理想气体状态方程式知识讲解

=131g
§1.2 气体混合物
1.2.1 分压定律 1.2.2 分压定律的应用 *1.2.3 分体积定律
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。
pB
nBRT V
分压定律：
第一章 气 体
§1.1 理想气体状态方程式 §1.2 气体混合物 * §1.3 气体分子运动论 §1.4 真实气体
§1.1 理想气体状态方程式
1.1.1 理想气体状态方程式 1.1.2 理想气体状态方程式的应用
气体的最基本特征：
具有可压缩性和扩散性
理想气体
物理模型
人们将符合理想气体状态方程 式的气体，称为理想气体。
=1.12.0200m0ol
0.320 133.0kPa 35.5kPa
p(NH3 )
n
nNH3
p
pO2
nO2
n
p
0.180 35.5kPa 20.0kPa 0.320
p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa
1.2.2 分压定律的应用
x B B的摩尔分数
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。
解：n= n（NH3）+n（O2）+n（N2） =0.320mol+0.180mol+0.700mol
理想气体分子之间没有相互吸 引和排斥，分子本身的体积相对于 气体所占有体积完全可以忽略。
1.1.1 理想气体状态方程式
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K
n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
R
pV nT
的大气共同产生。海面上的空气压力为
760mmHg，则
p=g hw+
6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
6mol
9mol
Mr(NaN3)=65.01
P=748mmHg=99.73kPa T=298K
m(NaN3)=390.06g m(NaN3)=？
V(N2)=223.6L V(N2)=75.0L
m(NaN3)=
390.06g 75.0L 223.6L
2. 气体摩尔质量的计算
n m M
pV nRT
pV m RT M
M mRT pV
M = Mr gmol-1
3. 气体密度的计算
M mRT pV
=m/V
M RT
p
= pM RT
有关气体体积的化学计算
例:为了行车的 安全，可在汽 车中装备上空 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，所用的氮气是由叠氮化钠与三氧化二铁 在火花的引发下反应生成的。总反应是：
101325Pa 22.414 103 m3
1.0mol 273.15K
8.314 J mol 1 K 1
R=8.314 kPaLK-1mol-1
1.1.2 理想气体状态方程式的应用
1. 计算p，V，T，n四个物理量之一。
应用范围： 温度不太低，压力不太高的真实 气体。
pV = nRT
6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
在25℃。748mmHg下，要产生75.0L的 N2，计算需要叠氮化钠的质量。 解：
根据化学反应方程式所显示出的n （NaN3） 与 n（N2） 的 数 量 关 系 ， 可 以 进一步确定在给定条件下，m（NaN3） 与V（N2）的关系。
B
V
n1RT p
n2 RT p
n1 n2
V nRT
RT p
p
VB V
nB n
B
B 称为B的体积分数
pB p
xB
VB V
B
pB B p
例题 氧是人类பைடு நூலகம் 持生命的必需气体 ，缺氧生命就会死 亡，过剩的氧会使 人致病，只有在氧 气的分压维持21kPa 才能使人体维持正 常代谢过程。在潜
水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气
0.164mol
m(NH4NO2)=
64.04g 0.164mol 1mol
=10.5g
*1.2.3 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。
VB
nB RT p
VB
nB RT p
V = V1 + V2 +
或 V VB
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
pB p
nB n
xB
pB
nB n
p
xB p
例题: 可以用亚硝酸铵受热分解的方法 制取纯氮气。反应如下：
NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g) 如果在19℃、97.8kPa下，以排水集气法在 水面上收集到的氮气体积为4.16L，计算消 耗掉的亚硝酸铵的质量。
解： T=（273+19）K=292K p=97.8kPa V=4.16L
292K 时，p（H2O）=2.20kPa Mr (NH4NO2)=64.04
(97.8 2.20)kPa 4.16L n(N2)= 8.314J K-1 mol -1 292K
=0.164mol NH4NO2(s) 2H2O(g) + 64.04g
m(NH4NO2)=?
N2(g) 1mol
（He在血液中溶解度很小，N2的溶解度大，可使人得气栓病）
某潜水员潜至海水30m处作业，海水的密度 为1.03gcm-3，温度为20℃。在这种条件下，若 维持O2、He混合气中p(O2)=21kPa氧气的体积分 数为多少？以1.000L混合气体为基准，计算氧
气的分体积和氮的质量。（重力加速度取
9.807m/s2） 解：T=（273+20）K=293K 海水深30m处的压力是由30m高的海水和海面