浅谈理想气体状态方程在化学中的应用

1 / 4 浅谈理想气体状态方程在化学中的应用 浅谈理想气体状态方程在化学中的应用 刘海红（茶陵县云阳中学， 412400）摘要：在处理一些涉及到温度不太低、压强不太高的气体的实际问题时，我们可以应用到有关理想气体状态方程做出的一些有用的推论。关键词：理想气体状态方程 物质的量 化学平衡 应用随着近年来国家不断的推动素质教育的发展，因此在教材上就体现了教育改革的方向，从而有些内容比较深的就淡出了高中教材，但在一年多的教学实践中发现，在普通高中物理淡出的理想气体状态方程在化学教学上如若应用的话，则会有意 想不到的效果。现将有关这部分的内容和在教学中所采用的相关推论整理如下，愿与各位同行共勉。一理想气体状态方程气体有实验气体与理想气体之分。理想气体被假设为气体分子之间没有相互作用力 ;气体分子自身没有体积，当实际气体的压强不大，分子间平均距离很大，气体分子的体积可以忽略不计；温度又不低，导致分子的平均动能较大，分子间的吸引力相比之下可以忽略不计。实际气体的行为就接近于理想气体，可以按理想气体来讨论，因此，只要讨论的气体得于压力不大、温度不低的情况下，就可以使用理想气体状态方程。当然，在高中阶段我们不可能要求学 生能使用理想气体状态方程去解答问题，我们只是利用一些用理想气体状态方程推导出来的推论来解答高中化学试题。理想气体状2 / 4 态方程公式： pV=nRT 其中： p 气体的压力 V 气体的休积 n 气体的物质的量 R 气体常量（一般取 R） T 气体的温度（其中 T摄氏温度 /k）二 .理想气体状态方程在物质的量中的应用 根据公式 pV=nRT，我们可以知道，对于气体状态方程来说，它有四个变量，从数学中的解方程可以知道，一般来说，一个方程 中只能有一个未知量，因此在此公式中四个变量必须有三个是已知的才能求解第四 个未知量。所以根据这样一些问题我们都是先对气体作理想状态的假设，而使之能应用理想气体状态方程。推论： 同温同压下，两种气体体积之比等于它们的物质的量之比。 同温同压下，两种气体的摩尔质量比等于密度之比。 同温同体积下，两种气体的物质的量之比等于压强之比。此处只对第 个推论进行推导，其它推论由读者自行推导。由已知条件有如下等式成立： P1V1 n1RT1P2V2 n2RT2P1 P2T1 T2 V1 m1/m1V2 m2/m2 所以得m1/m2 (m1/V1)/(m2/V2) 1/2 例题 1 关于同温同 压下等体积的 co2 和 co 说法正确的是： 质量相等； 密度相等； 分子数相等地； 所含碳原子个数相等。其中正确的是（ ）。 A.B.c.D. 解析：由上述推论有，同温同压下，有 V1/V2=n1/n2,在体积相等的条件下，知 co2 和 co 必含相同的分子数，相同的物质的量，所以 两者质量不相等（ mco2mco ）； 两者密度不相等3 / 4 （ mco2/mco=co2/co ）； 分子数相等； 两者物质的量相等地； 由 co2 和 co 的性质可知，所含碳原子个数也相等。所以 正确 。答案： c。三 .理想气体状态方程在化学平衡中的应用由于在化学平衡的学习中，我们主要是讨论有气体参加的反应，因此为了减小计算，我们也可以应用由理想气体状态方程得来的下述推论。 当 V、 T 恒定时，气体压强之比等于气体的物质的量之比，即 平 /P始 n平 /n 始。 当 T、 P 恒定时，气体体积之比等于气体的物质的量之比，即 V 平 /V 始 n 平 /n 始。 当 T、 P 恒定时，气体的密度之比 (即相对密度）等于气体物质的量之比，即 平 / 始 =m平 /m 始。例题 2 在固定容积的密闭容器中，通入 2 体积 So2与 1 体积 o2，在一定条件下发生反应 2So2(g) o2(g)2So3(g), 并达平衡，此时容器内压强降低了 1/4，则平衡时 So2的转化率为 ()。 %解析：由上述结论有等 T、V 下， 平 /P始 n 平 /n始。 2So2(g) o2(g) 2So3(g) n 起始 2100 转化 2xx2xx 则有 x/31/4所以 x的转化率 (2)/2100% 75%答案：B。例题 3（ 1999，广东）在 5L 的密闭容器中充入 2molA 和1molB气体，在一定条件下发生反应： 2A(g) B(g)2c(g),达到平衡时，在相同温度下测得容器内混合 气体压强是反应前的 5/6，则 A 的转化率为 （ ）。 %解析：同温同体积下，有 平 /P 始 n 平 /n 始，故反应后的4 / 4 物质的量为（ 2+1） mol(5/6) ,再由差量法可知反应掉的A 为 1mol，即 A 的转化率为 1mol/2mol100% 50%。答案：B 参考文献： 1.大学无机化学（第四版） .高等教育出版社，20022.傅献彩，沈文霞等主编 .物