氣體的溫度為25℃?？倝毫?50kPa，n總=100mol。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)=47:2:0.8:0.2。計(jì)算CH4的分體積和體積分?jǐn)?shù)。解：解法一：思路，需先求出n(CH4)n(CH4)=N(CH4)·n總分體積：體積分?jǐn)?shù)：解法二：

體積分?jǐn)?shù)：x(CH4)

（2）道爾頓氣體分壓定律分壓：組分氣體i的分壓Pi是組分氣體i在相同溫度下，單獨(dú)占有與混合氣體相同的體積（空間）時(shí)所產(chǎn)生的壓力。分壓定律AB+P總、T、V總VA=V總TA=TPAVB=V總TB=TPBP總=PA+PB推導(dǎo)過程：

混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。

n總=n1+n2+

各組分的分壓：總壓：分壓定律：P總

=P1+P2+

即P總=

Pi

Ni組分氣體i的摩爾分?jǐn)?shù)1.用定義式：2.用摩爾分?jǐn)?shù)：分壓的求解兩種方法：推導(dǎo)過程：分壓與分體積有什么關(guān)系？判斷：

A、B兩種氣體在一定溫度下，在一容器中混合，混合后下面表達(dá)式是否正確？PAVA=nARTP總V總=nARTP總VA=nARTPAV總=nARTPA(VA+VB)=nART(PA+PB)

VA=nART

例題：某容器中含有NH3、O2

、N2等氣體的混合物。取樣分析后，其中n(NH3)=0.32mol，n(O2)=0.18mol，n(N2)=0.700mol?；旌蠚怏w的總壓P=133.0kPa。試計(jì)算各組分氣體的分壓。解：n=n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.2mol=0.32mol+0.18mol+0.7molP(N2)=P-P(NH3)-P(O2)

=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa練習(xí)25oC時(shí)用排水集氣法收集的N2的體積為750cm3，總壓力為740mmHg。已知此溫度下水的蒸氣壓為24mmHg。求其中所含N2的物質(zhì)的量及干燥N2的體積?解：先列出所給條件：T＝273+25=298KV總＝750cm3

=0.750dm3

P總＝740mmHgPH2O=24mmHg要求的是nN2和VN2。第一章小結(jié)一、理想氣體狀態(tài)方程1理想氣體的概