理想气体状态方程式本章小结课件.ppt

1、第一章第一章 气气 体体(Gas)1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式1.2 气体混合物气体混合物1.3 气体分子运动论气体分子运动论*1.4 真实气体真实气体*1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式 1.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式1.1.2 应用应用(State Equation of Ideal Gas)1.理想气体理想气体 (Ideal Gas)1.1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式第一章第一章 气体气体物理模型 人们将符合理想气体状态方程式的气体，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

2、本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。具有可压缩性和扩散性u气体的最基本特征：主要表现:无固定的体积和形状不同气体能以任意比例均匀地混合易压缩,密度小其中，p：气体的压力，Pa V：气体的体积，m3 n：气体的物质的量，molT：热力学温度，K R：摩尔气体常数2.理想气体状态方程式理想气体状态方程式（1）表达式表达式nRTpV 1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式第一章第一章 气体气体p=101.325kPaT=273.15KVm=22.41410-3 m3（2）R的数值的数值1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式第一章第一章 气体气体标准状况（S.T.P）：nTpVR

3、273.15K1molm1022.414101.325kPa33=8.314 Pam3mol-1 K-1=8.314 N mmol-1K-1=8.314 Jmol-1K-1=8.314 kPaLmol-1K-11.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式第一章第一章 气体气体1.已知任意三个变量求另一个量已知任意三个变量求另一个量3.确定气体的密度确定气体的密度RTMmpV pVmRTM 2.确定气体的摩尔质量确定气体的摩尔质量1.1.2 应用应用nRTpV RTRTVmpM3mkg的单位为1.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式第一章第一章 气体气体应用范围：温度不太低，压力不太高的真实

4、气体温度不太低，压力不太高的真实气体。例：一学生在实验室中于例：一学生在实验室中于73.3kPa和和25条条件下收集件下收集250ml气体，分析天平上称得净质量为气体，分析天平上称得净质量为0.118g，求该气体的相对分子质量。，求该气体的相对分子质量。PVmRTM 0.250L73.3kPa298K KmolL8.314kPa0.118g-1-1u解：nRTpV 1molg161.1 理想气体状态方程式理想气体状态方程式第一章第一章 气体气体1.2 气体混合物气体混合物 1.2.1 分压分压1.2.2 分压定律分压定律1.2.3 应用应用1.2.4 气体分体积定律气体分体积定律(Law of

5、 Partial Pressure)1.2.1 分压分压分压:当几种不同的气体在同一容器中混合时，如果它们之间不发生反应，按照理想气体模型，它们将互不干扰，每一种气体组分都能均匀地充满整个容器，那么每一组分气体产生的压力叫分压。1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。VRTnpBB混合气体的总压力等于混合气体中各组分气体的分压力之和;而某组分气体的分压是指该组分在同一温度下单独占有与混合气体相同体积所产生的压力。1.2.2 分压定律分压定律1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体(Partial Pressure o

6、f Dalton)1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体1.表示式表示式.21pppBBpp或nRTpV（1）理想气体状态方程式不仅适应于单一组分气体理想气体状态方程式也适应混合气体中各组分气体RTnVpBB（2）1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体（4）pxpnnpBBB理想气体状态方程式还适应于气体混合物nRTRTnVppVBBBB（3）混合气体中某组分气体的分压等于总压乘以该组分的物质的量分数(摩尔分数)。1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体nnPpBB分压的求解分压的求解：由式（2）和式（3）得某混合物由A，B两组分组成，物质的量分别

7、是nA、nB，那么量分数BAAAnnnxBABBnnnx2.量分数量分数该组分的物质的量占总物质的量的分数。1BAxx1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体1.2.3 应用应用例：在例：在 25下将下将0.100mol O2和和0 0.350mol H2装入装入 3.00 L容器中，通电后氧气和氢气反容器中，通电后氧气和氢气反应生成应生成水水，剩下过量的氢气，求反应前后气体，剩下过量的氢气，求反应前后气体的总压和各组分的分压。的总压和各组分的分压。1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体pVmRTM 反应前L00.3K298molKLkPa314.8mol100.

8、011VRTnp22OO3.00L298KKmolL8.314kPa0.350molH112p解：kPa28982.6kPa 372kPa289kPa82.6kPa总p1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体反应时3.00L298KKmolL8.314kPa0.150molH112p反应后22H2O OH22（查表）3.17kPaOH2p127.17kPa3.17kPa124kPapkPa1241.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体1.分体积分体积1.2.4 气体分体积定律气体分体积定律*理想气体混合物中某组分气体在与混合气体同温同压时单独存在的体积。1.2 气体

9、分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体pRTnVBB根据分体积的定义和理想气体状态方程式，组分B的分体积为VB。2.分体积定律分体积定律 (Law of Partial Volume)（1）表示式表示式BB21orV V VVVRTnpVBB(1)nRTpV(2)1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体(3)nnVVBB由式（1）和式（2）得该组分气体体积占总体积的分数。该组分气体体积占总体积的分数。因nnppBBnnVVBB,(4)BxVVnnppBBBB故（2）体积分数体积分数 (Volume Fraction)1.2 气体分压定律气体分压定律第一章第一章 气体气体BBB

10、nnVV1.4 真实气体真实气体1.4.1 真实气体真实气体1.4.2 真实气体状态方程式真实气体状态方程式(True Gas)1.4 真实真实气体气体第一章第一章 气体气体1.4.1 真实气体真实气体对于沸点很低的气体，如H2、N2、O2等，在压力不太高或温度不太低时，大致都能很好遵守理想气体状态方程式。对于大分子质量的气体，如Cl2，或在很高压力、很低温度下，理想气体状态方程式的应用会出现偏差。第一章第一章 气体气体探究产生偏差的原因：体积因素V（真实）（真实）V（理想）（理想）nbn：气体物质的物质的量b：校正因素 压力因素2)()()(Vnapp理想真实a：比例校正因素1.4 真实真实

11、气体气体第一章第一章 气体气体1.4.2 真实气体状态方程式真实气体状态方程式nRTnbvVnap)()(2也称为范德华实际气体状态方程式a，b 称为范德华常数1.4 真实真实气体气体第一章第一章 气体气体某些真实气体的范德华常数0.0841121.60C2H5OH0.0305553.26H2O0.0317422.55NH30.0128227.99CH40.0318137.89O20.02373.445H2气体气体)molLkPa/(22a)molL/(1b1.4 真实真实气体气体nRTnbvVnap)()(2 表1-1 某些气体的Van der Waals 常量例1-7 分别按理想气体状态方

12、程式和分别按理想气体状态方程式和van der waals方程式计算方程式计算1.50mol SO2在在30占有占有20.0L体积时的压体积时的压力，并比较两者的相对误差。如果体积减少为力，并比较两者的相对误差。如果体积减少为2.00L，其相对误差又如何？其相对误差又如何？解：已知T=303K，V=20.0L，n=1.50mol，a=0.6803Pa m6 mol-2，b=0.563610-4m3 mol-1189kPa20.0L303KmolK8.314J1.5mol111VnRTp%9.18%1001059.110)59.189.1(kPa1059.1 kPa1089.1 L00.2%61

13、.1%100186186189186kPa3.8kPa189.7kPa (20.0L)LkPa100.6803(1.5mol)1.50molmol0.05636L20.0L303KmolK8.314J1.50mol 332213231221232111222pppppVpppVannbVnRTp一、理想气体状态方程式一、理想气体状态方程式nRTpV nTpVR 273.15K1molm1022.414101.325kPa33=8.314 Pam3mol-1K-1=8.314 Nmmol-1K-1=8.314 Jmol-1K-1=8.314 kPaLmol-1K-1二、分压定律二、分压定律BBB

14、px npnp混合气体中某组分气体的分压等于总压乘以该组分的物质的量分数.第第1919页页第4题第6题第8题第二章第二章 热化学热化学第四章第四章 化学平衡化学平衡 4.4、4.51.在一定温度下，某容器中充有质量相同的在一定温度下，某容器中充有质量相同的 下列气体，其中分压最小的气体是：下列气体，其中分压最小的气体是：A）N2(g)B）CO2(g)C）O2(g)D）He(g)2.在某温度下，某容器中充有在某温度下，某容器中充有 2.0mol O2(g)，3.0mol N2(g)和和 1.0mol Ar(g)。如果混合。如果混合气体的总压为气体的总压为 akPa，则，则O2(g)的分压为：的分

15、压为：A）kPa B）kPa C）a kPa D）kPa a3a6a2RTnVpBB（2）pxpnnpBBB3.在在1000时、时、98.7 kPa压力下压力下硫硫蒸气的密度蒸气的密度为为0.5977 gL-1，则硫的分子式为，则硫的分子式为A）S8 B）S6 C）S4 D）S2 4.27，101.0kPa 的的 O2(g)恰好和恰好和 4.0L，127，50.5kPa 的的 NO(g)反应生成反应生成 NO2(g)，则，则 O2(g)的体积为的体积为A）1.5L B）3.0L C）0.75L D）0.20L RTRTVmpM3mkg的单位为n02=2nNO n=PV/RT5.将将C2H4充入温度为充入温度为T、压力为、压力为 p 的有弹性的的有弹性的密闭容器中，设容器原来的体积为密闭容器中，设容器原来的体积为 V，然然后后使使 C2H4 恰好与足量的恰好与足量的 O2 混合，并按混合，并按 C2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)完全反应，再让容器恢复到原来的完全反应，再让容器恢复到原来的温度温度和和压力压力，则容器的体积为，则容器的体积为A）V B）V C）4V D）2V43nRTRTnVppVBBBB二氧化碳对海底生物的影响酸雨对文物的腐蚀