无机化学第2章气体.ppt

1、第二章气体，2.1气体的性质2.2以上气体状态方程2.3气体混合物和分压定律2.4分子运动论2.5*实际气体2.6*气体临界现象，物质状态组成物质的粒子主要是原子、分子或离子。根据温度和压力，粒子之间的距离、相互作用力和粒子的运动不同，因此物质在宏观上可能徐璐表现出不同的聚合状态。自然界的物质在常温常压下主要以三种茄子收集状态存在：气体、液体和固态。气体的不确定形状和体积，容纳气体的容器的形状和体积，就是气体的形状和体积。原因是气体分子间的距离很远，分子间作用力小，气体分子不规则地运动，向各个方向扩散，均匀地充满整个容器。气体(气体)，液体等于气体，是流体。液体分子之间的平均距离比气体分子之间

2、的距离小得多，接近固体，压缩性也比气体小得多，类似固体。因此，液体没有固定的形状，但有不能填充整个容器的体积。液体结构处于局部或短程对齐、整体或远程无序状态。构成液体、固体和固体的粒子紧密结合，不能自由移动。因此固体有一定的形状和体积，不能流动。一般来说，由于外力的作用，其形状和体积的变化很小。构成固体的粒子有规则的排列会形成晶体。阵列不规则时，会牙齿形成非晶(非晶)。现代科学研究表明，在特定条件下，物质的存在形式有看起来像气体的等离子体(plasma)和看起来像液体的液晶状态(liquid crystal)。超导状态、超流状态(如液氦)、超高温状态(如金属氢状态)和中子星状态。气体加热或辐射

3、超过10，000个高温后，原子可以电离成电子、离子、自由基，整个气体可以是带正电的离子和带负电的电子的集合体，正负功率相等。牙齿物质状态称为等离子体，也称为物质的第四状态。等离子体、气体、等离子体、极光、闪电、霓虹灯、银河系、等离子体是宇宙中最广泛存在的物质状态。地球就像一个存在于等离子体海洋中的小绿洲。液晶(LCD)，有些物质在特定条件下显示出液体流动性和晶体等光学性质，这就是液晶。热致液晶：部分物质加热后在一定温度范围内形成的液晶称为热致液晶。溶解液晶：有些物质溶于适当的溶剂，在一定浓度范围内形成的液晶称为溶解液晶。LCD显示器、LCD电视、人脑、肌肉、肾上腺素、卵巢、神经水草和眼部传感器

4、的膜层。(1)气体可以压缩，(2)气体可以产生压力，(3)气体产生的压力与容器中的气体量成正比，(4)气体的压力升高，(5)气体未固定的体积和形状，(6)其他气体可以以任何比例快速均匀地混合，(7) 2，Boyles Law定律，在一定温度下，一定量气体的体积与压力成反比。数学表达式：或pV=k (P1V1=P2V2)，2.2.1气体定律(gas law)，2.2或更高气体状态方程(the ideal gas equation)，av数学表达式V=k n，数学表达式为，2.2.2以上气体状态方程，理想气体状态方程：pV=nRT，R摩尔气体常数。在P=101.325 kPa和T=273.15 K

5、(标准状态)下，1.0 mol某些气体的体积V为22.414 L，因此符合摩尔气体常数R:理想气体，理想气体状态方程的气体称为理想气体。理想气体的基本假设前提：分子本身的体积与气体所占的体积相比完全可以忽略。气体分子之间没有相互吸引和排斥作用。低压高温的气体都可以看作理想气体。实际上理想气体并不存在。因为实际气体不能完全满足理想气体的要求。但是理想气体的概念不是臆测，而是基于客观事实抽象的理论模型。计算，1，p，v，t，n的物理数量，应用2.2.3或更高气体状态方程，根据理想气体状态方程：pV=nRT，p，v，t，n的四个物理数量中的三个，复盖范围：异常，例1体积为438 L的钢瓶包含0.88

6、5公斤的氧气(O2)，计算一下21点牙齿钢瓶的氧气压力是多少。解决方案：已知V=438L，T(K)=21 AsH3=294K，2，计算气体密度，PV=nrt，n=，=，m，m牙齿点处的气体，分析：在标准状态下，温度T为273.15 K，压力P为101.3 kPa时，理想气体状态方程pV=nRT，AsH3气体的物质量为0.00400 L，n=，实践为了实施绿色化学方案，聚苯乙烯容器中的(a)标准条件和(，分析：(A) M(CO2)=44.01gmol-1，t=T=293.15K，p=101.325kPa kpa，(b) m (CO2)计算氩的摩尔质量M(Ar)。解决方案：m(Ar)=0.7990

7、g，T=298.15K，p=111.46kPa，v=0.448l，2.3气体混合物和分压定律，2.3.1以上气体的混合，可以从以下两个茄子方面进行说明(1)气体可以任意比例快速均匀混合。(2)每组混合气体的行为与在容器中单独拥有容器时的行为相同。以物质量和摩尔分数、2.3.2达顿分压定律、摩尔分数：B物质的物质量和混合物的物质量之比、符号xB表示。也就是说，nB xB=n总计N总计=n1 N2 n3 ni 1气体由A，B两种茄子气体组成。nB xB=nA nB显然：xA xB=1，分压和分压定律，理想气体混合物(同一容器中不会发生徐璐化学反应)，I)组气体，混合气体的总压力等于混合气体中每个组

8、气体分压的总和。数学表达式是P和=P1 p2 P3或P和=pB，iii)分压定律。符合理想气体特征的两组混合气体有例4 0牙齿。体积为15.0 L的钢瓶包含6.00 g的氧气和9.00 g的甲烷。钢瓶的总压力是多少？分析：6.00 gn(O2)=0.188mol 32.0 gmol-1 9.00 gn(CH4)=0.563mol 16.0 gmol-1n(O2)x(O2)对分析取样后，n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合气体总压力p=133.0kPa。试验各分数气体的分压。解决方案：n=n(NH3)n(O2)n(N2)=0.320mo

9、l 0.180mol 0.700mol=1.200mol，p (N2)=p-p (N2)温度为18时，室内气压计为753.8 mmHg，湿氢体积为0.567 L。用分子尸体去除水分，就能得到干氢。计算相同温度，压力下干氢的体积和氢物质的数量。分析：用排水法收集气体时，混合在收集的气体中的水蒸气一般被视为饱和蒸汽。收集的混合气体压力等于外部大气压力。分压定律的应用，解法：在化学手册中找到了18号，p(H2O)=15.477mmHg。在湿氢(即氢和水蒸气的混合气体)中，氢的分压为p1(H2)，体积为V1(H2):P1 (H2)=(753.815.477) MMHG 2.4气体分子运动论，气体分子运

10、动论的要点(1)气体由不断随机运动的大量分子组成。(这里“分子”的概念是指构成气体的最小粒子。可能是分子，也可能是惰性气体等原子。)(2)气体分子的自身体积与容器的总体积相比可以忽略。(3)气体分子之间的吸引力和排斥力可以忽略。(4)气体分子的能量在碰撞过程中徐璐传递，气体分子的平均动能不随时间变化，除非气体体系的温度发生变化。或者气体分子之间的碰撞完全是弹性碰撞。(5)气体分子的平均动能与热力学温度成正比，在任意特定温度下，所有气体分子具有相同的平均动能。气体分子运动论的要点(继续)，气体分子运动论认为气体分子在容器内不断地发生不规则运动，分子和分子，分子和容器壁之间经常碰撞，使每个分子的运

11、动速度随时变化。有些分子的速度在某一时刻是随机的，但大部分分子的运动速度接近平均速度。分子的总速度分布遵循一定的统计规律。Maxwell和Boltzmann分别在1860年和1872年通过概率和统计力学从理论上推导出气体分子的速度分布和能量分布规律，牙齿定律称为MaxwellBoltzmann速度分布。20世纪中期高真空技术的发展，科学家们通过实验，直接测量特定气体分子的速度分布，从而验证了MaxwellBoltzmann分布规律。2.4.2分子的速度分布，最常见的速度“最大速度”(vmp)概率最大速度，平均速度“平均速度VAV”(平均值)平方根速度vrms，格式中：N容器中的气体分子总数M 1个气体分子的质量是分子的平均平方速度，V的平均平方值，即v2的平均值。理想气体方程式pV=与nRT结合定理，结果：N=nNA，其中NA是亚伯加禄常数：M是气体分子的质量，因此m NA=M，M是气体的摩尔质量：根据物理学对动能的定义，质量为M、运动速度为V的物体的动能为：分子群的平均动能为：统计物理学是气体分子的平均动能和温度的关系，即单个原子分子的平均动能为：其中K是玻尔兹曼常量。k的物理意义是分子气体常数。因此：以上说明表明，在给定温度下，所有气体的分子具有相同的平