无机化学第一章气体
第一课无机化学课件 第一章
某组分气体的分压等于总压与 形式2 该组分PB 气P总体 nn摩总B 尔P总分 xB数的乘摩积尔分数
注意：分压公式中的体积一定为容器的总体积
即：PB
nB V总
RT
而并非：PB
nB VB
RT
T、P不变，n V
ni n
Vi V
其中Vi为组分i的分体积，V是混合气体的总体积
Pi
例
t
时
0
n B
/mol
N123.N20g2 g310H.2302Hg2g
2NHNH3 g3
0
g
ξ
0
t
时
1
n B
/mol
2.0
7.0
2.0
1 =?
t
时n
2B
/mol
ξ1'1ξ.51 Δννnn1NNNN22 225.52.02.130.01/312.30..m00ol
M
（3）计算气体密度
M mRT pV
M mRT M RT
pV
p
pM RT
例：为行车安全，可在汽车 中装备空气袋防止碰撞时司 机受到伤害。这种空气袋是 用氮气充胀起来的，所用的 氮气由叠氮化钠与三氧化二 铁在火花的引发下反应生成。 总反应是：
6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
5、热力学能 (U)(thermodynamic energy)
系统内部含有的总能量称为热力学能（内能）
包括体系内质点的内动能（平动能、 振动能、转动能）、微粒间相互作用 所产生的势能等，但不包括体系整体
大学《无机化学》知识点总结
无机化学第一章：气体第一节：理想气态方程1、气体具有两个基本特性：扩散性和可压缩性。
主要表现在：⑴气体没有固定的体积和形状。
⑵不同的气体能以任意比例相互均匀的混合。
⑶气体是最容易被压缩的一种聚集状态。
2、理想气体方程：nRT PV = R 为气体摩尔常数，数值为R =8.31411--⋅⋅K molJ3、只有在高温低压条件下气体才能近似看成理想气体。
第二节：气体混合物1、对于理想气体来说，某组分气体的分压力等于相同温度下该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。
2、Dlton 分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和。
3、(0℃=273.15K STP 下压强为101.325KPa = 760mmHg = 76cmHg)第二章：热化学第一节：热力学术语和基本概念1、 系统与环境之间可能会有物质和能量的传递。
按传递情况不同，将系统分为： ⑴封闭系统：系统与环境之间只有能量传递没有物质传递。
系统质量守恒。
⑵敞开系统：系统与环境之间既有能量传递〔以热或功的形式进行〕又有物质传递。
⑶隔离系统：系统与环境之间既没有能量传递也没有物质传递。
2、 状态是系统中所有宏观性质的综合表现。
描述系统状态的物理量称为状态函数。
状态函数的变化量只与始终态有关，与系统状态的变化途径无关。
3、 系统中物理性质和化学性质完全相同而与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部分叫做相。
相可以由纯物质或均匀混合物组成，可以是气、液、固等不同的聚集状态。
4、 化学计量数()ν对于反应物为负，对于生成物为正。
5、反应进度νξ0)·(n n sai k et -==化学计量数反应前反应后-，单位：mol第二节：热力学第一定律0、 系统与环境之间由于温度差而引起的能量传递称为热。
热能自动的由高温物体传向低温物体。
系统的热能变化量用Q 表示。
若环境向系统传递能量，系统吸热，则Q>0；若系统向环境放热，则Q<0。
大学无机化学课件完整版
机
化 学
将：bB
nB mA
mB / M B mA
代入：Tf = kf·bB
基
础 教 程
整理得：
MB
kf mB Tf mA
MB
1.86K kg mol -1 0.749g 0.19K 50.0g
147g mol 1
4. 溶液的渗透压
渗透：用一半透膜将溶剂与溶液(或不
同浓度的溶液)分置两侧，溶剂分子通过半
162 mol
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
无
pV = nRT
机 化
2. 确定气体的摩尔质量
学 基
pV nRT
础 教 程
pV m RT M
n m M
M mRT pV
M = Mr gmol-1
3. 确定的气体密度
M mRT
无
pV
机
化 学 基
M RT
p
础
教 程
=0.102 K
无 机
Tb = Tb + Tb (H2O )
化 =0.102 K + 373.15 K
学 基
=373.25 K
础
教
程
稀溶液沸点升高应用：
计算溶质B的摩尔质量。
无 根据：Tb = kbbB
机 化 学
因为： bB
nB mA
mB / M B mBA
基
础
代入上式，整理得：
教
程
MB
k b mB Tb mA
机 化
xB — 溶液中溶质B的摩尔分数。
学
拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发
基 础
非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩
无机化学-气体和溶液
b —— 体积常数。
（2）实际气体分子间有作用力。因此理想压强P为分子碰撞器 壁产生的压强P实际和内层分子作用力产生的压强P内之和。
热力学推导：
令比例系数为a
a —— 引力常数。分子不同时，相互吸引力不同，a不同。
1
范德华方程： ( p+a n2 )(V - nb)=nRT V2
注：范德华方程仍然是近似的
2、道尔顿分压定律：
∑ p总= p1+ p2+ p3 ⋅⋅ ⋅⋅ ⋅ ⋅= pi
§1.2 溶液
§1.2.1 溶液的概念 §1.2.2 非电解质稀溶液的依数性 §1.2.3 胶体溶液
2
§1.2.1 溶液的概念
相： 物理、化学性质均相同的一部分物质，称为一个相。
一个相
纯物质 （同一状态） 以分子、离子、原子形式均匀混合的混合物
在此假想状态下，描述气体性质的物理量 p、V、T、n 之间服从下列关系式：
pV = nRT
理想气体状态方程式
其中： p — 压强（Pa，kPa, atm，mmHg）， T — 温度（K） V — 体积（m3、cm3、L，ml）， n — 物质的量（mol） R —— 气体常数。
在标准状况下，p =101325Pa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
∆p = p* - p = p* - p*xB = p*xA
p* — 纯溶剂蒸气压； p — 溶液蒸气压； xA — 溶质的摩尔分数
稀溶液中，nA << nB ， ∆p = p*xA≈ p*×MB/1000×bA=KbA
当溶剂一定时，MB、p*一定，故p* ⋅MB/1000为一个常数，用K表示。
简明无机化学第一章 气体和稀溶液课件
而理想气体的体积 V =（m － n b） dm3
如图实际气体的体积 V实 = m dm3
V = （m － n b）dm3 V分 = n b dm3
一般关系式为 V = V实 － nb
（2）
p = p实 + （a n ）2 （1）
V
V = V实 － nb
则 R = 8.314 J•mol－1•K－1
从式
R=
pV nT
和
R = 8.314 J•mol－1•K－1
看出 pV 乘积的物理学单位 为 焦耳 （J）
p
Pa N•m－2
V
m3
所以 pV 的单位为 N•m－2•m 3
= N•m
=J
从物理学单位上看 pV 是一种功。
pV R = nT
若压力用 Pa
混合气体的总压为 3 105 Pa
亦有
p总 = pN2 + pO2
道尔顿（Dalton）进行了大量 实验，提出了混合气体的分压定律 —— 混合气体的总压等于各组分 气体的分压之和
p总 = pi i
此即道尔顿分压定律的数学表达式。
理想气体混合时，由于分子间无 相互作用，故碰撞器壁产生的压力， 与独立存在时是相同的。亦即在混合 气体中，组分气体是各自独立的。
由两种或两种以上的气体混合在 一起，组成的体系，称为混合气体。
组成混合气体的每种气体，都 称为该混合气体的组分气体。
显然，空气是混合气体，其中 的 O2，N2，CO2 等，均为空气这 种混合气体的组分气体。
2. 组分气体的摩尔分数
组分气体 i 的物质的量用 ni 表 示，混合气体的物质的量用 n 表示，
无机化学_知识点总结
无机化学（上） 知识点总结第一章 物质存在的状态一、气体1、气体分子运动论的基本理论①气体由分子组成，分子之间的距离>>分子直径；②气体分子处于永恒无规则运动状态；③气体分子之间相互作用可忽略，除相互碰撞时；④气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。
碰撞时总动能保持不变，没有能量损失。
⑤分子的平均动能与热力学温度成正比。
2、理想气体状态方程①假定前提：a 、分子不占体积；b 、分子间作用力忽略②表达式：pV=nRT ；R ≈8.314kPa ·L ·mol 1-·K 1-③适用条件：温度较高、压力较低使得稀薄气体④具体应用：a 、已知三个量，可求第四个；b 、测量气体的分子量：pV=M W RT （n=MW ） c 、已知气体的状态求其密度ρ：pV=M W RT →p=MV WRT →ρMVRT =p 3、混合气体的分压定律①混合气体的四个概念a 、分压：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同体积时的压力；b 、分体积：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同压力时的体积c 、体积分数：φ=21v v d 、摩尔分数：xi=总n n i ②混合气体的分压定律a 、定律：混合气体总压力等于组分气体压力之和；某组分气体压力的大小和它在混合气体中体积分数或摩尔数成正比b 、适用范围：理想气体及可以看作理想气体的实际气体c 、应用：已知分压求总压或由总压和体积分数或摩尔分数求分压、4、气体扩散定律①定律：T 、p 相同时，各种不同气体的扩散速率与气体密度的平方根成反比：21u u =21p p =21M M (p 表示密度) ②用途：a 、测定气体的相对分子质量；b 、同位素分离二、液体1、液体①蒸发气体与蒸发气压A、饱和蒸汽压：与液相处于动态平衡的气体叫饱和气，其气压叫做饱和蒸汽压简称饱和气；B、特点：a、温度恒定时为定值；b、气液共存时不受量的变化而变化；c、物质不同，数值不同②沸腾与沸点A、沸腾：当温度升高到蒸汽压与外界压力相等时，液体就沸腾，液体沸腾时的温度叫做沸点；B、特点：a、沸点的大小与外界压力有关；外界压力等于101kPa时的沸点为正常沸点；b、沸腾是液体表面和内部同时气化的现象2、溶液①溶液与蒸汽压a、任何物质都存在饱和蒸汽压；b、纯物质的饱和蒸汽压只与物质本身的性质和温度有关；c、一定温度下饱和蒸汽压为常数；d、溶液蒸汽压的下降：△p=p纯液体-p溶液=K·m②溶液的沸点升高和凝固点的下降a、定量描述：沸点升高△Tb =Kb·m凝固点下降△Tf =Kf·m仅适用于非电解质溶液b、注意：①Tb 、Tf的下降只与溶剂的性质有关②Kb 、Kf的物理意义：1kg溶剂中加入1mol难挥发的非电解质溶质时，沸点的升高或凝固点下降的度数c、应用计算：i、已知稀溶液的浓度，求△Tb 、△Tfii、已知溶液的△Tb 、△Tf求溶液的浓度、溶质的分子量d、实际应用：i、制冷剂：电解质如NaCl、CaCl2ii、实验室常用冰盐浴：NaCl+H2O→22°CCaCl2+H2O→-55°Ciii、防冻剂：非电解质溶液如乙二醇、甘油等③渗透压a、渗透现象及解释：渗透现象的原因：半透膜两侧溶液浓度不同；渗透压：为了阻止渗透作用所需给溶液的额外压力b 、定量描述：Vant'Hoff 公式：∏V=nRT ∏=VnRT 即∏=cRT ∏为溶液的渗透压，c 为溶液的浓度，R 为气体常量，T 为温度。
无机化学(同济大学)
表1-4 几种溶剂的凝固点和凝固点降低系数
溶剂
Tf*/K
kf/
溶剂
(K·kg·mol-1)
Tf*/K
kf/
(K·kg·mol-1)
水 273.15
1.86
四氯 化碳
305.15
32
乙酸 289.85 3.90 乙醚 156.95 1.8
苯 278.65 5.12 萘 353.5 6.9
通过测量非电解质溶液的凝固点降低，可 计算出溶质B的摩尔质量。
渗透压：阻止溶剂分子通过半透膜进入
溶液所施加于溶液上方的额外压力，称为渗 透压。
= cBRT ——称为van’t Hoff方程
式中：
— 非电解质稀溶液的渗透压力，kPa
cB—B的物质的量浓度， mol·L-1 R — 摩尔气体常数，8.314 J·mol-1·K-1 T — 热力学温度，K 若水溶液的浓度很小，则cB≈bB ，
pB
nBRT V
分压定律： 混合气体的总压等于混合气体中各组分 气体分压之和。 p = p1 + p2 + 或 p = pB
p1
n1RT V
,
p2
n2 RT V
,
p
n1RT V
n2RT V
n1 n2
RT
V
n =n1+ n2+
p
nRT V
分压的求解：
pB
nB RT V
p
nRT V
第一章 气体和溶液
§1.1 气体定律 §1.2 稀溶液的依数性
§1.1 气体定律
1.1.1 理想气体状态方程 1.1.2 气体的分压定律
1.1.1 理想气体状态方程
无机化学第一章
1
1
289 kPa
p总 82.6kPa 289kPa 372kPa
第一章
气体
§1.2 气体分压定律
反应时
O2 2H 2
反应后
2H 2 O
0.150mol 8.314kPa L mol 1 K 1 298K pH 2 3.00L 124 kPa
= 8.314 Pa· 3· -1· -1 m mol K = 8.314 N· mol-1· -1 m· K = 8.314 J· -1· -1 mol K = 8.314 kPa· mol-1· -1 L· K
二、分压定律
pnB pB pxB n
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.
应生成水，剩下过量的氢气，求反应前后气体
的总压和各组分的分压。
第一章
气体
§1.2 气体分压定律
解： 反应前
nO 2 RT pO 2 V 0.100 mol 8.314 kPa L K 1 mol 1 298 K 3.00 L
82.6kPa
0.350mol 8.314kPa L mol K 298K pH 2 3.00L
= 8.314 Pa· 3· -1· -1 m mol K
3 3
= 8.314 N · mol-1· -1 m· K
= 8.314 J· -1· -1 mol K
= 8.314 kPa· mol-1· -1 L· K
第一章
气体
§1.1 理想气体状态方程式
1.1.2 应用
1. 已知任意三个变量求另一个量 pV nRT 2. 确定气体的摩尔质量 m pV RT M 3. 确定的气体密度 m pM RT RT V
无机化学-气体和溶液
1-1 气体
一、理想气体（ideal gas）的状态方程：
（1）分子本身不占体积，分子是具有质量的几何点， （2）分子之间没有作用力, （3）分子之间、分子与容器壁之间的碰撞不造成动能损
失（完全弹性碰撞）。
研究结果表明：在高温（高于273K）、低压（低于数百 kPa）条件下，许多实际气体很接近理想气体。
可见光波长400-700 nm，溶胶直径1-100nm，发生散射。 每一个胶体粒子变成一个小光源，向四周发射与入射 光波长相同的光波。
真溶液粒子太小，光散射微弱，显示不出丁达尔现象。 可用丁达尔现象来区别溶胶和真溶液。
3）电学性质：电泳 电泳——在电场作用下，胶体粒子在分散介质中作定向移动的现象。
Tb = Kb·b
II = bRT
来测定溶质的摩尔质量。只有对摩尔 质量特别大的物质(如血红素等生物 大分子)才采用渗透压法。
●配制等渗透液：渗透现象在许多生 物过程中有着不可缺少的作用，特别 是人体静脉输液所用的营养液(如葡 萄糖液等)都需要经过细心调节以使 之与血液具有同样的渗透压(约 780kPa)，否则血红细胞将遭到破坏。
五、胶体的稳定性与聚沉(coagulation) 1）稳定性： 溶胶具有很大的比表面积，总是有自发聚集成更大颗粒，降低表面能的倾向，
因此，是热力学不稳定体系，但胶体具有相对稳定性。 溶胶相对稳定的原因： 1）布朗运动， 2）胶粒带电， 3）溶剂化作用（扩散层和吸附层离子都水合）——起保护作用。 可用来衡量溶胶的稳定性： 越大，胶粒带电量越多，扩散层厚，溶剂化层也厚，溶胶就越稳定。 2）聚沉： 聚沉：溶胶失去稳定性，相互碰撞导致颗粒变大，最后以沉淀形式析出。
p总
无机化学第一章气体
P理想 = P实际 + a(n/V)2
例题：分别按理想气体状态方程和范德华方程计算 1.50mol SO2在30摄氏度占有20.0L体积时的压力，并 比较两者的相对误差dr。如果体积减少为2.00L，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=0.6803 103kPa ·L2 ·mol-2 b=0.563610-4m3 ·mol-1 =0.05636 L ·mol-1
答：（略）
§1.4 真实气体
真实气体与理想气体的运动状态不同，存在偏 差。
产生偏差的主要原因是： ①气体分子本身的体积的影响； (分子本身有大小、占有体积，有时不能忽略) ②分子间力的影响。
（分子间存在相互吸引力，对器壁压力减小）
理想气体状态方程仅在温度不太低、压力不太高的情
况下适合于真实气体。否则必须对体积和压力进行校正。
即
PBV = nBRT
分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组 分气体分压之和。 p = p1 + p2 +
或
p = pB
n1 RT p1 , V
n 2 RT p2 , V
n1RT n2 RT RT p n1 n2 V V V
n =n1+ n2+
分压定律的应用
例题：用金属锌与盐酸反应制取氢气。在25℃下,用排水
集气法收集氢气，集气瓶中气体压力为98.70kPa（25℃时, 水的饱和蒸气压为3.17kPa），体积为2.50L，计算反应中消
耗锌的质量。
解： T =(273+25)K = 298K
p= 98.70kPa V=2.50L 298K时，p(H2O)=3.17kPa Mr (Zn)=65.39
无机化学第一章
实际气体
高温（>273 K, 0 C） 低压（<几百个kPa）
o
理想气体
1.1.2道尔顿（Dalton） 1.1.2道尔顿（Dalton）分压定律 道尔顿
（一）道尔顿分压定律的要点 （二）道尔顿分压定律的实际应用 （实验室的排气集气） 实验室的排气集气）
道尔顿分压定律的要点
同一温度下 1. 同一温度下，混合气体的总压力等于各组 分气体分压之和。 分气体分压之和。
例6 在291K和101.325KPa下，将2.7L被水蒸气饱和的空气通过 和 下 被水蒸气饱和的空气通过 装有CaCl2的干燥管，测得干燥空气的质量为 的干燥管，测得干燥空气的质量为3.21g，求291K时 装有 ， 时 水的饱和蒸气压。 水的饱和蒸气压。
［解］
∵
V(干燥空气)
pV =
m RT M mRT 3.21 × 8.315 × 291 = = Mp 29 × 101.325
= 2.643 L T不变 又∵ pV = nRT 而这时 n、T不变 ∴ p1V1=p2V2
p( 水蒸气) =
=
p2=p1–p(水蒸气 水蒸气) 水蒸气
101.32 × ( 2.7 − 2.643) 2.7
p1 × (V2 − V1 ) V2
= 2.14 kPa
§1-2
溶
液
分散系 (自学 自学) 自学
［解］
P(H ) = P–P(H O) = 101.325 - 3.17 = 98.155kPa ∵ pV = nRT ∴ n(H ) = p(H )V/RT
2 2 2 2
= 98.155×0.25/8.315×298 × × = 9.90×10-3 mol × 又∵ pV = nRT 而这时 n、T不变 不变 ∴ p1V1 = p2V2
无机化学试题(含答案)
无机化学试题第一章气体填空题：1、某广场上空有一气球，假定气压在一日内基本不变，早晨气温15℃时，气球体积为25.0L；中午气温为30℃，则其体积为 26.3 L；若下午的气温为25℃，气球体积为 25.9 L。
2、某真空集气瓶的质量为134.567g。
将一温度为31℃，压力为98.0 kPa的气体充入其中，然后再称其质量为137.456g，则该气体的质量m＝ 2.889g。
如果集气瓶中装满31℃的水，其总质量为1067.9g(该温度下水的密度为0.997g·mL-1)，集气瓶的容积为0.936 L;该气体的密度ρ＝ 3.09 g.·L-1，摩尔质量M＝79.6g·moI-1。
3、恒定温度下，将1.0L 204kPa的氮气与2.0L 303kPa的氧气充入容积为3.0L的真空容器中，则p(N2)＝ 68 kPa; p(O2)＝ 202 kPa; 容器内的总压力p＝270 kPa。
4、在温度T时，在容积为c L的真空容器中充入氮气和氩气。
容器内压力为a kPa，若p(N2)＝b kPa, 则p(Ar)＝ a-b kPa; N2和Ar的分体积分别为 bc/aL和 (a-b)c/a L; n(N2)＝ bc/RT mol，n(Ar)＝ (a-b)c/RT mol。
5、在相同温度、压力、体积下，两种气体的摩尔质量分别为M1和M2(M1＞M2)。
试比较：n1 = n2, m1> m2; Ēk,1= Ēk,2; v1< v2; ρ1>ρ2。
若体积增大，温度、压力保持不变，则ρ1, ρ2都不变。
选择题：1、一定温度下，某容器中含有相同质量的H2，O2，N2与He的混合气体,其中分压最小的组分是………………………………………………………………( B )(A)N2 (B)O2(C)H2(D)He2、某温度下，一容器中含有2.0mol O2，3.0mol N2及1.0mol Ar。
《无机化学》第一章
=
pM RT
=m/V
（gＬ-1）
§1.1 道尔顿(Dalton)分压定律
一、道尔顿分压定律
组分气体： 理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。
分压：
组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体 积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。
T混, P混, V混，n混 T混 = TA = TB = TC
TB, PB, VB，nB
V混 = VA = VB = VC
n混 = nA + nB + nC
P混 , PA, PB, PC 之间的关系
？
John Dalton 1766~1844
1801年道尔顿通过实验发现，混合气体 的总压力等于各组分气体的分压力之和。 这就是道尔顿分压定律。
如果用p1，p2……表示气体1，2… …的分压力， p 代表总压力，则道尔顿分压定律可以表示为： p = p1 + p2 + 或 p = pi
答案：1B, 2A, 3D, 4C, 5C
5.
p xi p
x i 组分气体i的摩尔分数
道尔顿分压定律的另一种表达形式。
* 只有理想气体才严格遵守道尔顿分压 定律，实际气体只有在低压和高温下才 能近似适用。
例1-2: 某容器中含有NH3、O2 、N2三种气体 的 混 合 物 。 取 样 分 析 后 ， 其 中 n(NH3) = 0.320mol ， n(O2) = 0.180mol ， n(N2) = 0.700mol。混合气体的总压p=133.0kPa。试计 算各组分气体的分压。
C2H4(g) + 3O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(g) 完全反应。再让容器恢复到原来的温度和压力。则容器 的体积为 A. V B. 4/3 V C. 4V D. 2V
大学无机化学课件完整版课件
教 程
p(H2) = 0.10×600kPa = 60 kPa
§1.2 稀溶液的依数性
无
机 化
1.2.1 溶液的浓度
学
基 础
1.2.2 稀溶液的依数性
教
程
1.2.1 溶液的浓度
1. 物质的量浓度
cB
nB V
,单位：mol L1
无 机 化
2.
质量摩尔浓度
bB
nB mA
,单位：mol kg 1
1.1.2 气体的分压定 律
组分气体：
理想气体混合物中每一种气体叫
无 做组分气体。
机
化 分压：
学
基
组分气体B在相同温度下占有与
础 教
混合气体相同体积时所产生的压力，叫做
程 组分气体B的分压。
pB
nBRT V
分压定律：
混合气体的总压等于混合气体中各
组分气体分压之和。
无
p = p1 + p2 +
化 5 0.8719 40 7.3754 80 47.3798 学 10 1.2279 50 12.3336 90 70.1365
基
础 20 2.3385 60 19.9183 100 101.3247
教
程 * 同一种液体，温度升高，蒸气压增大 。
* 相同温度下，不同液体蒸气压不同；
无
1. 乙
机
醚
pB p
xB
VB V
B
,
pB B p
例1-3：某一煤气罐在27℃时气体
的压力为600 kPa ，经实验测得其中CO和H2
的体积分数分别为0.60和0.10。计算CO和H2
无机化学第二版第1章习题及参考答案
第1章习题参考答案1-1气体的基本特性有哪些？如何理解这些特性？答：气体的基本特性是扩散性和可压缩性。
气体分子具有较高的动能，不停地进行热运动，将气体引入到容器中，它的分子立即向各方扩散；气体的密度很小，分子之间的空隙很大，分子间的作用力较弱，所以气体可以压缩。
1-2 何谓理想气体？在什么条件下，真实气体的行为接近理想气体？怎样理解？答：理想气体是人为假定的一种气体模型，主要包括以下几点：①分子是有质量但不占有体积的几何质点；②分子之间没有作用力；③分子之间的碰撞及分子与器壁的碰撞都是完全弹性的，没有动能的损失。
在高温和低压条件下，真实气体的行为接近理想气体。
在高温时分子的动能远大于因分子间力产生的势能，分子之间作用力可以忽略；低压条件下气体分子间的距离很大，气体分子自身的体积与气体的体积相比可以忽略不计。
所以在高温和低压条件下，真实气体的行为接近理想气体。
1-3有两个体积相同的球形容器，内充N2气，中间有连通管，其体积可忽略不计。
当把两球同时浸于沸水(373K)中，球内压力为101 kPa。
若将其中一个球仍浸在沸水中，另一球浸入冰水(273K)中，此时球内压力应是多少？解：设每个球的体积为V，N2气的物质的量为n mol，则当两球都在沸水中时有：101kPa×(2V) =nR×373 (1)一球在沸水中，另一球在冰水中，两球平衡时压力为p，在沸水中有n1mol N2，而在冰水中有n2mol N2，则n1＋n2= n，n1373 = n2273，373/273=n2/n1p(2V) = n1R×373＋n2R×273=n1R×373＋n1R×373即p(2V) = 2n1R×373 (2))2()1(得：18.1)2733731(21)1(2122kPa101121211=+=+=+==nnnnnnnpp= 85.6 kPa1-4 在300 K 、3.03975×106 Pa 时，一气筒含有480 g 的氧气，若此筒被加热到373 K ，然后启开活门（温度保持不变）一直到气体压力降低到1.01325×105 Pa时，问共放出多少克的氧气？解：容器的体积V 不变，设最终筒内剩余O 2为m 2 g ：由111RT M m V p =、222RT M m V p = 122121T p T p m m = 则 300KPa 1001325.1373K Pa 1003975.3g 480562⨯⨯⨯⨯=m m 2 =12.9g 放出氧气为：467.1g g 9.12g 48021=-=-=∆m m m1-5在273.15 K 和1.01325×105 Pa 压力下，测得某气体的密度为1.340 g·L -1，在一实验中测得这种气体的组成是C 79.8%和H 20.2%。
大学无机化学第一章
3. 蒸气压的计算
1 蒸气压的对数与 T 的直线关系:
2.00
32/37
lg p = A/T + B A = - (ΔHvap)/2.303R
1.00
ΔHvap 为气体的摩尔 蒸发热
0.00 2.6 3.0 3.4 3.8
1 × 103/K-1 T
3. 蒸气压的计算 （描述气-液平衡）
克拉佩龙-克劳修斯Clapeyron-Clausius 方程:
36/37
11/37
1.1.2 气体分压定律 理想混合气体： 几种气体混合后不发生化学反应、分 子间相互作用力以及分子本身所占体积可 以忽略时，称理想混合气体。 分压： 恒温条件下，混合气体中每一组分气 体单独占有整个混合气体容积时所产生的 压力，称该组分气体的分压。
分压定律
混合气体的总压等于混合气体中各组分 气体分压之和。 p = p1 + p2 + ⋅⋅⋅ 或 p = ∑ pi
27/37
2. 液体的气化：蒸发 与 沸腾
28/37
蒸发: 液体表面的气化现象叫蒸发（evaporation)。
分子的 动能： 红色：大 黑色：中 蓝色：低
a
b
吸热过程
沸腾
带活塞容器， 活塞压力为 P
当温度升 高到蒸气 压与外界 气压相等 时，液体 就沸腾， 这个温度 就是沸点。 沸点与外界压 力有关。外界 压力等于101 kPa (1 atm)时 的沸点为正常 沸点，简称沸 点。 沸腾是在液体的表 面和内部同时气化。
64.04g × 0.164mol m(NH4NO2) = 1mol
= 10.5 g
思考
A、B两种气体在一定温度下，在一容器 中混合，混合后下面表达式是否正确？
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无机化学第一章气体
p1
n1 RT V
,
p2
n2 RT V
,
pn 1 V R T n 2 V R T n 1n 2 R VT
n =n1+ n2+
p
nRT V
无机化学第一章气体
分压的求解：
pB
nB RT V
p
nRT V
pB p
nB n
xB
pB
nB n
规律：各组分气体分别遵循理想气体状态方程。 即： PVB = nBRT
分体积定律：混合气体的总体积等于混合气体中
各组分气体的分体积之和。
V = V1 + V2 +
或
V = VB
无机化学第一章气体
V n1RT n2 RT
p
p
n1
n2
RT
p
nRT p
VB V
nB n
B
—称为组分B的体积分数
pB p
xB
VB V
B
,
VB B V
结论：某组分气体的分体积等于混合气体的总体 积和该组分气体的体积分数(摩尔分数)的乘积。
Zn(s) + 2HCl ZnCl2 + H2(g)
65.39g
1mol
m(Zn)=?
0.0964mol
m(Zn) =
65.39g 0.0964mol 1mol
= 6.30g
答：（略）
无机化学第一章气体
*1.2.2 分体积定律
分体积： 混合气体中某一组分B的分体积VB是该组
份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力 时所占有的体积。
pxBp
x B 组分B的摩尔分数
结论：某组分气体的分压等于混合气体的总压 和该组分气体的摩尔分数的乘积。
无机化学第一章气体
例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的混合物。取样
分 析 后 ， 其 中 n(NH3)=0.320mol ， n(O2)=0.180mol ， n(N2)=0.700mol。混合气体的总压p=133.0kPa。试计算各组 分气体的分压。
气、液、固三种，此外还有液晶、等离子体、流变 相等。各自有其特点，可在一定条件下相互转化，气体最 简单。
气体的最基本特征：
具有可压缩性和扩散性
无机化学第一章气体
一、理想气体和真实气体
符合下面两条假定的气体，叫做理想气体： （1） 气体分子的自身体积可以忽略，分子可看成有 质量的几何点。 （2） 分子间的作用力可以忽略，分子与分子之间、 分子与器壁之间的碰撞，可认为是完全弹性碰撞 —— 无动能损失。
Avogadro 定律 p，T 一定时 V n
nT 综合以上三式，得 V p
无机化学第一章气体
以 R 做比例系数，比例式 V
nT p
nRT V= p
则变成等式
得
pV = nRT
此式即为理想气体状态方程。
若压力 p 的单位为 Pa，体积 V 的单位为 m3，温度 T 的单 位为 K，物质的量 n 的单位为 mol ，
解： T =(273+25)K = 298K p= 98.70kPa V=2.50L
298K时，p(H2O)=3.17kPa Mr (Zn)=65.39
(98.70 3.17)kPa 2.50L
n(H2) = 8.314J K -1 mol-1 298K
=0.0964mol
无机化学第一章气体
p(N2)= p - p(NH3) - p(O2) = (133.0 - 35.5 - 20.0)kPa = 77.5kPa
答：（略）
无机化学第一章气体
分压定律的应用
无机化学第一章气体
例题：用金属锌与盐酸反应制取氢气。在25℃下,用排水
集气法收集氢气，集气瓶中气体压力为98.70kPa（25℃时, 水的饱和蒸气压为3.17kPa），体积为2.50L，计算反应中消 耗锌的质量。
无机化学第一章气体
1.2.1 分压定律
组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组 分气体。
分压：组分气体B在相同温度下占有与混合气体相 同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。
规律：各组分气体分别遵循理想气体状态方程。
即 PBV = nBRT 分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组 分气体分压之和。
则 R = 8.314 J•mol－1•K－1
R 称为摩尔气体常数。
无机化学第一章气体
问题：R取值受哪些因素影响？分别取何值？
R ---- 其值和单位随P、V的单位而异，但一般取值为 R = 8.314 kPa L mol-1 K-1 = 8.314 Pa m3 mol-1 K-1 = 8.314 J mol-1 K-1
M mRT pV
M RT
p
=m/V
pM = RT
密度（ρ）的单位：
当 P—kPa、M—g/mol、T—K R—JK-1mol-1 = Pa m3 K-1mol-1 = kPa L K-1mol-1
则 ρ— g/L
无机化学第一章气体
§1.2 气体混合物
1.2.1 分压定律 *1.2.2 分体积定律
无机化学第一章气体
1.1.2 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
pV = nRT
用于温度不太低，压力不太高的实际气体。
2. 确定气体的摩尔质量
pVnRT
n m M
pV m RT M
M mRT pV
M = Mr gmol-1
无机化学第一章气体
Mr — 分子量
3. 确定气体的密度
无机化学第一章气体
在低压高温下，真实气体气体分子自身的体积远远小 于气体占有的体积；分子间的平均距离相当大，分子间作 用力比较小。
低压下高温的真实气体很接近理想气体。 故理想气体的这种假定是有实际意义的。
无机化学第一章气体
二、理想气体状态方程
Boyle 定律 n，T 一定时 V 1/p
Charles 定律 n，p 一定时 V T
第一篇 化学反应原理
第一章 气 体
§1.1 理想气体状态方程 §1.2 气体混合物 *§1.3 气体分子运动理论 §1.4 真实气体
无机化学第一章气体
§1.1 理想气体状态方程
1.1.1 理想气体状态方程 1.1.2 理想气体状态方程的应用
无机化学第一章气体
1.1.1 理想气体状态方程
物质通常的聚集状态：
解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2) = 0.320mol+0.180mol+0.700mol =1.200mol
p(N3H )nN n3H p
0.32013.03kPa35.5kPa 1.200
无机化学第一章气体
p(O2)n(O n2) p
0.180133.0kPa20.0kPa 1.200