气体的PTV性质.PPT

《气体的PTV性质.PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体的PTV性质.PPT（46页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、1第一章 气体的PTV性质21.1 物质的聚集状态 气体、液体、固体 g,l,s 基本性质:压力，温度，体积 单位面积器壁上所受的力为压力 Pa，1 atm=101 325 Pa 体积为气体所占空间的大小，立方米 温度是定量反映气体冷热程度的物理量，K3 讨论讨论 对于对于1mol不同的固体和液体物质，为什不同的固体和液体物质，为什么它们的体积各不相同呢？么它们的体积各不相同呢？思考思考 决定物质体积大小的因素有哪些呢？决定物质体积大小的因素有哪些呢？液体液体FePb1.1 物质的聚集状态4分析上述两表，得出什么分析上述两表，得出什么结论结论？1、1mol不同的固态或液态物质，体积不同。不同的

2、固态或液态物质，体积不同。2、在相同状态下，、在相同状态下，1mol气体的体积基本相同。气体的体积基本相同。那么不同状态的物质，体积大小跟哪些因素有关呢？那么不同状态的物质，体积大小跟哪些因素有关呢？举一个例子：同学们在做操的时候，一个班在操场上所举一个例子：同学们在做操的时候，一个班在操场上所占的面积和哪些因素有关：人数、距离、胖瘦占的面积和哪些因素有关：人数、距离、胖瘦物质的体积物质的体积粒子数目粒子数目粒子大小粒子大小粒子间距粒子间距5讨论讨论3、为什么在、为什么在标准状况标准状况下下1mol任何气体任何气体所占的体积所占的体积都相同呢？都相同呢？1、决定气体体积大小的主要因素有哪些？、

3、决定气体体积大小的主要因素有哪些？温度（温度（0、273K）压强（压强（101KPa、1.01105Pa)T.P相同相同d相同相同相同相同体积（体积（V）取决于取决于分子数目（分子数目（N N或或n n）分子间平均距离（分子间平均距离（d d）TPdd取决于取决于dVn2、分子间的平均距离受哪些条件影响？是怎样影、分子间的平均距离受哪些条件影响？是怎样影响的？响的？(.L)6 实验启示实验启示 气体分子间的平均距离要比气体分子间的平均距离要比固体和液体中粒子之间的平均距离大得多。固体和液体中粒子之间的平均距离大得多。01 mol H2O(18 mL)1001 mol H2O (g)(3.061

4、04 mL)(体积扩大1700倍)7温度对气体体积的影响温度对气体体积的影响8压强对气体体积的影响压强对气体体积的影响9几点注意：几点注意：1、状态：、状态：气体气体2、状况：一定温度和压强下，一般指标准状况、状况：一定温度和压强下，一般指标准状况3、定量：、定量：1mol 4、通常状况、通常状况:20 0C、1.01105Pa5、气体体积与微粒数目有关，与种类无关。、气体体积与微粒数目有关，与种类无关。6、结论：、结论：在标准状况下，在标准状况下，1mol任何气体所占的体积任何气体所占的体积 都约为都约为22.4L。7、有关计算：有关计算：(标准状况下）标准状况下）V=n22.4L/mol（

5、n为气体的物质的量）为气体的物质的量）10气体的最基本特征：具有可压缩性和扩散性。人们将符合理想气体状态方程的气体，称为理想气体。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有体积完全可以忽略。1.2 理想气体的状态方程与微观模型理想气体的状态方程与微观模型111.2 理想气体的状态方程与微观模型理想气体的状态方程与微观模型1.理想气体的状态方程pVnRTp是压力，单位为 PaV是体积，单位为 3mn是物质的量，单位为 molR是摩尔气体常数，等于 118.3145 J molKT是热力学温度，单位为 K(/273.15)KTt12pV=nRT R-摩尔气体常量在STP下，

6、p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0 mol时,Vm=22.414L=22.41410-3m3理想气体状态方程：131.计算p，V，T，n中的任意物理量2.确定气体的摩尔质量MmnM=Mr gmol-1理想气体状态方程的应用理想气体状态方程的应用pVmRTM RTMmpV nRTpV 用于温度不太低，压力不太高的真实气体。pV=nRT14=RTpMpVmRTM =m/VpRTM3.确定气体的密度152.摩尔气体常数RpV=nRT R-摩尔气体常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0 mol时,Vm=22.414L=22.41410-3m3nTpV

7、R R=8.314 kPaLK-1mol-111KmolJ314.8K15.2731.0molm1022.414Pa1013253316摩尔气体常数（R）102030405024688.3145R 理想气体2(410K)T3(531K)T/(100 kPa)pm11/J molKpVT1(333K)T17摩尔气体常数（R）102030405024688.3145R 理想气体/(100 kPa)pm11/J molKpVTCON2H22O18摩尔气体常数（R）外推到P趋向于0，2271.1 Pa m3，求R19(1)气体是大量分子的集合体(2)气体分子不停地运动，呈均匀分布状态(3)气体分子的碰

8、撞是完全弹性的 设在体积为V的容器内，分子总数为N，单位体积内的分子数为n（n=N/V），每个分子的质量为m。令：在单位体积中各群的分子数分别是 n1，n2，等。则12iiinnnnn3.理想气体的微观模型20理想气体 分子本身没有体积；或者分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略。1.分子之间没有相互作用力，即没有吸引和排斥3.理想气体的微观模型21组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分压：组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。VRTnpBB 1.3.1 分压定律分压定律1.3 理想气体混合物的分压定律与分体积定律理想气体混合物

9、的分压定律与分体积定律22分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。（TV相同）p=p1+p2+或 p=pB 23VnRTp ,2211VRTnpVRTnpVRTnnVRTnVRTnp2121 n=n1+n2+24分压的求解：y B B的摩尔分数VRTnpBBBBBynnppVnRTp pypnnpBBB25 例题：某容器中含有NH3、O2、N2等气体 的 混 合 物。取 样 分 析 后，其 中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.7 0 0 m o l。混 合 气 体 的 总 压p=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。解：n=n(

10、NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700mol35.5kPakPa0.133200.1320.0pnnp33NH)NH(26p(N2)=p-p(NH3)-p(O2)=(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPapnnp)O()O(220.180133.0kPa20.0kPa1.20027分压定律的应用28 例题：用金属锌与盐酸反应制取氢气。在25下，用排水集气法收集氢气，集气瓶中气体压力为98.70kPa（25时，水的饱和蒸气压为3.17kPa），体积为2.50L，计算反应中消耗锌的质量。解：T=(273+25)K=298

11、K p=98.70kPa V=2.50L298K时，p(H2O)=3.17kPa Mr(Zn)=65.3929Zn(s)+2HCl ZnCl2+H2(g)65.39g 1molm(Zn)=?0.0964mol -1-1(98.703.17)kPa2.50L8.314J Kmol298Kn(H2)=65.39g0.0964mol1molm(Zn)=6.30g=0.0964mol30分体积：混合气体中某一组分B的分体积VB是该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。1.3.2 分体积定律分体积定律pRTnVBB31V =V1 +V2 +pRTnVBBBBVV或pnRTpRTnpR

12、TnV21BBBnnVV称为B的体积分数ppBBVVyppBBBB,pRTnn2132 例题：天然气是多组分的混合物，其组成为：CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若该混合气体的温度为25。总压力为150.0kPa，n总=100.0mol。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)=47.0:2.0:0.80:0.20。计算各组分的分体积和体积分数。解：以CH4的分体积、体积分数为例。解法一：思路，44(CH)(CH)nRTVp总，需先求出n(CH4)33n(CH4)=x(CH4)n总47.0100mol=94.0mol47.0+2.0+0.80+0.20-1-1494

13、.0mol 8.314kPa L Kmol298K(CH)150.0kPaV3=1.55 10 L4447.0(CH)(CH)=0.9447.0+2.0+0.80+0.20 x34解法二：n RTVp总总总-1-1100.0mol 8.314kPa L Kmol298K150.0kPa3=1.65 10 L3443(CH)1.55 10 L(CH)=0.941.65 10 LVV总351.3.3 平均摩尔质量平均摩尔质量36uZ，压缩因子；Z1，难压缩；Z1，易压缩；u波义耳温度。1.4 真实气体与范德华方程真实气体与范德华方程37u波义耳温度1.4 真实气体与范德华方程真实气体与范德华方程3

14、8 理想气体状态方程仅在足够低的压力下适合于真实气体。产生偏差的主要原因是：气体分子本身的体积的影响；分子间力的影响。真实气体与理想气体的偏差1.4 真实气体与范德华方程真实气体与范德华方程39 产生偏差的主要原因是：气体分子本身的体积的影响；分子间力的影响。真实气体与理想气体的偏差1.4 真实气体与范德华方程真实气体与范德华方程40nRTnbVVnap)(22a,b称为van der waals常量。(V-nb)=Videal等于气体分子运动的自由空间b为1mol气体分子自身体积的影响。分子间吸引力正比于 (n/V)2 内压力 p=a(n/V)2 pideal=preal+a(n/V)2Va

15、n der Waals 方程41 表1-1 某些气体的Van der Waals 常量气体 10a(Pam6mol-2)104b(m3mol-1)He 0.03457 0.2370 H2 0.2476 0.2661 Ar 1.363 0.3219 O2 1.378 0.3183 N2 1.408 0.3913 CH4 2.283 0.4278 CO2 3.640 0.4267 HCl 3.716 0.4081 NH3 4.225 0.3707 NO2 5.354 0.4424 H2O 5.536 0.3049 C2H6 5.562 0.6380 SO2 6.803 0.5636 C2H5OH

16、12.18 0.8407 42例题：分别按理想气体状态方程和van der waals方程计算1.50mol SO2在30摄氏度占有20.0L体积时的压力，并比较两者的相对误差。如果体积减少为2.00L，其相对误差又如何？VnRTp 1解：已知：T=303K，V=20.0L，n=1.50mol，a=0.6803Pa m6 mol-2，b=0.563610-4m3 mol-1189kPa20.0L303KmolK8.314J1.5mol1143222VannbVnRTp%61.1%100186186189221ppp186kPa3.8kPa189.7kPa232111(20.0L)LkPa100

17、.6803(1.5mol)1.50molmol0.05636L20.0L303KmolK8.314J1.50mol313(1.891.59)10100%18.9%1.59 10ppp,33122.00L 1.89 10 kPa 1.59 10 kPaVpp,441.5 气体的液化与液体的饱和蒸汽压气体的液化与液体的饱和蒸汽压45液体的饱和蒸汽压液体的饱和蒸汽压：物质在一定温度下处于液气平衡共存时蒸汽的压力。沸腾沸腾：如果将液体放在敞口容器中加热，则当液体的温度升高到其饱和蒸汽压等于外接压力时，液体内部会产生大量的气泡并迅速浮到表面，发生剧烈的气化现象，称为沸腾。沸点；正常沸点；标准沸点沸点；正常沸点；标准沸点46临界现象临界现象临界现象临界温度临界压力临界摩尔体积临界压缩因子