无机化学第一章.ppt

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,1.1.1 理想气体状态方程,1.1.2 理想气体状态方程的应用,1.1 理想气体状态方程,气体的最基本特征： 具有可压缩性和扩散性。,人们将符合理想气体状态方程的气体，称为理想气体。 理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。,1.1.1 理想气体状态方程,pV = nRT R- 摩尔气体常量 在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.41410-3m3

2、,R=8.314 kPaLK-1mol-1,理想气体状态方程：,1. 计算p，V，T，n中的任意物理量,2. 确定气体的摩尔质量,M = Mr gmol-1,1.1.2 理想气体状态方程的应用,用于温度不太低，压力不太高的真实气体。,pV = nRT, =, = m / V,3. 确定气体的密度,1.2.1 分压定律,1.2 气体混合物,*1.2.2 分体积定律,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,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

3、= p1 + p2 + 或 p = pB,n =n1+ n2+,分压的求解：,x B B的摩尔分数,例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的混合物。取样分析后，其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=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(NH3)+n(O2)+n(N2),=1.200mol,=0.320mol+0.180mol+0.700mol,p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa,分压定律的应用,例题：用金属锌与盐酸反应

4、制取氢气。在25下，用排水集气法收集氢气，集气瓶中气体压力为98.70kPa（25时，水的饱和蒸气压为3.17kPa），体积为2.50L，计算反应中消耗锌的质量。,解： T =(273+25)K = 298K p=98.70kPa V=2.50L 298K时，p(H2O)=3.17kPa Mr (Zn)=65.39,Zn(s) + 2HCl ZnCl2 + H2(g) 65.39g 1mol m(Zn)=? 0.0964mol,n(H2) =,m(Zn) =,=6.30g,=0.0964mol,分体积： 混合气体中某一组分B的分体积VB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

5、积。,*1.2.2 分体积定律,V = V1 + V2 + ,称为B的体积分数,例题：天然气是多组分的混合物，其组成为：CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若该混合气体的温度为25。总压力为150.0kPa，n总=100.0mol。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10) =47.0:2.0:0.80:0.20。计算各组分的分体积和体积分数。,解：以CH4的分体积、体积分数为例。,解法一：思路，,需先求出n(CH4),n(CH4) = x(CH4)n总,解法二：,理想气体状态方程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。,真实气体与理想气体的偏差,1.4 真实气体,a,b称为van der waals常量。,(V-nb)=Videal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 pideal=preal+a(n/V)2,Van der Waals 方程,表1-1 某些气体的Van der Waals 常量,例题：分别按理想气体状态方程和van der waals方程计算1.50mol SO2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