无机化学电子教案 (字)

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1、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?理想气体：一种分子具有质量而不占有体积、分子间没有相互作用力的假想气体。?实际气体在高温（>0℃）低压（<1atm）时近似地看作理想气体。?理想气体的基本特征：遵从理想气体状态方程。?理想气体状态方程：pv=nrt??r—摩尔气体常量r的取值与p、v的单位有关p的单位papaatmv的单位m3llr的取值及单位8.314pa·m3·mol-1·k-18314.3pa·l·mol-1·k-10.082atm·l·mol-1·k-1要点

2、解析：（1）理想气体只是一种人为的气体模型，实际上并不存在。建立这个模型只是为了将实际问题简化，形成一个标准。当实际气体压力不大时，分子间的平均距离很大，气体分子本身的体积可以忽略；同时，气体温度不低，分子的平均动能较大，分子间的吸引力相比之下亦可忽略，实际气体的行为就接近理想气体，可当理想气体处理。所以说，尽管理想气体是一种人为模型，但它具有十分明确的实际背景。（2）理想气体状态方程中有四个变量（p、v、n、t）和一个常量（r），只要三个变量确定，气体就处于一个“状态”。（3）理想气体状态方程是以波义耳

3、定律、查理-盖·吕萨克定律和阿佛加德罗定律为基础，对气体性质和状态变化规律的实验总结。波义耳定律：当n和t一定时，气体的v与p成反比，可表示为v?1p查理-盖·吕萨克定律：当n和p一定时，气体的v与t成正比，可表示为v?t阿佛加德罗定律：当p和t一定时，气体的v与n成正比，可表示为v?n以上三个经验定律的表达式可合并表示为v?ntp实验测得上式中的比例系数是r，于是得到v?nrtp通常写成pv=nrt（4）在标准状况（t=273.15k，p=101325pa）下，理想气体的摩尔体积vm?22.414?10

4、?3m?mol3?1，则?3r?pvrt?pvmrtnm2?3101325pa?22.414?10273.15k?1m?mol3?1?8.314pa?m?mol?8.3143?k?1?m?mol?1?1?k?1?1?8.314n?m?mol?8.314j?mol?1?k?k?1(化学热力学中常使用的单位)1.1.2理想气体状态方程的应用?计算p，v，t和n的任意物理量pv=nrt?确定气体的密度和摩尔质量m?mrtpvmmmvpmrt←pv?nrt?rt→???要点解析：（1）测定气体（或易挥发液体的蒸气

5、）的密度，是常用的了解物质性质的方法。当气体的摩尔质量已知时，可以计算出任意状态下气体的密度。（2）由测定的气体密度来计算摩尔质量（进而求得相对分子质量），是测定气体摩尔质量（或相对分子质量）常用的经典方法。§1.2气体混合物1.2.1分压定律?组分气体：混合理想气体中的每一种气体。?分压：在相同温度下，某组分气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。?分压定律：混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。p?p1?p2??或p??bpb?分压定律推论pb?nbrtvn2rtv???nrtvp?n1rtv

6、???n1?n2???rtvpbp?nbnnbn?xb(气体b的摩尔分数）p?xbppb?上式表明，混合气体中某组分气体的分压等于其摩尔分数与总压的乘积。1.2.2分体积定律?分体积：某组分气体单独存在且具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。vb?nbrtp?分体积定律：混合气体的体积等于各组分气体的分体积之和。v?v1?v2????vbb?分体积定律推论vb?v?nbrtpn1rtp?n2rtp???nrtp??n1?n2???rtpvbv?nbn?xb令?b?vbv（气体b的体积分数），则?b?

7、xb因pb?xbp（分压定律推论）有pb??bp上式表明，混合气体中某组分气体的分压等于其体积分数与总压的乘积。§1.3气体分子动理论*§1.4真实气体?真实气体往往偏离理想气体状态方程。?产生偏差的主要原因：?气体分子体积的影响?气体分子间作用力的影响?范德华(vanderwaals)方程(p?a?修正体积项nv22)(v?nb)?nrtv理想?v?nb?修正压力项（b：1mol气体分子自身的体积）2p理想?p实际?n??a???v?（a：同分子间引力有关的常量）a、b统称范德华常量，均可由实验确定。要

8、点解析：（1）对p理想?p实际?n??a???v?2的解释：由于内层分子的吸引作用而减弱了外层分子对器壁的碰撞，使实测压力比按理想气体推测出的压力要小，故应在实测压力的基础上加上由于分子间力而减小的压力（p内）才等于理想气体的压力。内层分子对碰撞分子的引力和内部分子的密度成正比，也和碰壁的外层分子的密度成正比，而内、外层分子同处于同一容器中密度相等，故有p内?n?????v?2若比例系数为a，则可写成如下等式p内?n??a??