大学无机化学课件 第一章
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第一章 物质及其变化
第一节 物质的聚集状态
第二节 化学反应中的质量关系和能量关系
第一节 物质的聚集状态
内容要点
本节讨论了气体、液体、固体的基本性质，描 述了气体性质各物理量压力P、体积V、温度T之间 的定量关系。重点内容是：理想气体状态方程式和 分压定律的应用。
一、气体 1. 理想气体状态方程式
=101.3 kPa×0.600=60.8 kPa
P(H2)=P(总)×
=101.3 kPa×0.100=10.1 kPa
3 3 3 P ( H ) V ( 总 ) 10 . 1 10 Pa 1 . 00 10 m 2 (2) n(H2)= = RT 8.314J m ol1 K 1 300K
m( H 2 ) RT (2) P(H2)V= n(H2)RT = M (H 2 )
P( H 2 )VM ( H 2 ) M(H2) = RT
9.54 103 Pa 0.00250 m 3 2.02g m ol1 = 8.314J m ol1 K 1 298K
=0.194g
① P, n 恒定，则为盖· 吕萨克(Ｇay-Lussac)定律 ：V1/T1 = V2/T2 ② T, n 恒定，则为波意耳 (Boyle) 定律：P1V 1= P2V 2 ③ V, n 恒定：则为查理 (Chuurle) 定律：P1/T1 = P2/T2 ④ T, P 恒定：则为阿佛加德罗(Avogadro) 定律：V1/ V2 = n1/ n2
101.325 ×103Pa × 22.414 × 10-3m3 1.000mol × 273.15K
Pa ·m3 ·mol-1 ·K-1 kPa ·L ·mol-1 ·K-1 Pa ·L·mol-1 ·K-1
2. 理想气体状态方程式的运用
（1）理想气体状态方程式几种特殊情况的应用：
PV = n R T
3. 理想气体状态方程式的其它运用 （１）求分子量（摩尔质量）M
PV =nRT =(m/M) RT
（２）求密度（r)
r = m/V
r = P(m/n)/(RT)
P(m/r) = nRT
M= m/n
r = (PM)/(RT)
4. 混合气体分压定律
(1)分压的概念
分压力：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，成为该组分气体的分压力。 P总= PA+ PB （T，V恒定）
T、V
nA
nB P总
PA
PB
n A RT PA = V
n B RT PB = V
n总 RT (n A n B )RT P总 = = V V
PA nA nA = = P总 n A nB n总
或
nA PA = P总 n总
nB 同理 PB = P 总 n总
(2).分体积的概念 所谓某气体的分体积是指和混
= 76.8 Pa
P总 = P(H2)+P(H2O) +P(H2O)= (640+256+76.8) Pa = 973 Pa
例2 :（P3）用锌与盐酸反应制备氢气:
Zn(s) + 2H+ = Zn + H2(g),如果在25℃时用排水
法收集氢气,总压为98.6 kPa (已知25℃时水的饱和
蒸气压为3.17kPa).体积为2.50×10-3 m3.求:
=
4.00×10-3 mol
60.8 103 Pa 1.00 103 m 3 = 8.314J m ol1 K 1 300K
P(CO )V (总) n(CO)= RT
=2.40×10-2 mol
3 3 3 101 . 3 10 Pa 0 . 100 10 m 或n(H2）＝ P( H 2 )V (总) = 8.314J m ol1 K 1 300K RT
合气体具有相同温度（T）和相同压
力（P总）时该气体所占的体积。
T P
nA
nB
VA
VB
V总 = VA VB
n A RT VA = P总
（T，P恒定）
n B RT VB = P总
VA VB P总= P
V总
n总 RT V总 = P总
nA VA PA = P总 = P总 n总 V总
例1 （P3）：在0.0100 m3容器中含有2.50×10-3 mol
H2, 1.00×10-3 mol He 和 3.00×10-3 mol Ne，在
35℃时总压为多少?
n( H 2 ) RT 解: p(H2) = V 3 1 1 2.5010 m ol 8.314J m ol K (273 35) K = 3 0.010m
= 640 Pa
n( He ) RT p(He) = V 3
= 256 Pa
1.00 10 m ol 8.314J m ol1 K 1 (273 35) K = 0.010m 3
n( Ne) RT p(Ne) = V
3.00 104 m oL 8.314J m ol1 K 1 (273 35) K = 0.010m 3
例３:在27℃,101.3 kPa下,取1.00L混合气体进行分析,
各气体的体积分数为:CO 60.0%,H2 10.0%, CO和H2的物质的量. 其他 气体为30.0%.求混合气中:(1) CO和H2的分压;(2)
解:(1) 根据式(1-5)
P(CO)=
V (CO) P(总)× V总
V (H 2 ) V总
(1) 理想气体的假定： 分子不占有体积 分子间作用力忽略不计 (2) 理想气体状态方程
PV = n R T
压 体 力 积 摩 气 温 尔 体 度 数 常 数
（T为热力学温度）
适用于：高温、低压时的真实气体
注：R 的取值随压力、体积单位的变化而不同
pV = R= nT
8.314 8.314 8314
（1）试样中氢的分压是多少?
（2）收集到的氢的质量是多少?
解:(1) 用排水法在水面上收集的气体为被水蒸气饱 和了的氢气, 试样中水蒸气的分压为3.17 kPa, 根据 分压定律:
P总 = P(H2) + P(H2O)
P(H2) = P总- P(H2O) = (98.6-3.17) kPa = 95.4 kPa
第一节 物质的聚集状态
第二节 化学反应中的质量关系和能量关系
第一节 物质的聚集状态
内容要点
本节讨论了气体、液体、固体的基本性质，描 述了气体性质各物理量压力P、体积V、温度T之间 的定量关系。重点内容是：理想气体状态方程式和 分压定律的应用。
一、气体 1. 理想气体状态方程式
=101.3 kPa×0.600=60.8 kPa
P(H2)=P(总)×
=101.3 kPa×0.100=10.1 kPa
3 3 3 P ( H ) V ( 总 ) 10 . 1 10 Pa 1 . 00 10 m 2 (2) n(H2)= = RT 8.314J m ol1 K 1 300K
m( H 2 ) RT (2) P(H2)V= n(H2)RT = M (H 2 )
P( H 2 )VM ( H 2 ) M(H2) = RT
9.54 103 Pa 0.00250 m 3 2.02g m ol1 = 8.314J m ol1 K 1 298K
=0.194g
① P, n 恒定，则为盖· 吕萨克(Ｇay-Lussac)定律 ：V1/T1 = V2/T2 ② T, n 恒定，则为波意耳 (Boyle) 定律：P1V 1= P2V 2 ③ V, n 恒定：则为查理 (Chuurle) 定律：P1/T1 = P2/T2 ④ T, P 恒定：则为阿佛加德罗(Avogadro) 定律：V1/ V2 = n1/ n2
101.325 ×103Pa × 22.414 × 10-3m3 1.000mol × 273.15K
Pa ·m3 ·mol-1 ·K-1 kPa ·L ·mol-1 ·K-1 Pa ·L·mol-1 ·K-1
2. 理想气体状态方程式的运用
（1）理想气体状态方程式几种特殊情况的应用：
PV = n R T
3. 理想气体状态方程式的其它运用 （１）求分子量（摩尔质量）M
PV =nRT =(m/M) RT
（２）求密度（r)
r = m/V
r = P(m/n)/(RT)
P(m/r) = nRT
M= m/n
r = (PM)/(RT)
4. 混合气体分压定律
(1)分压的概念
分压力：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，成为该组分气体的分压力。 P总= PA+ PB （T，V恒定）
T、V
nA
nB P总
PA
PB
n A RT PA = V
n B RT PB = V
n总 RT (n A n B )RT P总 = = V V
PA nA nA = = P总 n A nB n总
或
nA PA = P总 n总
nB 同理 PB = P 总 n总
(2).分体积的概念 所谓某气体的分体积是指和混
= 76.8 Pa
P总 = P(H2)+P(H2O) +P(H2O)= (640+256+76.8) Pa = 973 Pa
例2 :（P3）用锌与盐酸反应制备氢气:
Zn(s) + 2H+ = Zn + H2(g),如果在25℃时用排水
法收集氢气,总压为98.6 kPa (已知25℃时水的饱和
蒸气压为3.17kPa).体积为2.50×10-3 m3.求:
=
4.00×10-3 mol
60.8 103 Pa 1.00 103 m 3 = 8.314J m ol1 K 1 300K
P(CO )V (总) n(CO)= RT
=2.40×10-2 mol
3 3 3 101 . 3 10 Pa 0 . 100 10 m 或n(H2）＝ P( H 2 )V (总) = 8.314J m ol1 K 1 300K RT
合气体具有相同温度（T）和相同压
力（P总）时该气体所占的体积。
T P
nA
nB
VA
VB
V总 = VA VB
n A RT VA = P总
（T，P恒定）
n B RT VB = P总
VA VB P总= P
V总
n总 RT V总 = P总
nA VA PA = P总 = P总 n总 V总
例1 （P3）：在0.0100 m3容器中含有2.50×10-3 mol
H2, 1.00×10-3 mol He 和 3.00×10-3 mol Ne，在
35℃时总压为多少?
n( H 2 ) RT 解: p(H2) = V 3 1 1 2.5010 m ol 8.314J m ol K (273 35) K = 3 0.010m
= 640 Pa
n( He ) RT p(He) = V 3
= 256 Pa
1.00 10 m ol 8.314J m ol1 K 1 (273 35) K = 0.010m 3
n( Ne) RT p(Ne) = V
3.00 104 m oL 8.314J m ol1 K 1 (273 35) K = 0.010m 3
例３:在27℃,101.3 kPa下,取1.00L混合气体进行分析,
各气体的体积分数为:CO 60.0%,H2 10.0%, CO和H2的物质的量. 其他 气体为30.0%.求混合气中:(1) CO和H2的分压;(2)
解:(1) 根据式(1-5)
P(CO)=
V (CO) P(总)× V总
V (H 2 ) V总
(1) 理想气体的假定： 分子不占有体积 分子间作用力忽略不计 (2) 理想气体状态方程
PV = n R T
压 体 力 积 摩 气 温 尔 体 度 数 常 数
（T为热力学温度）
适用于：高温、低压时的真实气体
注：R 的取值随压力、体积单位的变化而不同
pV = R= nT
8.314 8.314 8314
（1）试样中氢的分压是多少?
（2）收集到的氢的质量是多少?
解:(1) 用排水法在水面上收集的气体为被水蒸气饱 和了的氢气, 试样中水蒸气的分压为3.17 kPa, 根据 分压定律:
P总 = P(H2) + P(H2O)
P(H2) = P总- P(H2O) = (98.6-3.17) kPa = 95.4 kPa