混合气体的基本定律

1、情境八：物质及其变化任务一：气体的PVT计算知识点：混合气体基本定律课程：化学及生物物料的识用式中 yB混合气体中任一组分B的摩尔分数，无量纲； n(B)混合气体中任一组分B的物质的量，mol； n混合气体总的物质的量，nn1+n2+n3+n4+ ， mol。 均匀混合而成的气体混合物中的组分含量，可以用摩尔分数yB来表示也可以用y(B)表示，其组成yBn(B)/n一、混合理想气体的组成 解：先求两种物质的物质的量222(C O )0.140(C O ) = 5.00m ol(C O )0.028(H)0.020(H) = 10.0m ol(H)0.002mnMmnMnn(CO)+n(H2)1

2、5.0moly(CO)0.333y(H2)1-0.3330.667【例】在300K 748.3kPa下，某气柜中有0.140kg一氧化碳及0.0020kg氢气，求CO和H2摩尔分数。混合气体一、混合理想气体的组成 人们在生产和生活实践中遇到的大多数气体都是气体混合物。 早在19世纪，科学家在对低压混合气体的实验研究中，就总结出两条重要的定律，即 道尔顿(Dalton) 分压定律 阿马格(Amagat) 分体积定律 一、混合理想气体的组成 在一定温度T下，体积为V的容器中盛有1、2两种理想气体，其物质的量分别为n1、n2，此时所产生的气体压力为p，即为1、2两种理想气体共同作用于单位容器壁上的压

3、力称为总压力，简称气体压力p。理想气体1、2各自独立存在于该温度T，体积为V下的容器的压力称为各组分的分压力p1、p2如B组分的分压为pB或用p(B)表示，则 pp1+p2即理想气体混合物的总压力等于各种理想气体单独存在，且具有理想气体混合物一样的温度和体积时的分压之和，这就叫做道尔顿分压定律，简称分压定律。二、分压定律 nA, nB, p, V, TT，V的容器A、B两种理想气体，其物质的量分别为nA、nB； 气体总压力为p等于A、B两种理想气体共同作用于单位容器壁上的压力，简称气体压力p。T，V 的容器p=pA+pBpA 、 pB=?二、分压定律T，V 的容器 nA pA, V, TpAV

4、nART nB pB, V, TpBVnBRT nA, nB, p, V, Tp=pA+pBpA不变pB不变二、分压定律 混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。ABCpppp nA, nB, nCp, V, T 同温度 T不变 同体积 V不变BBpp其数学表达式 道尔顿气体分压定律二、分压定律 nA, nB, nCp, V, T根据理想气体的状态方程可以推导出:pyVnRTnnVRTnpBBBB混合气体中，各组分气体的分压等于该组分气体的摩尔分数与总压的乘积。分压定律的另一种表达形式 二、分压定律 压力分数是指分压和总压之比，即pB/p。显然理想气体的压力分数等于摩尔分数。 所有组分的理想气

5、体气体压力分数yB的总和等于1。 使用条件： 实际气体只有在高温、低压接近理想气体时，才能适用分压定律。BBBPnyPnpyVnRTnnVRTnpBBBB二、分压定律混合前后温度不变，故 p1V1p2V2【例】在300K，将101.3kPa、2.0010-3m3的氧气与50.65kPa、2.0010-3m3的氮气混合，混合后的温度为300K，总体积为4.0010-3m3，求总压力为多少？波义尔定律解：因混合前后的体积不同，故混合前两气体的分压不符合分压定律的条件。但通过波义尔定律转变为等体积下的压力后，即可运用分压定律。二、分压定律2112VVpp3323332322101.3 102.00

6、10(O )50.65kPa4.00 1050.65 102.00 10(N )25.325kPa4.00 10(O )(N )75.975kPappppp分压定律二、分压定律 混合气体的总体积等于各组分气体的分体积之和。 nA, nB, nCp, V, T 同温度 T不变 同压力 p不变其数学表达式 阿玛格分体积定律BBVVABCVVVV三、分体积定律 体积分数是指分体积和总体积之比，即VB/V. 理想气体的体积分数等于摩尔分数。所有组分的理想气体体积分数yB的总和等于1。 使用条件： 实际气体只有在高温低压接近理想气体时，才能适用分体积定律。BBBVnyVn三、分体积定律【提示】：未告诉具体的体积或量时可任取一个体积，不过，应注意所取的体积或量必须要便于计算。如本例中可取100m3。【例】已知某混合气体的体积分数为C2H3Cl 90%，HCl 8%及C2H4 2%，于恒定101.3kPa压力下，经水洗去HCl气体，求剩余气体(不考虑所含水蒸汽)中各组分的分压？三、分体积定律【解：本例分为两步： 第一步：三种气体，取100m3气体，则开始时C2H3Cl 90%即90m3，HCl 8%即8m3及C2H42%即2m3。 第二步两种气体：除去HCl后，剩余气体共92m3，其中C2H3Cl 90m3，C2H4 2m3。三、分体积定律