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第一篇化學反應原理第一章氣體§1.1理想氣體狀態方程§1.2氣體混合物*§1.3氣體分子動理論(無內容)§1.4真實氣體§1.1理想氣體狀態方程1.1.1理想氣體狀態方程1.1.2理想氣體狀態方程的應用1.1.1理想氣體狀態方程氣體的最基本特徵：具有可壓縮性和擴散性。人們將符合理想氣體狀態方程的氣體，稱為理想氣體。理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對於氣體所佔有體積完全可以忽略。理想氣體狀態方程：pV=nRTR——摩爾氣體常數在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時,Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPa?L?K-1?mol-11.1.2理想氣體狀態方程的應用1.計算p，V，T，n中的任意物理量pV=nRT用於溫度不太低，壓力不太高的真實氣體。2.確定氣體的摩爾品質M=Mrg?mol-1?=3.確定的氣體密度?=m/V§1.2氣體混合物1.2.1分壓定律*1.2.2分體積定律1.2.1分壓定律組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。分壓：組分氣體B在相同溫度下佔有與混合氣體相同體積時所產生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。分壓定律：混合氣體的總壓等於混合氣體中各組分氣體分壓之和。p=p1+p2+???或p=?pBn=n1+n2+????分壓的求解：xB?B的摩爾分數例題：某容器中含有NH3、O2、N2等氣體的混合物。取樣分析後，其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合氣體的總壓p=133.0kPa。試計算各組分氣體的分壓。解：n=n(NH3)+n(O2)+n(N2)=0.320mol+0.180mol+0.700mol=1.200molp(N2)=p－p(NH3)－p(O2)=(133.0－35.5－20.0)kPa=77.5kPa分壓定律的應用例題：用金屬鋅與鹽酸反應制取氫氣。在25℃下，用排水集氣法收集氫氣，集氣瓶中氣體壓力為98.70kPa（25℃時，水的飽和蒸氣壓為3.17kPa），體積為2.50L。計算反應中消耗鋅的品質。解：T=(273+25)K=298Kp=98.70kPaV=2.50L298K時，p(H2O)=3.17kPaMr(Zn)=65.39n(H2)==0.0964molZn(s)+2HCl??ZnCl2+H2(g)65.39g1molm(Zn)=?0.0964molm(Zn)==6.30g*1.2.2分體積定律分體積：混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組分單獨存在並具有與混合氣體相同溫度和壓力時所佔有的體積。nRT=pV===jBBxp,BBpV=jppBBV=V1+V2+???—稱為B的體積分數例題：天然氣是多組分的混合物，其組成為：CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若該混合氣體的溫度為25℃。總壓力為150.0kPa，n總=100.0mol。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)=47.0:2.0:0.80:0.20。計算各組分的分體積和體積分數。解：以CH4的分體積、體積分數為例。解法一：思路，需先求出n(CH4)n(CH4)=x(CH4)·n總解法二：§1.4真實氣體真實氣體與理想氣體的偏差理想氣體狀態方程僅在足夠低的壓力下適合於真實氣體。產生偏差的主要原因是：①氣體分子本身的體積的影響；②分子間力的影響。vanderWaals方程a,b稱為vanderWaals常量。(V-nb)=V理想等於氣體分子運動的自由空間，b為1mol氣體分子自身體積的影響。分子間吸引力正比於(n/V)2內壓力p′=a(n/V)2p理想=p實際+a(n/V)2a/(10-1Pa?m6?mol-2)b/(10-4m3?mol-1)氣體表1-1某些氣體的vanderWaals常量例題：分別按理想氣體狀態方程和vanderWaals方程計算1.50molSO2在30℃有20.0L體積時的壓力，並比較兩者的相對誤差。如果體積減少至2.00L，其相對誤差又如何？解：已知：T=303K，V=20.0L，n=1.50mol，a=0.6803Pa·m6·mol-2，b=0.5636?10-4m3·mol-1§2.1熱力學術語和基本概念2