第1章化学基础知识技巧.pptx

第1章化学基础知识气体液体和溶液固体和晶体1.1气体1.1.1气体的状态方程1.理想气体的状态方程理想气体是人们为研究方便在实际气体的基础上抽象出来的一种理想的模型。符合下面两条假定的气体，即为理想气体：①忽略气体分子的自身体积，将分子看成有质量的几何点且分子与分子之间、分子与器壁之间的碰撞，是完全弹性碰撞，即碰撞过程中无动能损失。②忽略分子间的作用力，在高温和低压下，实际气体分子间的距离相当大。且分子间的作用力极小。故气体分子自身的体积远远小于气体占有的体积。高温和低压下的实际气体很接近理想气体。因此理想气体模型是具有实际意义的。物理量 单位压力p 帕斯卡Pa（N•m－2）温度T 开尔文K体积V 立方米m3物质的量n 摩尔mol是经常用来描述气体性质的物理量。读做正比于Gay-Lussac定律n，p一定时VTAvogadro定律p，T一定时VnVTVn以R做比例系数，则有即pV=nRT此式即为理想气体状态方程式。则R=8.314J•mol－1•K－1若压力p的单位为Pa体积V的单位为m3物质的量n的单位为mol温度T的单位为K看出pV乘积的物理学单位为焦耳（J）从物理学单位上看pV是一种功。所以pV的单位为N•m－2•m3pPaN•m－2Vm3=N•m=J若压力用Pa体积用dm3温度用K物质的量用mol为单位，则R=Pa•dm3•mol－1•K－18.314103这个R用于处理压力与浓度的关系时，十分方便。R=8.314103Pa•dm3•mol－1•K－1如用在下面的公式中式中c是以mol•dm－3为单位的浓度。p=cRT由pV=nRT式中m是气体的质量；M是气体的摩尔质量。状态方程有许多拓展式中是气体的密度。说明气体的密度与其摩尔质量M成正比。例1－1有一容积为30dm3的高压气瓶，可以耐压2.5×104kPa。试求在298K时可装多少kg的O2而不致发生危险。解：先求出气瓶可以盛装氧气的物质的量n。由理想气体的状态方程pV=nRT将题设条件代入=302.7mol氧气的摩尔质量为32g•mol－1，故氧气的质量m（O2）＝Mn＝3210－3kg•mol－1302.7mol＝9.69kg例1－2在298K，3.00×106Pa时，某气瓶内装有10mol氮气。现将此气瓶加热到350K，并在此温度下打开阀门放出氮气。求当瓶内压强降为1.00×105Pa时，放出的氮气的质量。解：根据题意可知，放出氮气前后气瓶的体积不变，即气体的V1=V2。由理想气体的状态方程pV=nRT将已知数据代入，求得气瓶内剩余的氮气的物质的量n2。=0.284mol放出氮气的物质的量为n（N2）=n1–n2=10mol–0.284mol=9.716mol放出氮气的质量为m（N2）=nM=9.716mol28g•mol－1=272.0g理想气体的体积，是指可以任凭气体分子在其中运动，且可以无限压缩的理想空间。原因是理想气体分子自身无体积2.实际气体的状态方程实际气体的体积V不再是分子可以随意运动的理想空间。且实际气体的体积也不可以无限地压缩。但实际气体的分子体积不能忽略则物质的量为n的实际气体，其分子的总体积为nb实际气体体积中的理想空间为V=V实－nb设每摩尔气体分子的体积为b理想气体的压强p，是忽略分子间的吸引力，由分子自由碰撞器壁产生的结果。实际气体的压力p实是碰撞器壁的分子受到内层分子的引力，不能自由碰撞器壁的结果。所以p实p即理想气体的压强应该是实际气体的压强与由于分子间引力而减少的压强之和。p=p实+p内用p内表示由于分子间引力而减小的压强，则它和内部分子的浓度成正比，也和碰撞壁的外层分子的浓度成正比。p内是由于内层分子对碰撞器壁的分子吸引产生的对于同一容器内的气体而言，这两部分分子的浓度相同，则将（1）和（2）两式，代入理想气体状态方程式pV=nRT这个方程式是荷兰科学家范德华（VanderWaals）提出的，称为范德华方程。得式中a，b称为气体的范德华常数。不同气体的范德华常数不同。CO23.65810－14.2910－5从上面的数据可以看出，a和b的值够能反映出实际气体与理想气体的偏差程度。a和b的值越大，实际气体与理想气体的偏差也越大。CO23.65810－14.2910－5以上气体中He最接近理想气体。式中Vm为摩尔体积。1.1.2混合气体的分压定律由两种或两种以上的不发生化学反应的气体混合在一起组成的体系，称为混合气体。组成混合气体的每种气体，都称为该混合气体的组分气体。显然，空气是混合气体，其中的O2，N2，CO2等，均为空气这种混合气体的组分气体。组分气体i的物质的量用ni表示，混合气体的物质的量用n表示，组分气体i的摩尔分数用xi表示，则当组分气体单独存在且与混合气体具有相同体积时，其所产生