第2章氣體

2.1

理想氣體狀態(tài)方程式

2.2

氣體混合物

2.3

真實氣體

2.1.1理想氣體狀態(tài)方程式

2.1.2理想氣體狀態(tài)方程式的應用

2.1理想氣體狀態(tài)方程式2.1理想氣體狀態(tài)方程式

2.1.1理想氣體狀態(tài)方程式2.1理想氣體狀態(tài)方程式

氣體的最基本特征：可壓縮性和擴散性主要表現(xiàn):

◆沒有固定的體積和形狀

◆是最容易被壓縮的一種聚集狀態(tài)

◆互不反應的氣體能以任意比例相互混合

◆氣體的密度比液體和固體小很多●17～18世紀，一定量氣體的體積V、壓力p和熱力學溫度T之間符合：●1811年，Avogadro提出：同溫同壓下同體積氣體含有相同數(shù)目的分子。●1860年后，用多種方法測定了物質的量為1mol時，其所含的分子數(shù)為：

NA=6.022×1023mol-1Avogadro常數(shù)2.1理想氣體狀態(tài)方程式綜合考慮p、V、T、n之間的關系，得出理想氣體狀態(tài)方程式：

pV=nRT

R----

氣體常數(shù)在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時,Vm=22.414L=22.414×10-3m32.1理想氣體狀態(tài)方程式2.1理想氣體狀態(tài)方程式人們將符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體，稱為理想氣體。理想氣體：

◆分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略

◆氣體分子之間沒有相互吸引和排斥作用低壓高溫下的氣體均可看成是理想氣體。

2.1.2理想氣體狀態(tài)方程式的應用2.1理想氣體狀態(tài)方程式1.計算p，V，T，n四個物理量之一應用范圍：溫度不太低，壓力不太高的真實氣體。pV=nRT例1.在實驗室中，要用無水無氧的N2置換

2Na+H2→2NaH

的反應裝置。氮氣鋼瓶V=50.0L,T=25℃，p=15.2MPa計算鋼瓶中N2的物質的量n和質量m；若將實驗裝置用N2置換了5次后，鋼瓶壓力下降至13.8MPa,計算在25℃，0.100MPa下，平均每次耗用N2的體積。解：(a)根據(jù)pV=nRTM(N2)=28.02.1理想氣體狀態(tài)方程式(b)已知p2=13.8MPa,V=50.0L,T=298K

設消耗的N2的物質的量為n2在298K，0.100MPa下，每次置換耗用N2的體積V為：2.1理想氣體狀態(tài)方程式

2.氣體摩爾質量的計算2.1理想氣體狀態(tài)方程式M=Mr(gmol-1)

3.氣體密度的計算2.1理想氣體狀態(tài)方程式

==m/V例2.

Ar氣可由液態(tài)空氣蒸餾而得到。若Ar的質量為

0.799g，溫度為298.15K時，其壓力為111.46kPa，體積為0.4448L，計算Ar的摩爾質量、相對原子質量以及標準狀態(tài)下的密度。解：已知m=0.799g,T=298.15K,p=111.46kPa,V=0.4448LMAr=39.95標準狀態(tài)下：2.1理想氣體狀態(tài)方程式根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，可以從摩爾質量求得一定條件下的氣體密度，也可以由測定氣體密度來計算摩爾質量，進而求得相對分子質量或相對原子質量，這是測定摩爾質量的常用方法。

現(xiàn)代測定摩爾質量的最理想的儀器是質譜儀。2.1理想氣體狀態(tài)方程式

2.2氣體混合物2.2氣體混合物

2.2.1分壓定律

2.2.2分壓定律的應用*2.2.3分體積定律

2.2.1道爾頓（J.Dalton)分壓定律

1.組分氣體

理想氣體混合物(在同一容器中，相互間不發(fā)生化學反應，分子本身的體積和它們相互間的作用力可略而不計的幾種不同氣體形成的混合物）中每一種氣體叫做組分氣體。

2.2氣體混合物

2.分壓

組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。2.2氣體混合物（同T、V）2.2氣體混合物3.分壓定律

混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。

p=p1+p2+

或

p=

pB

n=n1+n2+

2.2氣體混合物4.分壓的求解x

BB的摩爾分數(shù)

混合氣體中某組分氣體的分壓等于該組分的摩爾分數(shù)與總壓的乘積。例3.

某容器中含有NH3、O2

、N2等氣體的混合物。取樣分析后，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)=0.320+0.180+0.700=1.200mol

p(N2)=p-p(NH3)-p(O2)

=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa2.2氣體混合物例4：某學生在實驗室中用金屬鋅與鹽酸反應制取氫氣。用排水集氣法收集所得到的氫氣。溫度為18℃時，室內氣壓計為753.8mmHg，濕氫氣體積為0.567L。用分子篩除去水分，得到干氫氣。計算同樣溫度、壓力下干氫氣的體積以及氫氣的物質的量。

解：排水集氣法收集氣體時，通常將所收集氣體中的水蒸氣看作飽和蒸氣。由化學手冊中查出18℃下，p(H2O)=15.477mmHg。在濕氫氣中，氫的分壓為：p1(H2)=(753.8－15.477)mmHg=738.3mmHg==98.43kPa干氫氣的p2(H2)=753.8mmHg=100.5kPa，體積為V2(H2)

V2(H2)===0.555Ln(H2)===2.31×10-2mol2.2氣體混合物

2.2.3分體積定律1.分體積

混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組份單獨存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時所占有的體積。（同T、P）

V=V1+V2+2.分體積定律

混合氣體體積等于各組分氣體的體積之和。稱為B的體積分數(shù)組分B的體積分數(shù)等于其摩爾分數(shù)混合氣體中組分B的分壓等于該組分的體積分數(shù)與總壓的乘積.

氧是人類維持生命的必需氣體，缺氧生命就會死亡，過剩的氧會使人致病，只有在氧氣的分壓維持21kPa才能使人體維持正常代謝過程。在潛水員自身攜帶的水下呼吸器中充有氧氣和氦氣(He在血液中溶解度很小，N2的溶解度大，可使人得氣栓病)。例5：某潛水員潛至海水30m處作業(yè)，海水的密度為1.03gcm-3，溫度為20℃。在這種條件下，若維持O2、He混合氣中p(O2)=21kPa,氧氣的體積分數(shù)為多少？以1.000L混合氣體為基準，計算氧氣的分體積和氦的質量。（重力加速度取9.807m/s2）解：

T=273+20=293K海水深30m處的壓力是由30m高的海水和海面的大氣共同產(chǎn)生。海面上的空氣壓力為760mmHg，則

P=ghw+=9.807m/s2

1.03103kgcm-330m+101kPa=303103kgcm-3s-2+101kPa=303kPa+101kPa=404kPa若混合氣體體積為1.000L時，

2.3真實氣體2.3真實氣體2.3.1真實氣體與理想氣體的偏差2.3.2Vander

Waals

方程2.3真實氣體2.3.1真實氣體與理想氣體的偏差

理想氣體狀態(tài)方程式僅在足夠低壓力下適合于真實氣體。

產(chǎn)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2.3真實氣體2.3.2Vander

Waals

方程

a,b分別是對氣體壓力和體積校正中的相關常量,稱為Vander

waals常量。每種氣體的a、b均有各自的特定值?？紤]分子間作用力考慮分子自身體積某些氣體的Vander

Waals

常量例：分別按理想氣體狀態(tài)方程式和Vander

waals方程式計算（1）1.0molNO2