无机化学(吉大武大版)-第2章化学基础知识

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1、第2章化学基础知识2－1气体2－1－1理想气体的状态方程理想气体分子体积与气体体积相比可以忽略不计分子之间没有相互吸引力分子之间及与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失★理想气体是一种人为的气体模型，实际并不存在。建立这种模型是为了将问题简化，形成一个标准。尽管理想气体是一种人为的模型，但它具有十分明确的实际背景。★研究结果表明，在高温、低压条件下，许多实际气体很接近于理想气体。Boyle定律：当n和T一定时，气体的V与p成反比V∝1/p（1）Charles－Gay∙Lussac定律：n和p一定时，V与T成正比V∝T（2）Avogadro定律：p与T一定时，V和n成正比V∝n（3

2、）综合三个经验定律的表达式合并得V∝nT/p实验测得，其比例系数是R，则V＝nRT/p或pV＝nRT这就是理想气体的状态方程式pV＝nRTR:摩尔气体常数1mol理想气体气体，0℃，1atm时的体积为22.4LR＝8.3145Pa∙m3∙mol-1∙K-1＝8.3145J∙mol-1∙K-1温度T(temperature)T＝(t+273.15)K压力p(pressure)1atm＝760mmHg＝101325Pa≈101kPa≈0.1MPa体积V(volume)1m3＝103L＝103dm3＝106cm3物质的量(n)mol解：依据题意可知V1＝V2，n1＝n2此时解得T2

3、＝900K，即当温度达到900K以上时，烧瓶会炸裂。例2-1一玻璃烧瓶可以耐压3.08×105Pa，在温度为300K和压强为1.03×105Pa时，使其充满气体。问在什么温度时，烧瓶将炸裂。例2－227℃和101kPa下，1.0dm3某气体质量为0.65g，求它的相对分子质量。解：由理想气体的状态方程pV＝nRT得n＝pV/RT即m/M＝pV/RT2－1－2实际气体状态方程理想气体是在对于实际气体进行假定的基础上抽象出的模型，实际气体的实验数据偏离理想气体的状态方程，因此，必须对理想气体状态方程进行修正，才能够适用于实际气体。考虑到实际气体分子之间的相互作用，实际气体分子碰撞

4、器壁时所产生的压力小于理想气体所产生的压力。因此p＝p实+p内p：理想气体的压强p实：实际气体的压强p内：理想气体的压强p与实际气体的压强p实的差p内和内部分子的密度成正比，也和碰撞器壁的外层分子的密度成正比，即设其比例系数为a，则上式可写成p内np内＝anV()2则p＝p实+a()2Vn∞V()2———实际气体分子自身体积不能忽略，实际气体的体积大于理想气体，气体分子自身体积与气体的物质的量有关，设每摩尔气体分子的体积为bdm3/mol，对于nmol实际气体则有：V＝V实－nb所以，理想气体方程可以写为：[p实+a(n/V)2][V实－nb]＝nRT范德华方程a、b称为气体

5、的范德华常数a和b的值越大，实际气体偏离理想气体的程度越大。2－1－3混合气体的分压定律混合气体：由两种或两种以上的，相互之间不发生反应的气体混合在一起组成的体系。组分气体：混合气体中的每一种气体混合气体的物质的量为n，各组分气体的物质的量为ni则1.道尔顿理想气体分压定律对于双组分体系，T，V一定时PAPBPA+PBnAnBnA+nBpA＝nART/VpB＝nBRT/Vp总＝pA+pB对于多组分体系pi＝niRT/V总在温度和体积恒定时，混和气体的总压力等于各组分气体分压力之和，某组分气体的分压力等于该气体单独占有总体积时所表现的压力。p＝∑pi＝∑niRT/V＝nRT/V

6、n：混合气体总的物质的量pi/p＝ni/norpi＝nip/n＝xip2.分体积定律(1880－E.H.Amage)p，T一定时p，VAp，VBp，VA+VBpVA＝nARTpVB＝nBRTV总＝VA+VB在恒温恒压下，某组分的分体积等于该组分产生与混合气体相同的压力时所占据的体积。nA+nBnBnA例2－3某温度下，将2×105Pa的O23dm3和3×105Pa的N21dm3充入6dm3的真空容器中，求混合气体的各组分的分压及总压。解：O2p1＝2×105PaV1＝3dm3p2＝?V2＝6dm3O2的分压：p(O2)＝p1V1/V2＝(2×105×3/6)Pa＝1×105P

7、a同理N2的分压：p(N2)＝(3×105×1/6)Pa＝0.5×105Pa混合气体的总压力p(总)＝p(O2)+p(N2)＝(1×105+0.5×105)Pa＝1.5×105Pa例2－4制取氢气时，在22℃和100.0kPa下，用排水集气法收集到气体1.26dm3，在此温度下水的蒸气压为2.7kPa，求所得氢气的质量。解：由此法收集到的是氢气和水蒸气的混合气体,则其中水蒸气的分压p(H2O)＝2.7kPa那么p(H2)＝100kPa－2.7kPa＝97.3kPa由piV总＝niRTni＝piV总/(R