1、第二章氣體，2.1氣體的性質(zhì)2.2以上氣體狀態(tài)方程2.3氣體混合物和分壓定律2.4分子運動論2.5*實際氣體2.6*氣體臨界現(xiàn)象，物質(zhì)狀態(tài)組成物質(zhì)的粒子主要是原子、分子或離子。根據(jù)溫度和壓力，粒子之間的距離、相互作用力和粒子的運動不同，因此物質(zhì)在宏觀上可能徐璐表現(xiàn)出不同的聚合狀態(tài)。自然界的物質(zhì)在常溫常壓下主要以三種茄子收集狀態(tài)存在：氣體、液體和固態(tài)。氣體的不確定形狀和體積，容納氣體的容器的形狀和體積，就是氣體的形狀和體積。原因是氣體分子間的距離很遠，分子間作用力小，氣體分子不規(guī)則地運動，向各個方向擴散，均勻地充滿整個容器。氣體(氣體)，液體等于氣體，是流體。液體分子之間的平均距離比氣體分子之間

2、的距離小得多，接近固體，壓縮性也比氣體小得多，類似固體。因此，液體沒有固定的形狀，但有不能填充整個容器的體積。液體結(jié)構(gòu)處于局部或短程對齊、整體或遠程無序狀態(tài)。構(gòu)成液體、固體和固體的粒子緊密結(jié)合，不能自由移動。因此固體有一定的形狀和體積，不能流動。一般來說，由于外力的作用，其形狀和體積的變化很小。構(gòu)成固體的粒子有規(guī)則的排列會形成晶體。陣列不規(guī)則時，會牙齒形成非晶(非晶)。現(xiàn)代科學研究表明，在特定條件下，物質(zhì)的存在形式有看起來像氣體的等離子體(plasma)和看起來像液體的液晶狀態(tài)(liquid crystal)。超導狀態(tài)、超流狀態(tài)(如液氦)、超高溫狀態(tài)(如金屬氫狀態(tài))和中子星狀態(tài)。氣體加熱或輻射

3、超過10，000個高溫后，原子可以電離成電子、離子、自由基，整個氣體可以是帶正電的離子和帶負電的電子的集合體，正負功率相等。牙齒物質(zhì)狀態(tài)稱為等離子體，也稱為物質(zhì)的第四狀態(tài)。等離子體、氣體、等離子體、極光、閃電、霓虹燈、銀河系、等離子體是宇宙中最廣泛存在的物質(zhì)狀態(tài)。地球就像一個存在于等離子體海洋中的小綠洲。液晶(LCD)，有些物質(zhì)在特定條件下顯示出液體流動性和晶體等光學性質(zhì)，這就是液晶。熱致液晶：部分物質(zhì)加熱后在一定溫度范圍內(nèi)形成的液晶稱為熱致液晶。溶解液晶：有些物質(zhì)溶于適當?shù)娜軇谝欢舛确秶鷥?nèi)形成的液晶稱為溶解液晶。LCD顯示器、LCD電視、人腦、肌肉、腎上腺素、卵巢、神經(jīng)水草和眼部傳感器

4、的膜層。(1)氣體可以壓縮，(2)氣體可以產(chǎn)生壓力，(3)氣體產(chǎn)生的壓力與容器中的氣體量成正比，(4)氣體的壓力升高，(5)氣體未固定的體積和形狀，(6)其他氣體可以以任何比例快速均勻地混合，(7) 2，Boyles Law定律，在一定溫度下，一定量氣體的體積與壓力成反比。數(shù)學表達式：或pV=k (P1V1=P2V2)，2.2.1氣體定律(gas law)，2.2或更高氣體狀態(tài)方程(the ideal gas equation)，av數(shù)學表達式V=k n，數(shù)學表達式為，2.2.2以上氣體狀態(tài)方程，理想氣體狀態(tài)方程：pV=nRT，R摩爾氣體常數(shù)。在P=101.325 kPa和T=273.15 K

5、(標準狀態(tài))下，1.0 mol某些氣體的體積V為22.414 L，因此符合摩爾氣體常數(shù)R:理想氣體，理想氣體狀態(tài)方程的氣體稱為理想氣體。理想氣體的基本假設(shè)前提：分子本身的體積與氣體所占的體積相比完全可以忽略。氣體分子之間沒有相互吸引和排斥作用。低壓高溫的氣體都可以看作理想氣體。實際上理想氣體并不存在。因為實際氣體不能完全滿足理想氣體的要求。但是理想氣體的概念不是臆測，而是基于客觀事實抽象的理論模型。計算，1，p，v，t，n的物理數(shù)量，應用2.2.3或更高氣體狀態(tài)方程，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：pV=nRT，p，v，t，n的四個物理數(shù)量中的三個，復蓋范圍：異常，例1體積為438 L的鋼瓶包含0.88

6、5公斤的氧氣(O2)，計算一下21點牙齒鋼瓶的氧氣壓力是多少。解決方案：已知V=438L，T(K)=21 AsH3=294K，2，計算氣體密度，PV=nrt，n=，=，m，m牙齒點處的氣體，分析：在標準狀態(tài)下，溫度T為273.15 K，壓力P為101.3 kPa時，理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT，AsH3氣體的物質(zhì)量為0.00400 L，n=，實踐為了實施綠色化學方案，聚苯乙烯容器中的(a)標準條件和(，分析：(A) M(CO2)=44.01gmol-1，t=T=293.15K，p=101.325kPa kpa，(b) m (CO2)計算氬的摩爾質(zhì)量M(Ar)。解決方案：m(Ar)=0.7990

7、g，T=298.15K，p=111.46kPa，v=0.448l，2.3氣體混合物和分壓定律，2.3.1以上氣體的混合，可以從以下兩個茄子方面進行說明(1)氣體可以任意比例快速均勻混合。(2)每組混合氣體的行為與在容器中單獨擁有容器時的行為相同。以物質(zhì)量和摩爾分數(shù)、2.3.2達頓分壓定律、摩爾分數(shù)：B物質(zhì)的物質(zhì)量和混合物的物質(zhì)量之比、符號xB表示。也就是說，nB xB=n總計N總計=n1 N2 n3 ni 1氣體由A，B兩種茄子氣體組成。nB xB=nA nB顯然：xA xB=1，分壓和分壓定律，理想氣體混合物(同一容器中不會發(fā)生徐璐化學反應)，I)組氣體，混合氣體的總壓力等于混合氣體中每個組

8、氣體分壓的總和。數(shù)學表達式是P和=P1 p2 P3或P和=pB，iii)分壓定律。符合理想氣體特征的兩組混合氣體有例4 0牙齒。體積為15.0 L的鋼瓶包含6.00 g的氧氣和9.00 g的甲烷。鋼瓶的總壓力是多少？分析：6.00 gn(O2)=0.188mol 32.0 gmol-1 9.00 gn(CH4)=0.563mol 16.0 gmol-1n(O2)x(O2)對分析取樣后，n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混合氣體總壓力p=133.0kPa。試驗各分數(shù)氣體的分壓。解決方案：n=n(NH3)n(O2)n(N2)=0.320mo

9、l 0.180mol 0.700mol=1.200mol，p (N2)=p-p (N2)溫度為18時，室內(nèi)氣壓計為753.8 mmHg，濕氫體積為0.567 L。用分子尸體去除水分，就能得到干氫。計算相同溫度，壓力下干氫的體積和氫物質(zhì)的數(shù)量。分析：用排水法收集氣體時，混合在收集的氣體中的水蒸氣一般被視為飽和蒸汽。收集的混合氣體壓力等于外部大氣壓力。分壓定律的應用，解法：在化學手冊中找到了18號，p(H2O)=15.477mmHg。在濕氫(即氫和水蒸氣的混合氣體)中，氫的分壓為p1(H2)，體積為V1(H2):P1 (H2)=(753.815.477) MMHG 2.4氣體分子運動論，氣體分子運

10、動論的要點(1)氣體由不斷隨機運動的大量分子組成。(這里“分子”的概念是指構(gòu)成氣體的最小粒子。可能是分子，也可能是惰性氣體等原子。)(2)氣體分子的自身體積與容器的總體積相比可以忽略。(3)氣體分子之間的吸引力和排斥力可以忽略。(4)氣體分子的能量在碰撞過程中徐璐傳遞，氣體分子的平均動能不隨時間變化，除非氣體體系的溫度發(fā)生變化?；蛘邭怏w分子之間的碰撞完全是彈性碰撞。(5)氣體分子的平均動能與熱力學溫度成正比，在任意特定溫度下，所有氣體分子具有相同的平均動能。氣體分子運動論的要點(繼續(xù))，氣體分子運動論認為氣體分子在容器內(nèi)不斷地發(fā)生不規(guī)則運動，分子和分子，分子和容器壁之間經(jīng)常碰撞，使每個分子的運

11、動速度隨時變化。有些分子的速度在某一時刻是隨機的，但大部分分子的運動速度接近平均速度。分子的總速度分布遵循一定的統(tǒng)計規(guī)律。Maxwell和Boltzmann分別在1860年和1872年通過概率和統(tǒng)計力學從理論上推導出氣體分子的速度分布和能量分布規(guī)律，牙齒定律稱為MaxwellBoltzmann速度分布。20世紀中期高真空技術(shù)的發(fā)展，科學家們通過實驗，直接測量特定氣體分子的速度分布，從而驗證了MaxwellBoltzmann分布規(guī)律。2.4.2分子的速度分布，最常見的速度“最大速度”(vmp)概率最大速度，平均速度“平均速度VAV”(平均值)平方根速度vrms，格式中：N容器中的氣體分子總數(shù)M 1個氣體分子的質(zhì)量是分子的平均平方速度，V的平均平方值，即v2的平均值。理想氣體方程式pV=與nRT結(jié)合定理，結(jié)果：N=nNA，其中NA是亞伯加祿常數(shù)：M是氣體分子的質(zhì)量，因此m NA=M，M是氣體的摩爾質(zhì)量：根據(jù)物理學對動能的定義，質(zhì)量為M、運動速度為V的物體的動能為：分子群的平均動能為：統(tǒng)計物理學是氣體分子的平均動能和溫度的關(guān)系，即單個原子分子的平均動能為：其中K是玻爾茲曼常量。k的物理意義是分子氣體常數(shù)。因此：以上說明表明，在給定溫度下，所有氣體的分子具有相同的平