无机化学 宋天佑版 化学基础知识资料

RT PV 总
Vi V总
RT
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⑵分压定律：
分压：一定温度下，混合气体中的某种气体 单独占有混合气体的体积时所呈现的压强。
O2 + N2
O2+N2
T、PV1 、混P =合气P1体+的P2总+T压、等P V于2或、混P合=气体P中i 各T=组、P分1+V气P、体2P分总压之和。
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实际气体在低压(＜101.325kPa)和高温(＞ 0℃)的条件下，接近理想气体。
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等压变化(盖·吕萨克定律）: 恒压条件下，气体的体积与其温度成正比。V∝T
等温变化（玻意耳定律）： 恒温条件下，气体的体积与压强成反比。 PV = C
由此： 一定量气体P，V，T之间有如下关系 PV/T = C
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气液两相平衡时液相表面蒸气的分压即为该液
体的饱和蒸气压。温度一定，水的分压（饱和 蒸气压）为定值。
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例.温度为18 C，室内气压计指示为753.8 mmHg， 某同学在实验室用排水法收集到0.567 L 氢气。用 分子筛可以除去气体中的水分，得到干氢气。请 计算同样条件下干氢气的体积和物质的量。（已 知：PH2O(18 C) = 15.477 mmHg)
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例2.实验室用金属钠与氢气在高温下反应制备 NaH。反应装置中的空气需用无水无氧的氮气 置换。氮气由氮气钢瓶提供，该钢瓶体积为50 L，温度25 C，压力为15.2 MPa.
请计算钢瓶中气体的物质的量和质量；
若将反应装置用氮气置换5次后，钢瓶压力下 降为13.8 MPa.计算在25 C 、0.1 MPa下，平均 每次消耗氮气的体积。
O2 + N2
O2+N2
VT 1、混P、合气体总体VT 2积、VP总、=各组分气体VT的1+分V体2、积PV、i之和 V总=V1+V2+V3+V4······Vi
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体 积 分 数 ： i
||
Vi V总
摩 尔 分 数 ： i
ni n总
证 明 ： i
ni n总
Vi V总
PVi
i
ni n总
PV=mRT/M
PM= ρRT(密度的单位是 g/L)
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例1.一敞口烧瓶中盛有空气，欲使其量减 少四分之一，需把温度从288K提高到多 少？
解：依据 PV=nRT,由题意知，P、V恒定， 容器内物质的量减小为原来的四分之三.
n1RT1 =n2RT2 n1/n2=T2/T1 4/3= T2/288 T2=384K
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2-1-2 气体混合物
气体的最基本特征：可压缩性和扩散性
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。 各组分气体的相对含量可用分体积Vi、分 压Pi或摩尔分数xi等表示。
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⑴ 分体积、体积分数、摩尔分数（补充）
分体积：指相同温度下，组分气体具有和混 合气体相同压力时所占体积。
气压计指示的空气压强,是氢气和水蒸汽的压强和 PT;排水收集的为湿润氢气,其体积VT=0.567L。
湿润氢气的分压PH2应从气压计读数中扣除此温度
下水蒸汽的饱和蒸汽压.欲求的是去掉水蒸汽后氢
气的体积，即分体积VH2.
PH2 VT=PTVH2
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2-1-3 真实气体
PV
H2
O2 理想气体
m
CO2
PVm=RT P
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实际气体与理想气体产生偏差：
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理想气体状态方程 PV = nRT
在STP下，P = 101325 Pa, T = 273.15 K
n = 1.0 mol时, Vm= 22.414×10-3 m3 R = 8.314 Pam3K-1mol-1
另一单位制：atm, L, mol, K
R=0.08206 atm·LK-1mol-1
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p1
n1RT V
,
p2
n2 RT V
,
p
n1RT V
n2 R T V
n1
n2
RT
V
PiV=niRT
P总V=n总RT
Pi P总
ni n总
i
Pi iP总
分压定律
注意：在PV=nRT公式中，不能同时代入分体Байду номын сангаас 和分压。
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例：潜水员携带的水下呼吸器中充有氧气和氦 气的混合气体。将25 C，0.10 MPa的46 L O2和 12 L He充入体积为5.0 L的储罐中。请计算该温 度下储罐中两种气体的分压和混合气体的总压。
单位换算1atm=101.325kPa=760mmHg
1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m3
1m=102cm=103mm=106um=109nm=1012pm
n=m/M ρ=m/V C=n/V
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阿佛加得罗定律： 相同温度和压力下，相同体积的不同气体均含有
相同数目的分子。 标准条件(standard condition,或标准状况） 101.325kPa和273.15K（即0℃）--STP 标准条件下1mol气体:
第2章 化学基础知识
2-1 气体
§2-1-1 理想气体状态方程 §2-1-2 气体混合物 §2-1-3 真实气体 §2-1-4 气体分子动理论
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§2-1 气体
2-1-1 理想气体状态方程及应用
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体积可以忽略（具有 质量的几何点）。
粒子数NA=6.02×1023mol-1 体积 Vm=22.4141×10-3m3
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理想气体状态方程的应用
推导出气体密度ρ与P，V，T之间的关系。(设气体 质量为m,摩尔质量为M）
ρ= m/V, n = m/M 代入PV = nRT 注意单位的使用,R用8.314, P、V、T、n均为国际单位, 也可以P以kPa,V以L做单位,此时考虑n=m/M
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例2.Page4
(1)解：依据 PV=nRT, 15.2×106×50×10-3=n×8.314×298 n=307 mol m=307×28= 8589 g (2)解:置换5次后,钢瓶压力降低为13.8MPa, 此时钢瓶内的气体物质的量 n’= 278.5 mol 即排出的N2=28.5 mol 每次排出的气体体积由PV=nRT得到.