物理化学第五版 肖衍繁.doc

本文由手朵右心贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 第一章 气 体 1.1 理想气体的状态方程 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 2011-3-20 1.1 理想气体的状态方程 低压气体定律： 低压气体定律： （1）波义尔定律(R.Boyle,1662): 波义尔定律( ,1662): pV 常数 ( n ,T 一定） 一定） Gay-Lussac,1808)： （2）盖.吕萨克定律(J. Gay-Lussac,1808)： 吕萨克定律( V / T 常数 (n , p 一定) 一定) （3）阿伏加德罗定律（A. Avogadro, 1811) 阿伏加德罗定律（ V / n 常数 2011-3-20 (T, p 一定) 一定) 1.1 理想气体的状态方程 1.理想气体的状态方程 1.理想气体的状态方程 pV=nRT 单位： 单位： pV R= nT p ? Pa； V ? m3； T ? K； n ? mol ； ； ； R ?摩尔气体常数 8.3145 10 J ? mol-1 ? K-1 Pa ? m 3 ?1 ?1 R = = Pa ? m ? mol ? K mol ? K ?1 ?1 = J ? mol ? K 2011-3-20 3 1.1 理想气体的状态方程 1.理想气体的状态方程 1.理想气体的状态方程 也可以写为 pVm=RT m pV = RT M 因为 Vm=V/n 或 2011-3-20 1.1 理想气体的状态方程 时空气的密度。 例：计算25，101325Pa时空气的密度。 （空气的分子量为29） 解： ? n p ? 101325 ?3 = =? ? mol ? m V RT ?8.315 (273 15 + 25)? . n ?3 ?3 d空气 M = 40.87 29 g ? m = 1.185 kg? m V 2011-3-20 = 40.87 mol ? m 3 1.1 理想气体的状态方程 2.理想气体的模型 2.理想气体的模型 真实气体微观模型：分子间有相互作用，分子 本身有体积。 不 可 无 限 压 缩 2011-3-20 E0 r 分子 1.1 理想气体的状态方程 理想气体微观模型：分子间无相互作用， ?理想气体微观模型：分子间无相互作用， 分子本身无体积。 分子本身无体积。 可无限压缩 2011-3-20 1.1 理想气体的状态方程 理想气体的状态方程是理想气体的宏 观外在表现 ? 理想气体的微观模型反映了理想气体 的微观内在本质 ? 理想气体是真实气体在 p 0 情况下 的极限状态。 的极限状态。 2011-3-20 1.1 理想气体的状态方程 真实气体并不严格符合理想气体状态方 程，也就是说真实气体在方程 pV=nRT 中的R不为常数。 中的 不为常数。 不为常数 ?真实气体只在温度不太低、压力不太高 真实气体只在温度不太低、 真实气体只在温度不太低 的情况下近似符合理想气体状态方程。 的情况下近似符合理想气体状态方程。 2011-3-20 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 1.混合物组成表示： 混合物组成表示： 混合物组成表示 用物质量的分数表示: 用物质量的分数表示 对于物质B 对于物质B 量纲为1 量纲为 显然 2011-3-20 (x表示气体，y表示液体） 表示气体， 表示气体 表示液体 nB nB xB (或 B ) y = n nA A x B B =1 y B B =1 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 用质量分数表示: 用质量分数表示: mB mB wB = mA m A 量纲为1 量纲为 w B 2011-3-20 B =1 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 用体积分数表示: 用体积分数表示: B * xBVm, B * xAVm, A A = * nBVm, B * nAVm, A A 混合前纯B体积 = 混合前各纯组分体积总和 量纲为1 量纲为1 2011-3-20 显然 ? B B =1 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 2. 理想气体状态方程对理想气体混合物的应用 因理想气体分子间没有相互作用， 因理想气体分子间没有相互作用，分子本身 分子间没有相互作用 又不占体积， 又不占体积，所以理想气体的 pVT 性质与气体 的种类无关， 的种类无关，因而一种理想气体的部分分子被另 一种理想气体分子置换，形成的混合理想气体 混合理想气体， 一种理想气体分子置换，形成的混合理想气体， 性质并不改变， 其 pVT 性质并不改变，只是理想气体状态方程 此时为总的物质的量。 中的 n 此时为总的物质的量 2011-3-20 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 2.理气状态方程对理气混合物的应用 理气状态方程对理气混合物的应用 pV = nRT = ? ? ? m pV = RT Mmix B nB ?RT ? ? Mmix混合物的摩尔质量 Mmix = 2011-3-20 y M B B B 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 m= B mB = B nBmB= n y M B B B= nM mix m Mmix = = n y M B B B 2011-3-20 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 3.道尔顿分压定律 混合气体（包括理想的和非理想的）分压的定义 混合气体（包括理想的和非理想的） pB = yB p = (nB/n)p = (nB/n) nRT/V 所以 pB=nBRT/V B Bp= p = y B 2011-3-20 p B 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 理想气体混合物中某一组分的分压 力等于这个组分以同混合物相同的 温度和体积单独存在时的压力。 pO 2 = y O 2 p p = yO2 p + yN2 p pN 2 = y N 2 p 2011-3-20 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 理想气体混合物中某一组分B的分压 pB 等于该 理想气体混合物中某一组分B 组分单独存在于混合气体的T 时产生的压力。 组分单独存在于混合气体的 、V时产生的压力。 时产生的压力 而理想气体混合物的总压等于各组分单独存在于 混合气体的T 混合气体的 、V时产生的压力总和 时产生的压力总和 ? 道尔顿定律 适用。 式(1.2.9)对低压下真实气体混合物适用。在高压下， 对低压下真实气体混合物适用 在高压下， 分子间的相互作用不可忽视， 分子间的相互作用不可忽视，且混合物不同分子间的作 用与纯气体相同分子间的作用有差别，所以某气体B的分 用与纯气体相同分子间的作用有差别，所以某气体 的分 压不再等于它单独存在时的压力， 压不再等于它单独存在时的压力，所以分压定律不再适 用 2011-3-20 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 4. 阿马加定律 理想气体混合物的总体积V为各组分分体积 ? 之和： 理想气体混合物的总体积 为各组分分体积 VB 之和： (1.2.10) V = VB n B RT nRT n RT QV = = B = B = p p p B n B RT ? (1 . 2 . 11 ) 其中 : V B = p V B? B 即：理想气体混合物中物质B的分体积VB*，等于纯气体 理想气体混合物中物质B的分体积 B在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。 在混合物的温度及总压条件下所占有的体积。 在混合物的温度及总压条件下所占有的体积 2011-3-20 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 理想气体混合物的总体积等于 等于各个组分以 同混合物相同的温度和压力单独存在时的分体 积之和。 积之和。 VO 2 ? VN 2 V =VO2 +VN2 2011-3-20 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 空气中氧气的体积分数为0.29，求 例. 空气中氧气的体积分数为 ， 101.325kPa、25时的 3空气中氧气的摩 、 时的1m 尔分数、分压力、分体积，并求若想得到 尔分数、分压力、分体积，并求若想得到1 摩尔纯氧气，至少需多少体积的空气。（ 摩尔纯氧气，至少需多少体积的空气。（ 将空气近似看成理想气体） 将空气近似看成理想气体） 2011-3-20 1.2 道尔顿定律和阿马格定律 pVO2 ? VO2 解： yO2 RT = = = = ?O2 = 0.29 pV n V RT VO2 nO2 pO2 = yO