天津大学无机化学课件1第一章化学中的计量和质量关系1

道尔顿分压定律——混合气体的总压力等于各组分气体的分压 之和。
p = ΣpB
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总压与分压的关系
如 组分气体B的物质的量为nB
混合气体的物质的量为n
混合气体的体积为V 则它们的压力： pB = nBRT/V
p = nRT/V
将两式相除，得
nB n
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pB nB p＝ n nBn
R= pV/nT
3
-3 3
101.325×10 Pa×22.414×10 m
=
1mol×273.15K
3 -1 -1 = 8.3144 Pa·m -·1mo-l1 ·K = 8.3144 J·mol ·K
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理想气体状态方程的应用
1.计算p,V,T,n中的任意物理量 2.确定气体的密度和摩尔质量
B可的表物示质为的：量
-1
单单位位：符摩 号：(尔m)每o物l·升cL质(-N1的aO量H浓) =度0简.1称m为ol·浓L 度
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1-1-5 气体的计量
1.物质聚集状态
有三种：气态（gaseous state）、液态（ liquid state）和固态（ solid state）。
想气体的摩尔
体积为：
3 -1
Vm,273.15K = 0.022414-m1 ·mol
-1
= 22.414L·mol ≈ 22.4L·mol
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1-1-4 物质的量浓度
物质的量浓度(cn) 溶液中某溶质B的物质的量(nB)除以溶液的体积(V)。
cB = nB/V
例如对若溶1液L的来N说a，OH即溶1L液溶中液含中有所0含.1 溶mo质l 的NaOH，其浓度
如 含1molO2和4molN2的混合气体中, O2和N2的摩尔分数分别为： x(O2)=1mol/(1+4)mol =1/5 x(N2)=4mol/(1+4)mol =4/5
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1-1-3 摩尔质量和摩尔体积
摩尔质量
某物质的质量(m)除以该物质的物质的量(n)
-M1 = m/n -1 M的单位：kg·mol 或g·mol
1) 求摩尔质量 M = mRT/pV 2) 求密度 ρ = m/V
ρ = pM/RT
或 M = ρRT/p
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1-1-5 气体的计量
理想气体分压定律
气体的分压(pB) ——气体混合物中，某一分气体B对器壁 所施加的压力。
等于相同温度下该气体单独占有与混合气体相同体积时所 产生的压力。
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1-1-2 物质的量及其单位
1mol H2表示有NA个氢分子 2mol C表+示有2NA个碳原子 3mol Na 表示有3NA个钠离子 4mol (H2+½O2)表示有4NA个(H2+½O2)的特定组合 体，其中含有4NA个氢分子和2NA个氧分子
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3.气体的基本特征
(1)无固定的形状和体积。 (2)扩散性和易被压缩性 。 (3)分子间距离大,分子间作用力小。 (4)不同气体可以任意比例均匀混合。 (5)密度小。
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1-1-5 气体的计量
4. 理想气体的基本假定
(1) 气体分子本身只有质量而没有体积。 （2）气体分子间没有相互作用力。 （3）气体分子之间的碰撞, 包括分子与分子、分子与 器壁之间的碰撞, 是完全弹性碰撞――无动能损耗.
1-1-2 物质的量及其单位
在使用摩尔这个单位时，一定要指明基本单位(以化学 式表示)，否则示意不明。
例如: 笼统说“1mol氢” 难以断定是指1mol氢分子
还是指1mol氢原子或1mol氢离子
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1-1-2 物质的量及其单位
摩尔分数
在混合物中，B的物质的量(nB)与混合 物的物质的量(n)之比，称为组分B的 物质的量分数(xB)，又称B的摩尔分数
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适用对象
实际工作中，当压力不太高、温度不太低的情况下， 气体分子间的距离大，分子本身的体积和分子间的作用 力均可忽略，气体的压力、体积、温度以及物质的量之 间的关系可近似地用理想气体状态方程来描述。
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摩尔气体常数 实验测知1m-3ol理3想气体在标准状况下的体积为 22.414×10 m , 则
5. 气体压力的产生
气体分子碰撞器壁
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1-1-5 气体的计量
理想气体状态方程
pV = nRT
p——气体的压力，单位为帕(3Pa) V——体积，单位为立方米(m ) n——物质的量，单位为摩(mol) T——热力学温度，单位为“开”(K) R——摩尔气体常数
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则 pB= p
为组分气体B的摩尔分数
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总压与分压的关系
同温同压下,气体物质的量与其体积成正比
则 VB nB V =n
而
pB nB p＝ n
所以
VB pB = V p
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例 体积为10.0L含N2、O2、CO2的混合气体,
T=30℃、p =93.3kPa, 其中:p(O2)=26.7kPa, CO2的含量为5.00g, 试计算N2、CO2分压。
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1-1-2 物质的量及其单位
系统中的物质的量若为 1 mol， 12
表示该系统中所包含的基本单元数与0.012kg C的原子 数目相等。
12 0.012 kg C所含的碳原子数目称为阿伏加德罗常数
23 [Avogadro]（NA） (6.022×10 个)。
例如
-3
1mol H2的质量为2.02×10-3 kg -1
H2的摩尔质量为2.02×10 kg·mol
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1-1-3 摩尔质量和摩尔体积
摩尔体积 某气体物质V的m体= 积V/n(V)除单以位该：气m体3·物m质ol-的1 量(n)
例如 在标准状况(STP)(273.15K及101.325kPa下)，任何理
聚集 粒子间 粒子运 压缩性 扩散性 状态 距离 动
固体 小 不活跃 －
－
液体 较小 不活跃 很小 有
气体 大 活跃ห้องสมุดไป่ตู้有
有
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1-1-5 气体的计量
2.研究气体性质的意义
(1)是物质的一种较简单的聚集状态。 (2)许多生化过程和化学变化都是在空气中发生的。 (3)许多气体参与了重要的化学反应。