§2.1氣體§2.2液體§2.3固體第二章物質(zhì)的狀態(tài)§2.1氣體

§2.1.1理想氣體狀態(tài)方程§2.1.2氣體分壓定律§2.1.3氣體擴(kuò)散定律§2.1.4實(shí)際氣體狀態(tài)方程氣體的最基本特征：

具有可壓縮性和擴(kuò)散性。

人們將符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體，稱(chēng)為理想氣體。

理想氣體分子之間沒(méi)有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可以忽略。分子間及分子與器壁間的碰撞不造成動(dòng)能損失。2.1.1理想氣體狀態(tài)方程式在描述氣體狀態(tài)時(shí)，常用以下物理量：氣體物質(zhì)的量（n）——單位（mol）氣體的體積（V）——指氣體所在容積的體積氣體的壓強(qiáng)（p）——?dú)怏w分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)器壁發(fā)生碰而產(chǎn)生了氣體的壓強(qiáng)。氣體的溫度（T）——熱力學(xué)溫度（K）（2）當(dāng)n,T一定時(shí)

V

∝1／p

p1V1=p2V2波義耳定律當(dāng)n，p一定時(shí)V

∝T

V1／V2=T1／T2

查理-蓋·呂薩克定律當(dāng)p，T一定時(shí)V

∝

nn

1／n2=V1／V2

阿佛加德羅定律END綜合以上三式，可合并為

V∝nT／P實(shí)驗(yàn)測(cè)得比例系數(shù)為R，則V=nRT／

p通常寫(xiě)成pV=nRT

理想氣體狀態(tài)方程單位：p----PaV----m3

T----Kn----mol理想氣體常數(shù)R=8.314Pa·m3·mol-1·K-1J·mol-1·K-11atm=760mmHg=1.01325×105PaENDpV=nRT

R----摩爾氣體常數(shù)在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPa

L

K-1

mol-1理想氣體狀態(tài)方程式：END1.計(jì)算p，V，T，n四個(gè)物理量之一。2.氣體摩爾質(zhì)量的計(jì)算M=Mrgmol-1

理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用用于溫度不太低，壓力不太高的真實(shí)氣體。pV=nRTEND

=

=m/V3.氣體密度的計(jì)算END例2-1在容積為10.0dm3的真空鋼瓶?jī)?nèi)充入氯氣，當(dāng)溫度為288K時(shí)，測(cè)得瓶?jī)?nèi)氣體的壓強(qiáng)為1.01?107Pa。試計(jì)算鋼瓶?jī)?nèi)氯氣的質(zhì)量，以千克表示。解：由，推出例2-1例2-2在373K和100kPa壓強(qiáng)下，UF6（密度最大的一種氣態(tài)物質(zhì)）的密度是多少？是H2的多少倍？解：由，推出或例2-3例2-3已知：室溫288.5K，水浴溫度373K瓶子盛滿蒸氣質(zhì)量為23.720ｇ瓶子盛滿空氣質(zhì)量為23.449ｇ瓶子盛滿水的質(zhì)量為201.5ｇ大氣壓強(qiáng)為1.012?105Pa解：瓶子的容積為瓶?jī)?nèi)空氣的質(zhì)量＝？瓶?jī)?nèi)蒸氣質(zhì)量＝23.720-(23.449-0.2177)=0.4887(g)練習(xí)

某氣體化合物是氮的氧化物，其中含氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30.5%。在一容器中充有該氮氧化合物，質(zhì)量是4.107g，其體積為0.500L，壓力為202.7kPa,溫度為0℃，求：（1）在STP條件下該氣體的密度；（2）該化合物的相對(duì)分子質(zhì)量；（3）該化合物的分子式。(1)4.11g·L-1p1V1=p2V2

M=92.0g·mol-1N2O4

[練習(xí)]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在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)，叫做組分氣體B的分壓。

2.1.2氣體分壓定律（表達(dá)式之一）END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（

表達(dá)式之二）n=n1+n2+

（道爾頓分壓定律）END分壓的求解：xB

B的摩爾分?jǐn)?shù)（表達(dá)式之三）補(bǔ)例題補(bǔ)例題：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?；旌蠚怏w的總壓p=133.0kPa。試計(jì)算各組分氣體的分壓。解：n=n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200(mol)=0.320+0.180+0.700應(yīng)用p(N2)=p-p(NH3)-p(O2)

=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa或

分壓定律的應(yīng)用例2-6P21例2-6.將一定量的固體氯酸鉀和二氧化錳混合物加熱分解后，稱(chēng)得其質(zhì)量減少了0.480g，同時(shí)測(cè)得用排水集氣法收集起來(lái)的氧氣的體積為0.377dm3，此時(shí)的溫度為294K，大氣壓強(qiáng)為9.96×104Pa。試計(jì)算氧氣的相對(duì)分子質(zhì)量。解：∵p=p(O2)+p(H2O)查表知294Kp(H2O)=2.48×103Pa∴p(O2)=p－p(H2O)=9.96×104－2.48×103=9.71×104(Pa)補(bǔ)例題已知：p=9.96×104Pa,T=294K,m(O2)=0.480g,V=0.377dm3求：M(O2)補(bǔ)例題:可以用亞硝酸銨受熱分解的方法制取純氮?dú)?。反?yīng)如下：NH4NO2(s)

2H2O(g)+N2(g)如果在19℃、97.8kPa下，以排水集氣法在水面上收集到的氮?dú)怏w積為4.16L，計(jì)算消耗掉的亞硝酸銨的質(zhì)量。解：T=(273+19)K=292Kp=97.8kPaV=4.16L292K時(shí)，p(H2O)=2.20kPa則p(N2)=p-p(H2O)Mr(NH4NO2)=64.04分體積n(N2)==0.164molNH4NO2(s)

2H2O(g)+N2(g)64.04g1molm(NH4NO2)=?0.164molm(NH4NO2)=10.5g分體積：

混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組份單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時(shí)所占有的體積。*分體積定律ENDV=V1+V2

+

pnRT=—稱(chēng)為B的體積分?jǐn)?shù)ppBBj=VVxppBBBBj===,例﹡[例]在298K時(shí)，將壓力為3.33×104Pa的N20.2L和壓力為4.67×104Pa的O20.3L移入0.3L的真空容器中。問(wèn)混合氣體中各組分氣體的分壓力、分體積和總壓力是多少？擴(kuò)散定律解：因n,T一定，則P1V1=P2V2N2的分壓P(N2)=×3.33×104=2.22×104(Pa)

O2的分壓P(O2)=×4.67×104=4.67×104(Pa)混合氣體總壓P=P(N2)+P(O2)=2.22×104+4.67×104=6.89×104(Pa)N2的分體積V(N2)O2的分體積V(O2)同溫同壓下某種氣態(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散速度與其密度的平方根成反比。即同溫同壓下

ρ與Mr成反比

2.1.3氣體擴(kuò)散定律例題2-7即ui∝或

ui擴(kuò)散速度

ρ

氣體密度Mr相對(duì)分子量

由pV=nRTP22例2-7.50cm3氧氣通過(guò)多孔性隔膜擴(kuò)散需要20秒,20cm3另一種氣體通過(guò)該膜需要9.2秒,求這種氣體的相對(duì)分子質(zhì)量.解:單位時(shí)間內(nèi)氣體擴(kuò)散的體積與擴(kuò)散的速度成正比,故例題2-8實(shí)際氣體2.1.4實(shí)際氣體狀態(tài)方程實(shí)際氣體對(duì)理想氣體的偏差:對(duì)理想氣體，恒溫時(shí)pV是一常數(shù)。圖2-2氣體的pV-p示意圖~H2O2CO2p/PapV/dm3·Pa~AB對(duì)實(shí)際氣體？P23圖2-2、表2-1pV~氣體摩爾體積實(shí)際氣體受兩個(gè)相反因素的互相消長(zhǎng)的影響：（1）實(shí)際分子本身有一定的體積，所以比理想氣體更不易壓縮，pV>RT（2）實(shí)際氣體分子之間有吸引力，所以比理想氣體更容易壓縮，pV<RT~~當(dāng)引力因素的影響<體積因素時(shí)，pV>RT當(dāng)引力因素的影響>體積因素時(shí)，pV<RT當(dāng)兩相反因素隨壓力的變化率相等時(shí)，形成曲線最低點(diǎn)。~~實(shí)際氣體1.實(shí)際氣體的體積

實(shí)際氣體分子可以活動(dòng)的空間<容器的容積若1mol某氣體分子自身體積為b，則忽略分子吸引力時(shí)：

2.實(shí)際氣體的壓強(qiáng)

用P內(nèi)表示實(shí)際氣體壓強(qiáng)與理想氣體壓強(qiáng)的差,稱(chēng)為內(nèi)壓強(qiáng)，則器壁∝設(shè)比例系數(shù)為a則：實(shí)際氣體的壓強(qiáng):實(shí)際氣體方程

3.實(shí)際氣體的狀態(tài)方程

a,b稱(chēng)為氣體的范德華常數(shù).顯然,不同的氣體范德華常數(shù)不同,反映出其與理想氣體的偏差程度不同。對(duì)1mol氣體對(duì)nmol氣體范德華氣體狀態(tài)方程a,與分子間引力有關(guān)的常數(shù)b,與分子自身體積有關(guān)的常數(shù)氣體的液化●液化或凝聚——?dú)怏w變成液體的過(guò)程條件？●臨界常數(shù)臨界溫度(Tc)：加壓時(shí)使氣體液化的最高溫度。臨界壓力(Pc)：在Tc時(shí)使氣體液化的最低壓力。臨界體積(Vc)：在Tc和Pc下1mol氣體所占體積。臨界狀態(tài)：氣態(tài)物質(zhì)處于Tc,Pc,Vc的狀態(tài)。對(duì)非極性分子,Tc較低,難液化。如HeH2N2O2對(duì)極性分子，較易液化。如NH3H2O2.1.5氣體的液化2.2液體高于Tc時(shí),無(wú)論施加多大的壓力都不能使氣體液化P27表2-4注:1-4氣體速率分布和能量分布(自學(xué))§2.2液體●液體的特征:2.2.1液體的蒸發(fā)蒸發(fā)?液體變成蒸氣或氣體的過(guò)程凝聚？氣體轉(zhuǎn)變成液體的過(guò)程飽和蒸氣壓?飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力影響因素?液體的本性和溫度相同溫度時(shí)，若液體分子之間引力強(qiáng)，則蒸氣壓低若液體分子之間引力弱，則蒸氣壓高如，20℃時(shí)，易揮發(fā)物質(zhì)?

難揮發(fā)物質(zhì)?

P蒸較大P蒸較小對(duì)同一液體，T↑時(shí),蒸氣壓↑P35圖2-7蒸發(fā)熱沒(méi)有固定的外形和顯著的膨脹性,有一定的體積、流動(dòng)性、摻混性、表面張力和沸點(diǎn)蒸發(fā)熱?克勞修斯—克拉貝龍方程：維持液體恒溫恒壓下蒸發(fā)所必需的熱量不同液體,分子間引力不同,蒸發(fā)熱不同;同一液體,溫度不同時(shí),蒸發(fā)熱不同.摩爾蒸發(fā)熱?一定溫度和壓力下,1mol液體的蒸發(fā)熱。直線方程為：其中則——克勞修斯-克拉貝龍方程固體符號(hào)：?jiǎn)挝唬?.2液體蒸發(fā)?凝聚?飽和蒸氣壓?影響因素?易揮發(fā)物質(zhì)?P蒸較大難揮發(fā)物質(zhì)?P蒸較小蒸發(fā)熱?摩爾蒸發(fā)熱△vHm,kJ·mol-1克勞修斯—克拉貝龍方程沸點(diǎn)?正常沸點(diǎn)?END有一定的體積和形狀，可壓縮性小。2.3固體§2.3.1晶體和非晶體晶體：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)呈有規(guī)則的空間排列。多數(shù)固體為晶體。如食鹽、金剛石等非晶體(無(wú)定形體)：內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列不規(guī)則，沒(méi)有一定的結(jié)晶外形。如玻璃、瀝青石蠟、爐渣等。晶體的特征:(1)有固定的幾何外形；