普通化学原理第二章优秀课件

Boyle定律 (1662)：(恒温过程)
Robert Boyle的J型玻璃管恒温气体压缩实验结果：
p 1 V
pV = constant
即：温度恒定时，一定量气体的压力和它的体积的乘积为 常数。
用J型管测定恒温下的p V关 系
Charles (1787)－Gay-Lussac (1802)定律 ：(恒压过程)
pV= nRT= (m/M)RT 所以 M= (m/V)(RT/p)= ρ(RT/p)= [0.899 g.dm-1×8.31 kPa.dm3.mol-1.K-1 × 273+80）K] / 15.6 kPa= 169 g. mol-1
已知相对原子质量： Xe-131, F-19, 所以 131+ 19x= 169, x= 2
压力恒定时（不太大），一定量气体的体积与它的热力学温度成正比；
或恒压时，一定量气体的体积与温度的商值是恒量。即
VT V=bT
Vt/V0=(t+273)/273 热力学温标概念的引出
热力学温标概念的引出 将一定量的气体在沸水（100ºC)中的体积V100, 与冰水（0ºC)的 体积V0，相比增加37%。
火
火焰是一种状态或现象，是可燃物与 助燃物发生氧化反应时释放光和热量 的现象。
单纯的说成固体或者气体都不合理的。
在物质变为气态以后，如果从外界继续得到能量，到一定程度后， 它的粒子又可以进一步分裂为带负电的电子和带正电的离子，即 原子或分子发生了电离。电离使带电粒子浓度超过一定数量（通 常大约需千分之一以上）后，气体的行为虽然仍与平常的流体相 似，但中性粒子的作用开始退居到次要地位，带电粒子的作用成 为主导的，整个物质表现出一系列新的性质。像这样部分或完全 电离的气体，其中自由电子和正离子所带的负、正电荷量相等， 而整体又呈电中性，行为受电磁场影响，称为“等离子体”。
相关单位换算： 1 Pa = 1 Nm2 1 bar = 1105 Pa = 100 kPa 1 atm = 760 mmHg = 1.010325105 Pa 101 kPa 0.1 Mpa 1 kPadm3 = 1 J = 0.239 cal 1 cal = 4.184 J
英国化学家波义耳 (1627-1691)
这种氟化氙的分子式是XeF2。
2.1.2 气体实验定律 (1) 气体化合体积定律 (Gay-Lussac, 1808)
在恒温恒压下，气体反应中各气体的体积互成简单整
数比。
道尔顿原子论无法解释
导致引出分子的概念
H2 + Cl2 2HCl 2H2 + O2 2H2O
11 2
21
2
Avogadro假说(1811)与分子概念的提出
Hale Waihona Puke Baidu
理想气体状态方程 (The Ideal Gas Law)：
pV ＝ nRT（ 形式简单，变量多，适用范围广）
式中 p：压力 (压强，Pa或kPa);
V：体积(dm3或cm3)
n：气态物质的量 (摩尔，mol); R：摩尔气体常数，或叫普适
气体恒量
摩尔气体常数 R
R = pV = 0.082057 L atm mol1 K1 nT = 8.3145 m3 Pa mol1 K1 = 8.3145 J mol1 K1
2.1 理想气体及相关定律
2.1.1 理想气体的概念及理想气体状态方程
理想气体的概念：温度不太低，压力不太高的稀薄气体。 两点基本假设：
(1) 分子间距离很远，相互作用力可忽略不计； (2) 分子自身的体积很小，与气体所占体积相比，可忽略不计。
显然，理想气体并不存在。但当气压趋近于零时，可无限接近理想气体。
（V100- V0 ）/V0=0.366= 100/273
（Vt- V0 ）/V0= t/273
Vt/V0= 1+ t/273 V/T= constant
T: 热力学温标， T/K= t/ºC + 273.15 K: 温标单位
11
Clapeyron方程
19世纪，法国科学家Clapeyron综合波义耳定律和Charles定律，把 描述气体状态的3个参量p, V, T归并于一个方程式。
普通化学原理第二 章
第二章 气体 习题
2.1
2.2
2.3 2.4 2.5 2.6
第三章 相变•液态 习题
3.1
3.2 3.3
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基本方法是：将从p1, V1, T1 到p2, V2, T2的过程分解为2个步骤： (1) 等温变化：从p1, V1, T1 到p2, V’, T1 (2) 等压变化：再从p2, V’, T1到p2, V2, T2 然后分别利用上述定律，通过V’将二者结合起来，即可得到
p1V1/T1 = p2V2/T2 = 恒量
到19世纪末，人们才普遍使用现行形式的理想气体状态方程式，也 叫Clapeyron方程
pV ＝ nRT
应用：相对分子量的测定
惰性气体氙与氟能形成多种氟化氙XeFx。实验测定在 80ºC， 15.6KPa时，某氟化氙样品的密度为0.899g.dm-1. 试 确定分子量。
应用：相对分子量的测定
惰性气体氙与氟能形成多种氟化氙XeFx。实验测定在80ºC， 15.6KPa时，某氟化氙样品的密度为0.899g.dm-1. 试确定分子 量及分子式。 解 求出摩尔质量，即可确定分子式 设氟化氙的摩尔质量为M，密度为ρ （g.dm-3), 质量为m (g), R应选用 8.31kPa.dm3.mol-1.K-1。
物质的状态
特殊条件下： 等离子体（宇宙空间） 玻色-爱因斯坦冷凝体 (1995) 费米冷凝体 (2003)
➢与温度和压力条件有关 ➢分子间的距离不同 ➢分子间的作用力不同
固态
液态
气态
在通常的温度和压力条件下
气体或气态物质研究
重要性： 1. 相对分子量的测定 (定性到定量的过渡）； 2. 分子的概念 3. 深化了对原子结构的认识（氢光谱）； 4. 实用价值（气体计量，真空测量，气态物质的 分离和提纯）。