第一章 气体.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上一页,上一页,无机化学,大连理工大学无机化学教研室编,1,1.1,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,第一篇 化学反应原理,2,1.1.1,理想气体状态方程,3,（,1,）气体可被压缩,（,2,）气体可产生压力,（,3,）气体产生的压力与容器中气体的量成正比,（,4,）气体的压力随温度的升高而增加,（,5,）气体没有固定的体积和形状,（,6,）不同的气体能以任意比例迅速、均匀地混合,（,7,）气体的密度比液体和固体小得多,看视频回答问题：气体的性质有哪些,？,气体的基本性质,：,1,）扩散性；,2,）可压缩性。,4,描述气体性质的物理量：,压强,(,p,),体积,(,V,),温度,(,T,),物质的量,(,n,),5,波义耳定律：,n,，,T,一定，,V1/P,6,查尔斯定律：,n,，,P,一定，,VT,7,阿佛加德罗定律：,V(P),，,T,一定，,P(V)n,8,理想气体状态方程,波义耳：,n,，,T,一定，,V1/P,查理,-,吕萨克：,n,，,P,一定，,VT,阿佛加德罗：,P,，,T,一定，,Vn,P：帕(Pa)；V：m,3,；T：K；,R=8.314 J.mol,-1,.K,-1,9,pV,=,nRT,R-,摩尔气体常量,在,STP,下，,p,=101.325kPa,T,=273.15K,n,=1.0 mol,时,V,m,=22.414L=22.41410,-3,m,3,R,=8.314 kPa,L,K,-1,mol,-1,理想气体状态方程式：,10,理想气体,人们将符合理想气体状态方程式的气体，称为理想气体。,理想气体的基本假设前提：,分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略；,气体分子之间没有相互吸引和排斥作用。,低压,高温下的气体均可看成是理想气体。,实际上，理想气体是不存在的，因为没有一个真实气体能完全符合理想气体的要求。但理想气体的概念却不是臆造出来的，它是在客观事实基础上抽象出来的理论模型。,看视频回答问题：什么样的气体可以看做理想气体？,11,1,、计算,p,，,V,，,T,，,n,中的任一物理量,1.1.2,理想气体状态方程式的应用,根据理想气体状态方程式：,pV,=,n,R,T,若已知,p,，,V,，,T,，,n,四个物理量中的任意三个，即可计算余下的那个未知物理量。,应用范围：,理想气体及温度不太低、压力不太高的真实气体。,12,【,例,1,】,一体积为,438 L,的钢瓶中装有,0.885kg,的氧气,(O,2,),，试计算,21,时该钢瓶中氧气的压力是多少。,解：,已知,V=438L,，,T(K)=21+273=294K,13,2,、气体密度的计算,pV,=,nRT,n,=,pV,RT,=,pV,RT,m,M,=,pM,RT,m,V,=,pM,RT,M,气体的摩尔质量,3,、气体摩尔质量的计算,pV,=,nRT,n,=,pV,RT,=,pV,RT,m,M,M,=,mRT,pV,14,【,例,2,】,在标准状况下,多少摩尔的,AsH,3,(,砷化氢,),气体占有,0.00400 L,的体积,?,此时,该气体的密度是多少,?,解：,在标准状态时温度,T,为,273.15 K,、压力,P,为,101.3,kPa,，则根据理想气体状态方程式,pV,=,nRT,，,0.00400 L,的,AsH,3,气体的物质的量为：,n,=,pV,RT,101.3,kPa,0.00400 L,8.314 kPa,L,K,-1,mol,-1,273.15 K,=,=0.000178 mol,=,m,V,=,0.000178 mol,77.92 g/mol,0.00400 L,=3.47 g/L,该气体的密度为：,15,【,练习,】,为了实施绿色化学方案，在聚苯乙烯容器的生产过程中，化学工程师利用生产过程中产生的废弃,CO,2,代替氯氟碳作发泡剂。试计算,CO,2,在,(A),标准状况下和,(B),室温下,(20,，,101.325kPa),的密度,(,单位,g,L,-1,),分别是多少？,解,：,(A)M(,CO,2,)=44.01g,mol,-1,，,T=273.15K,p=101.325kPa,(B)M(,CO,2,)=44.01g,mol,-1,，,T=293.15K,p=101.325kPa,16,【,例,3】,氩气,(,Ar,),可由液态空气蒸馏而得到。若氩的质量为,0.7990 g,，温度为,298.15 K,时，其压力为,111.46,kPa,，体积为,0.4448 L,。计算氩的摩尔质量,M(Ar,),。,解,：,m(Ar)=0.7990g,，,T=298.15K,，,p=111.46kPa,，,V=0.4448L,17,本节小结,1,气体的基本性质,2,理想气体的条件,3,应用理想气体状态方程,pV,=,nRT,=,18,1.2,气体混合物,19,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,20,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=p,1,+,p,2,+,p,i,或,p,=,p,B,n,=n,1,+,n,2,+,n,i,21,分压的求解：,x,B,B,的摩尔分数,22,例题：,某容器中含有,NH,3,、,O,2,、,N,2,等气体的混合物。取样分析后，其中,n,(NH,3,)=0.320mol,，,n,(O,2,)=0.180mol,，,n,(N,2,)=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,(NH,3,)+,n,(O,2,)+,n,(N,2,),=1.200mol,=0.320mol+0.180mol+0.700mol,23,p,(N,2,),=p-p,(NH,3,),-p,(O,2,),=(133.0-35.5-20.0)kPa,=77.5kPa,24,1.2.2,分压定律的应用,25,例题,:,可以用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。反应如下：,NH,4,NO,2,(s),2H,2,O(g)+N,2,(g),如果在,19,、,97.8kPa,下，以排水集气法在水面上收集到的氮气体积为,4.16L,，,计算消耗掉的亚硝酸铵的质量。,解：,T,=(273+19)K=292K,p,=97.8kPa,V,=4.16L,292K,时，,p,(H,2,O)=2.20kPa,M,r,(NH,4,NO,2,)=64.04,26,NH,4,NO,2,(s),2H,2,O(g)+N,2,(g),64.04g 1mol,m,(NH,4,NO,2,)=?0.164mol,n,(N,2,)=,m,(NH,4,NO,2,)=,=10.5g,=0.164mol,27,分体积：,混合气体中某一组分,B,的分体积,V,B,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。,1.2.3,分体积定律,28,1.4.1,真实气体与理想气体的偏差,1.4,真实气体,1.4.2,Van,der,Waals,方程,29,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：,气体分子本身的体积的影响；,分子间力的影响。,1.4.1,真实气体与理想气体的偏差,30,a,b,分别称为,van,der,waals,常量。,(,V-,nb,),=,V,ideal,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,),2,p,ideal,=p,real,+a,(,n/V,),2,1.4.2,Van,der,Waals,方程,(,范德瓦耳斯方程,),31,表,1-1,某些气体的,Van,der,Waals,常量,32,例题,：,分别按理想气体状态方程式和,van,der,waals,方程式计算,1.50mol SO,2,在,30,摄氏度占有,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,：,已知：,T,=303K,，,V,=20.0L,，,n,=1.50mol,，,a,=0.6803Pa,m,6,mol,-2,，,b,=0.5636,10,-4,m,3,mol,-1,33,34,作业：,P,20,5,、,7,35,