第一章 气体的pVT 性质——习题 一、填空题 1．温度为400K ，体积为2m 3的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B ，则该混合气体中B 的分压力p B =（ ）KPa 。13.302 V RT n p /B B ==（8×8.314×400/2）Pa =13.302 kPa 或()[]B B A B B /y V RT n n py p +== (){}kPa 13.3020.8Pa 2/400314.828=???+= 2．在300K ，100KPa 下，某理想气体的密度ρ=80.8275×10-3kg ·m -3。则该气体的摩尔质 量M=（ ）。1-3m o l kg 10016.2??- ()()RT M V RT M m nRT pV //ρ=== ()Pa 10100/K 300K mol J 314.8m kg 10827.80/31-1-3-3-???????==p RT M ρ 1-3mol kg 10016.2??=- 3．恒温100°C 下，在一带有活塞的气缸中装有3.5mol 的水蒸气H 2O （g ），当缓慢地压缩到压力p=（ ）KPa 是才可能有水滴H 2O （l ）出现。101.325 因为100℃时水的饱和蒸汽压为101.325kPa ，故当压缩至p=101.325kPa 时才会有水滴H 2O （l ）出现。 4．恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率T m p V ???? ???? =（ ）。2/-p RT 理想气体满足理想气体状态方程RT pV =m 所以 ()0/m m =+??V p V p T ，即()2m m ///p RT p V p V T -=-=?? 5，一定的范德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率()=??V T /p . ()nb V nR -/ 将范德华状态方程改写为如下形式： 2 2 V an nb V nRT p --=所以()()nb V nR T p V -=??// 6．理想气体的微观特征是：（ ）理想气体的分子间无作用力，分子本身不占有体积
第三章 理想气体的性质 一、目的及要求： 了解理解气体的特点及性质，掌握理想气体比热容、热力学能、焓，熵等量的计算方法。了解混合理想气体的性质及热力学参数的计算。二、内容： 3.1 理想气体的概念及其状态方程式 3.2 理想气体的比热、热力学能、焓及熵 3.3 理想气体的混合物 三、重点及难点： 3.1 熟练掌握并正确应用理想气体状态方程式。 正确理解理想气体比热容的概念；熟练掌握和正确应用定值比热容、平均比热容来计算 过程热量，以及计算理想气体热力学能、焓和熵的变化。四、主要外语词汇： ideal gas, real gas,the heat capacity, properties, Dalton’s law of partial pressure , 五、本章节采用多媒体课件 六、复习思考题及作业： 思考题： 1、何谓理想气体和实际气体？火电厂的工质水蒸气可视为理想气体吗？ 2、气体常数和通用气体常数有何区别和联系？ 3、气体常数Rg 与气体种类是否有关？与状态呢？ 4、理想气体的cp －cv ＝，与气体状态关？ 5、容器内盛有一定状态的理想气体，如将气体放出一部分后重新又达到新的平衡状态， 6、放气前后两个平衡状态之间可否表示为下列形式： (a) 112212p v p v T T = (b) 112212 p V p V T T = 作业： 3－3，3－4，3－6，3－9，3－10，3－14，3－18 第三章 理想气体的性质 §3－1 理想气体的概念
理想气体是一种实际不存在的假象气体，其两点假设为： ① 分子是些弹性的、不具体积的质点。 ②分子间相互没有作用力。 在这两点假设条件下，气体分子的运动规律极大的简化了，分子两次碰撞之间为直线运动，且弹性碰撞无动能损失。对此简化了的物理模型，不但可定性地分析气体某些热力现象，而且可定量的导出状态参数间存在的简单函数关系。那么，由哪些气体可看成是理想气体呢？ 众所周知，高温、低压的气体密度小、比体积大，若大到分子本身体积远小于其活动空间，分子间平均距离远到作用力极其微弱的状态就很接近理想气体。因此，理想气体是气体压力趋近于零（0→p ）、比体积趋近于无穷大（∞→v ）时的极限状态。工程中常用的氧气、氮气、氢气、一氧化碳等及其混和空气、燃气、烟气等工质，在通常使用的温度、压力下都可作为理想气体处理，误差一般都在工程计算允许的精度范围之内。如空气在室温下、压力达10MPa 时，按理想气体状态方程计算的比体积误差在1%左右。不符合上述两点假设的气态物质称为实际气体。蒸汽动力装置中采用的工质水蒸气，制冷装置的工质氟里昂蒸汽、氨蒸汽等，这类物质的临界温度较高，蒸汽在通常的工作温度和压力下离液态不远，不能看作理想气体。通常，蒸汽的比体积较气体小得多，分子本身体积不容忽略，分子间的内聚力随距离减小急剧增大。因而，实际气体运动规律极其复杂，宏观上反映为状态参数的函数关系式复杂，热工计算种需要借助于计算机或利用为各种蒸汽专门编制的图或表。实际气体的性质将在第六章中讨论。而对于大气中含有的少量水蒸气，燃气和烟气中含有的水蒸气和二氧化碳等，因分子浓度低，分压力甚小，在这些混合物的温度不太低时仍可视作为理想气体。＊＊注：当工质温度超过临界温度后，即使压力再高，工质也不存在液相。 对于理想气体而言，其热力学能u 和焓h 只是温度的函数，原因如下： 由于理想气体分子间不具作用力，因此不存在内位能，只存在取决于温度的内动能，因而与体积v 无关，u 只是温度T 的单值函数，即：u = u ( T )。又因为h = u + pv ，
第一章气体的pVT性质 1.1物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下 试推出理想气体的，与压力、温度的关系。 解：根据理想气体方程 1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100 ?C，另一个球则维持0 ?C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态： 因此， 1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。 （1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力。 （2）隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？
（3）隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？ 解：（1）等温混合后 即在上述条件下混合，系统的压力认为。 （2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？ （3）根据分体积的定义 对于分压 1.11 室温下一高压釜内有常压的空气，为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。重复三次。求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。 解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。设第 一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数 为，则，。重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为 ， 因此 1.13 今有0 C，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals 方程计算其摩尔体积。实验值为。 解：用理想气体状态方程计算 用van der Waals计算，查表得知，对于N2气（附录七） ，用MatLab fzero函数求得该方程的解为 也可以用直接迭代法，，取初值 ，迭代十次结果
各种气体的性质总结 一:气体名称：氧气 反应方程式：2KClO3=(MnO2)=△=2KCl+3O2↑ 反应物状态：固固加热 水溶性：难溶 , 颜色：无色 ,气味：无味 收集方法：向上排空气法，排水法 排空气验满方法：带火星木条，复燃 可选用的干燥剂：浓H2SO4，无水CuSO4，碱石灰，无水CaCl2，P2O5 其他制取方法：2KMnO4=△=K2MnO4+MnO2+O2↑；2H2O2=(MnO2)=2H2O+O2↑ 注意事项：KClO3催化分解时试管中不能混有任何可燃物，否则引起爆炸。二：气体名称：氢气 反应方程式：Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ 反应物状态：固液常温 水溶性：难溶， 颜色：无色，气味：无味 收集方法：向下排空气法，排水法 可选用的干燥剂：浓H2SO4，无水CuSO4，碱石灰，无水CaCl2，P2O5 其他制取方法：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2↑注意事项：不能使用浓H2SO4和任何浓度的HNO3。点燃或加热前必须验纯三：三气体名称：氯气 反应方程式：MnO2+4HCl(浓)=△=MnCl2+Cl2↑+2H2O 反应物状态：固液加热， 水溶性：可溶(1:2) ， 颜色：黄绿色， 气味：刺激性气味（有毒！） 收集方法：向上排空气法，排饱和食盐水法 排空气验满方法：观察颜色；湿润的淀粉-KI试纸，试纸变蓝 可选用的干燥剂：浓H2SO4，无水CuSO4，无水CaCl2，P2O5 其他制取方法：2KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O 注意事项：必须在通风橱中操作，尾气用碱吸收，以免污染大气。 四：气体名称：氮气 反应方程式：NaNO2(固体)+NH4Cl(饱和)=△=NaCl+N2↑+2H2O 反应物状态：固液加热， 水溶性：难溶， 颜色：无色， 气味：无味 收集方法：排水法，向下排空气法 排空气验满方法：燃着的木条，熄灭 可选用的干燥剂：浓H2SO4，无水CuSO4，碱石灰，无水CaCl2，P2O5五：气体五：名称：氯化氢 反应方程式：NaCl+H2SO4(浓)=△=NaHSO4+HCl↑
第一章 气体、液体和溶液的性质 §1-1 气体的性质 本节的重点是三个定律： 1．道尔顿分压定律（Dalton’s law of partial pressures ） 2．阿码加分体积定律（Amagat’s law of partial volumes ） 3．格拉罕姆气体扩散定律（Graham’s law of diffusion ） 一、理想气体(Ideal Gases )――讨论气体性质时非常有用的概念 1．什么样的气体称为理想气体？ 气体分子间的作用力很微弱，一般可以忽略； 气体分子本身所占的体积远小于气体的体积。 即气体分子之间作用力可以忽略，分子本身的大小可以忽略的气体，称为理想气体。 2．理想气体是一个抽象的概念，它实际上不存在，但此概念反映了实际气体在一定条件下的最一般的性质。 3．实际气体在什么情况下看作理想气体呢？ 只有在温度高和压力无限低时，实际气体才接近于理想气体。因为在此条件下，分子间距离大大增加，平均来看作用力趋向于零，分子所占的体积也可以忽略。 二、理想气体定律（The Ideal Gas Law ） 1．由来 (1) Boyle’s law （1627-1691）British physicist and chemist － The pressure-volume relationship n 、T 不变 ， V ∝ 1/ p or pV = constant (2) Charles’s law （1746-1823）French scientist 1787年发现－The temperature-volume relationship n 、p 不变 ， V ∝ T or V /T = constant (3) Avogadro’s law （1778-1823）Italian physicist Avogadro’s hypothesis :Equal volumes of gases at the same temperature and pressure contain equal numbers of molecular. Avogadro’s law The volume of a gas maintained at constant temperature and pressure is directly proportional to the number of moles of the gas. T 、p 不变 ， V ∝ n 2．理想气体方程式（The ideal-gas equation ） 由上三式得：V ∝ nT / p ，即pV ∝ nT ，引入比例常数R ，得：pV = nRT pV = nRT R---- 摩尔气体常量 在STP 下，p =101.325kPa, T =273.15K n =1.0 mol 时, V m =22.414L=22.414×10-3m 3 R =8.314 kPa ?L ?K -1?mol -1 nT pV R =K 15.2731.0mol m 1022.414Pa 1013253 3???=-1 1K mol J 314.8--??=
1. VOCs的定义 VOCs的学术定义：是指在正常状态下（20℃，101.3kPa），蒸气压在0.1mmHg（13.3Pa）以上沸点在260℃(500℉)以下的有机化学物质。 2.VOCs的特性 ●均含有碳元素，还含有H、O、N、P、S及卤素等非金属元素。 ●熔点低，易分解，易挥发，均能参加大气光化学反应，在阳光下产生光化学烟雾。 ●常温下，大部分为无色液体，具有刺激性或特殊气味。 ●大部分不溶于水或难溶于水，易溶于有机溶剂。 ●种类达数百万种，大部分易燃易爆，部分有毒甚至剧毒。 ●相对蒸气密度比空气重。 3.VOCs的分类 VOCs按其化学结构，可以分为：烃类（烷烃、烯烃和芳烃）、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈（氰）类等。
4.常见VOCs的理化性质 所列部分VOCs选自GBZ2.1《国家职业卫生标准---工作场所有害因素职业接触限值—化学有害因素》 VOCs的主要危害 1.总体危害 （1）危害环境 ①在阳光和热的作用下参与氧化氮反应形成臭氧，导致空气质 量变差并且是夏季光化学烟雾、城市灰霾的主要成分； ②VOCs是形成细粒子（PM2.5）和臭氧的重要前体物质，大气 中VOCs在PM2.5中的比重占20%～40%左右，还有部分PM2.5由
VOCs转化而来； ③VOCs大多为溫室效应气体--导致全球范围内的升温。 （2）危害健康 ①刺激性&毒性 VOCs超过一定浓度时，会刺激人的眼睛和呼吸道，使皮肤过敏、咽痛与乏力；VOCs很容易通过血液-大脑的障碍，损害中枢神经；VOCs伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。 ②致癌性、致畸作用和生殖系统毒性 2.常见毒性VOCs的具体危害 注：皮：指因皮肤、黏膜和眼睛直接接触蒸气、液体和固体，通过完整的皮肤吸收引起的全身效应敏：指已被人或动物资料证实该物质可能有致敏作用 G1：指国际癌症组织（IARC）确认为致癌物； G2B：指为可疑人类致癌物
一、填空题 1．温度为400K ，体积为2m 3的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B ，则该混合气体中B 的分 压力p B =（ ）KPa 。13.302 2．在300K ，100KPa 下，某理想气体的密度ρ=80.8275×10-3kg ·m -3。则该气体的摩尔质量M=（ ）。 3．恒温100°C 下，在一带有活塞的气缸中装有3.5mol 的水蒸气H 2O （g ），当缓慢地压缩到压力p=（ ）KPa 是才可能有水滴H 2O （l ）出现。 4．恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率T m p V ???? ???? =（ ）。 5，一定的范德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率()=??V T /p . 6．理想气体的微观特征是：（ ） 7. 在临界状态下，任何真实气体的宏观特征为：（ ） 8. 在n,T 在一定的条件下，任何种类的气体当压力趋近于零时均满足：()=→pV p lim 0 （ ）. 9.实际气体的压缩因子定义为Z=（ ）。当实际气体的Z>1时，说明该气体比理想气体（ ） 三、问答题 理想气体模型的基本假设是什么？什么情况下真实气体和理想气体性质接近？增加压力真实气体就可以液化，这种说法对吗，为什么？ 第二章 热力学第一定律――附答案 一、填空题 1. 理想气体向真空膨胀过程 , 下列变量 中等于零的有 : 。 2. 双原子理想气体经加热内能变化为 ，则其焓变为 。 3. 在以绝热箱中置一绝热隔板，将向分成两部分，分别装有温度，压力都不同的两种气体，将隔板抽走室气 体混合，若以气体为系统，则此过程 。 4. 绝热刚壁容器内发生CH 4+2O 2=CO 2+2H 2O 的燃烧反应,系统的 Q ___ 0 ; W ___ 0 ;?U ___ 0;?H ___ 0 5. 某循环过程 Q = 5 kJ, 则 ?U + 2W + 3 ?(pV) = __________. 6. 298K 时, S 的标准燃烧焓为－296.8 kJ ?mol －1, 298K 时反应的标准摩尔反应焓 ?r H m = ________ kJ ?mol －1 . 7. 已知 的 , 则 的 。 8. 某均相化学反应 在恒压，绝热非体积功为零的条件下进行，系统的温度由 升高到 则此 过程的 ；如果此反应是在恒温，恒压，不作非体积功的条件下进行，则 。 9. 25 ℃ 的液体苯在弹式量热计中完全燃烧 , 放热 则反应 的 。 10．系统的宏观性质可以分为（ ），凡与系统物质的量成正比的物理量皆称为（ ）。 11．在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功W=( ) 12．某化学反应：A(l)+0.5B(g)-- C(g) 在500K 恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热10KJ,若反应在同样温度恒压条件下进行，反应进度为1mol 时放热（ ）。
中学化学常见气体性质归纳 1、有色气体：F2（淡黄绿色）、Cl2（黄绿色）、Br2（g）（红棕色）、I2（g）（紫红色）、NO2（红棕色）、O3（淡蓝色），其余均为无色气体。 2、有刺激性气味的气体：HF、HCl、HBr、HI、NH 3、SO2、NO2、F2、Cl2、Br2（g）；有臭鸡蛋气味的气体：H2S。 3、极易溶于水能做喷泉实验的气体：NH3、HF、HCl、HBr、HI；能溶于水的气体：CO2、SO2、Cl2、Br2（g）、H2S、NO2。 4、易液化的气体：NH3、SO2、Cl2 。 5、有毒的气体：F2、HF、Cl2、H2S、SO2、CO、NO2、NO、Br2（g）。 6、在空气中易形成白雾的气体：NH3、HF、HCl、HBr、HI。 7、常温下不能共存的气体：H2S和SO2、H2S和Cl2、HI和Cl2、NH3和HCl、NO和O2、F2和H2。 8、其水溶液呈酸性的气体：HF、HCl、HBr、HI、H2S、SO2、CO2、NO2、Br2（g）。可使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体：NH3。 9、有漂白作用的气体：Cl2（有水时）和SO2，但两者同时使用时漂白效果减弱。检验Cl2常用Cl2能使湿润的紫色石蕊试纸先变红后褪色。 10、能使澄清石灰水变浑浊的气体：CO2和SO2，但通入过量气体时沉淀又消失。 11、在空气中可以燃烧的气体：H2、CO、CH4、C2H4、C2H2、H2S。在空气中燃烧火焰呈蓝色（或淡蓝色）的气体：H2S、H2、CO、CH4。 12、具有强氧化性的气体：F2、Cl2、Br2（g）、NO2、O2、O3；具有强或较强还原性的气体：H2S、H2、CO、NH3、HI、HBr、HCl、NO；SO2和N2既具有氧化性又具有还原性。 13、与水可反应的气体：Cl2、F2、NO2、Br2（g）、CO2、SO2、NH3；其中Cl2、NO2、Br2（g）与水的反应属于氧化还原反应（而且都是歧化反应），只有F2与水剧烈反应产生O2。 14、能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体：Cl2、NO2、Br2（g）、O3。 15、能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色的气体：H2S、SO2、C2H4、C2H2。 16、可导致酸雨的主要气体：SO2； 导致光化学烟雾的主要气体：NO2等氮氧化物和烃类； 导致臭氧空洞的主要气体：氟氯烃（俗称氟利昂）和NO等氮氧化物； 导致温室效应的主要气体：CO2和CH4等烃； 能与血红蛋白结合导致人体缺氧的气体是：CO和NO。 17、可用作致冷剂或冷冻剂的气体：CO2、NH3、N2。 18、用作大棚植物气肥的气体：CO2。 19、被称做地球保护伞的气体：O3。 20、用做自来水消毒的气体：Cl2 物质的学名、俗名及化学式 (1) 生石灰、氧化钙：CaO (2)熟石灰(或消石灰):Ca(OH)2 (3)食盐:NaCl (4)干冰:CO2 (5)纯碱:Na2CO3 (6)烧碱(或苛性钠,火碱):NaOH (7)胆矾(蓝矾、硫酸铜晶体):CuSO4·5H2O (8) 明矾：KAl(SO4) 2·12H2O (9)CaCO3碳酸钙（石灰石、大理石） (10) NaHCO3碳酸氢钠（小苏打） (11)石碱（碳酸钠晶体、纯碱晶体）:Na2CO3·10H2O (12)碱式碳酸铜（铜绿、孔雀石）：
1. VOCs 的定义 VOCs 的学术定义：是指在正常状态下（20℃，101.3kPa ），蒸气压在0.1mmHg （13.3Pa ）以上沸点在260℃(500℉以下的有机化学物质。 2.VOCs 的特性 ●均含有碳元素，还含有H 、O 、N 、P 、S 及卤素等非金属元素。● 熔点低，易分解，易挥发，均能参加大气光化学反应，在阳光下产生光化学烟雾。
●常温下，大部分为无色液体，具有刺激性或特殊气味。● 大部分不溶于水或难溶于水，易溶于有机溶剂。 ● 种类达数百万种，大部分易燃易爆，部分有毒甚至剧毒。● 相对蒸气密度比空气重。 3.VOCs 的分类 VOCs 按其化学结构，可以分为：烃类（烷烃、烯烃和芳烃）、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、腈（氰）类等。 4. 常见VOCs 的理化性质 所列部分VOCs 选自GBZ2.1《国家职业卫生标准---工作场所有害因素职业接触限值—化学有害因素》 VOCs 的主要危害
1. 总体危害 （1）危害环境 ①在阳光和热的作用下参与氧化氮反应形成臭氧，导致空气质量变差并且是夏季光化学烟雾、城市灰霾的主要成分； ② VOCs 是形成细粒子（PM2.5）和臭氧的重要前体物质，大气 中VOCs 在PM2.5中的比重占20%～40%左右，还有部分PM2.5由 VOCs转化而来； ③ VOCs 大多为溫室效应气体--导致全球范围内的升温。 （2）危害健康 ①刺激性&毒性 VOCs超过一定浓度时，会刺激人的眼睛和呼吸道，使皮肤过敏、 咽痛与乏力； VOCs 很容易通过血液-大脑的障碍，损害中枢神经；VOCs 伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。 ②致癌性、致畸作用和生殖系统毒性 2. 常见毒性VOCs 的具体危害
常见气体性质 一?氧气02 （通常状况下）化学性质及用途 （Q）无色无味的气体，不易溶于水，密度比空气略大 ①C + O2==CO（发出白光，放出热量） a.供呼吸; b.炼钢; c.气焊。 （注：02具有助燃性，但不具有可燃性，不能燃烧。） ②S + 02 ==SQ （空气中一淡蓝色火焰氧气中一紫蓝色火焰） ③4P + 502 == 2PQ5 （产生白烟，生成白色固体P2Q5） ④3Fe + 202 == Fe04 （剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体） ⑤蜡烛在氧气中燃烧，发出白光，放出热量 二?氢气（H2） 无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小，是最轻的气体。 ①可燃性： 2H2 + 02 ==== 2H0 H2 + C2 ==== 2HCI ②还原性： H2 + Cu0 === Cu + 20 3H2 + Fe：6 == 2Fe + 3H0 三.二氧化碳（CQ） 无色无味的气体，密度大于空气，能溶于水，固体的C02叫干冰” ①C02 + Hz0 ==HCQ（酸性）（H2CQ === H20 + C0f ）（不稳定） a. 用于灭火（应用其不可燃烧，也不支持燃烧的性质） b. 制饮料、化肥和纯碱 CQ + Ca（0H） ==CaC0j +H0（鉴别CQ） C02 +2Na0H==Na2C03 + H20
② 氧化性：CQ + C == 2C0 CaC0 == Ca0 + CE （工业制C02）四?一氧化碳（CO） 无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水，有毒气体。 ①可燃性：2CO + O == 2CO （火焰呈蓝色，放出大量的热，可作气体燃料） ②还原性：CO + CuO === Cu + CO 3CO + FeO3 == 2Fe + 3CO其中遇红色石蕊试纸变蓝。 （2）用蘸有浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒靠近装待检气体的瓶口，如果有白烟产生，则待检气体是NH3。 五.I讯 让待检气体在空气中燃烧（火焰为淡蓝色），在火焰上方罩一干燥的小烧杯，烧杯上有液滴生成，然后将产物与澄清的石灰水接触，澄清的石灰水变浑浊，则证明燃烧气体为、匚吃+ 202** ：C0a十2局0 g+a= 6UQ X +尽0 六.NO 直接将盛待检气体的瓶盖打开，如果在瓶口附近有红棕色气体产生，则证明待检气体是NO。 （无色）|+Q=2WQ|（红棕色） 七.g 将待检气体溶于水中，若待检气体红棕色变为无色，且水溶液也呈无色，则证明待检气体是NO2。 g （红棕色）+HA2EN6+N0（无色） 9. （红棕色）将待检气体溶于水中，若待检气体红棕色变为无色，且水溶液也呈无
加气站学习资料 一、气体的基本知识 1、物质的三态 任何物质在特定的条件下，都可以以气态、液态和固态的形式存在，并且可以以两种或三种状态同时存在。 分子-构成物质而且保持物质性质的最小颗粒。 固态：有固定的形状和大小，密度最大，压缩性最小。 液态：有一定的体积，无一定的形状。 气态：无一定的体积和形状，有很大的压缩性，密度比液态、固态都小。 2、三态的转变中存在的物理变化过程： ⑴气化：物质从液态变成气态的过程。在此过程中，要吸收大量的热。 有两种方式：蒸发与沸腾。 液体开始沸腾时的温度叫沸点。 ⑵液化：物质从气态变成液态的过程。 ⑶凝固：物质从液态变成固态的过程。 ⑷升华：物质从固态不经液态直接变为气态的 过程。 ⑸溶化：物质从固态变成液态的过程。 开始溶化时的温度叫熔点 3、压力（压强）和温度 ⑴压强：单位面积上所承受的均匀分布并垂直于这个面积上的作用力称为压强。P=F/A 单位：1Pa=1N/m2 106Pa=1MPa 1Kgf/cm2=0.098MPa≈0.1MPa ⑵气体压强：气体对气瓶的压力是由于运动的气体分子撞击瓶壁而产生的。决定气体压强大小的因素有两个：①与气体压缩程度有关；②与气体的温度有关。 ⑶温度：①华氏温度（0F）；②摄氏温度（0C）③绝对温度T（K） 4、相和相平衡 物质的形态，也成为相。液相，气相。 当有两种相共存时，如液相和气相组成同一体系时通常由界面分开。物质形态的改变称 为相变，在相变的过程中物质分子要通过两相之间的界面，从一个相迁移到另一个相中去，当迁移停止时就称为相平衡。平衡状态取决于温度和压力。 在密闭容器中，气、液两相达到动平衡，称为饱和状态。液面上的蒸汽称为饱和蒸汽，压力称为饱和蒸汽压力。 5、临界状态 ⑴临界温度：指某种气体温度降到某一温度以下时，对其施加压缩则气体变成液体，这一温度叫做临界温度。 ⑵临界压力：气体在临界温度下，使其液化所需要的最小压力，称为临界压力。 ⑶临界密度：气体在临界压力和临界压力下的密度，称为临界密度。 6、气体的基本定律 ⑴玻义耳-马略特定律：温度不变时，一定质量的气体的压强和它的体积成反比。 ⑵查理定律：体积不变时，一定质量的气体的压强与热力学温度（T）成正比。 ⑶盖.吕萨克定律：压强不变时，一定质量的气体的体积与热力学温度（T）成正比。 ⑷理想气体的状态方程：P1V1/T1=P2V2/T2=P3V3/T3=···=常数
常见气体性质 一.氧气O2 (通常状况下) 化学性质及用途 (O2) 无色无味的气体,不易溶于水,密度比空气略大 ①C + O2==CO2(发出白光，放出热量) a. 供呼吸; b. 炼钢; c. 气焊。 (注：O2具有助燃性，但不具有可燃性，不能燃烧。) ②S + O2 ==SO2 (空气中—淡蓝色火焰;氧气中—紫蓝色火焰) ③4P + 5O2 == 2P2O5 (产生白烟，生成白色固体P2O5) ④3Fe + 2O2 == Fe3O4 (剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体) ⑤蜡烛在氧气中燃烧，发出白光，放出热量 二．氢气(H2) 无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小，是最轻的气体。 ① 可燃性： 2H2 + O2 ==== 2H2O H2 + Cl2 ==== 2HCl ② 还原性： H2 + CuO === Cu + H2O 3H2 + Fe2O3 == 2Fe + 3H2O 三. 二氧化碳(CO2) 无色无味的气体，密度大于空气，能溶于水，固体的CO2叫“干冰”。 ①CO2 + H2O ==H2CO3(酸性) (H2CO3 === H2O + CO2↑)(不稳定) a.用于灭火(应用其不可燃烧，也不支持燃烧的性质) b.制饮料、化肥和纯碱 CO2 + Ca(OH)2 ==CaCO3↓+H2O(鉴别CO2) CO2 +2NaOH==Na2CO3 + H2O ②氧化性：CO2 + C == 2CO CaCO3 == CaO + CO2↑(工业制CO2)
四.一氧化碳(CO) 无色无味气体，密度比空气略小，难溶于水，有毒气体。 ①可燃性：2CO + O2 == 2CO2 (火焰呈蓝色，放出大量的热，可作气体燃料) ②还原性：CO + CuO === Cu + CO2 3CO + Fe2O3 == 2Fe + 3CO2其中遇红色石蕊试纸变蓝。 （2）用蘸有浓盐酸或浓硝酸的玻璃棒靠近装待检气体的瓶口，如果有白烟产生，则待检气体是NH3。 五. 让待检气体在空气中燃烧（火焰为淡蓝色），在火焰上方罩一干燥的小烧杯，烧杯上有液滴生成，然后将产物与澄清的石灰水接触，澄清的石灰水变浑浊，则证明燃烧气体为。 六. NO 直接将盛待检气体的瓶盖打开，如果在瓶口附近有红棕色气体产生，则证明待检气体是NO。 （无色）（红棕色） 七. 将待检气体溶于水中，若待检气体红棕色变为无色，且水溶液也呈无色，则证明待检气体是NO2。 （红棕色）（无色）
第一章气体、液体和溶液的性质Chapter 1The Behaviors of Gas、Liquid and Solution §1-1 气体的性质 The Properties of Gases 本节的重点是三个定律： 1．道尔顿分压定律（Dalton’s law of partial pressures） 2．阿码加分体积定律（Amagat’s law of partial volumes） 3．格拉罕姆气体扩散定律（Graham’s law o f diffusion） 一、理想气体(Ideal Gases)――讨论气体性质时非常有用的概念 1．什么样的气体称为理想气体？ 气体分子间的作用力很微弱，一般可以忽略； 气体分子本身所占的体积远小于气体的体积。 即气体分子之间作用力可以忽略，分子本身的大小可以忽略的气体，称为理想气体。2．理想气体是一个抽象的概念，它实际上不存在，但此概念反映了实际气体在一定条件下的最一般的性质。 3．实际气体在什么情况下看作理想气体呢？ 只有在温度高和压力无限低时，实际气体才接近于理想气体。因为在此条件下，分子间距离大大增加，平均来看作用力趋向于零，分子所占的体积也可以忽略。二、理想气体定律（The Ideal Gas Law） 1．由来 (1) Boyle’s law（1627-1691）British physicist and chemist － The pressure-volume relationship n、T不变，V∝ 1/ p or pV = constant (2) Charles’s law（1746-1823）French scientist 1787年发现－The temperature-volume relationship n、p不变，V∝T or V/T = constant (3) Avogadro’s law（1778-1823）Italian physicist Avogadro’s hypothesis :Equal volumes of gases at the same temperature and pressure contain equal numbers of molecular. Avogadro’s law The volume of a gas maintained at constant temperature and pressure is directly proportional to the number of moles of the gas. T、p不变，V∝n 2．理想气体方程式（The ideal-gas equation） 由上三式得：V∝nT / p，即pV∝nT，引入比例常数R，得：pV = nRT 3．R：Gas constant Units l·atm·mol-1·K-1J·mol-1·K-1m3 ·Pa·mol-1·K-1cal·mol-1·K-1l·torr·mol-1·K-1 Numerical Value 0.08206 8.314 8.314 1.987 62.36 在标准状况下： 1.000 0.08206 273.15 22.41(L) 1.000 nRT V p ?? ===
第二节理想气体和真实气体 在空分装置中，其工质为气态物质，分子在不断地作热运动：移动、转动和振动，分子的数量是巨大的，运动是不规则的。因此，气体的性质是很复杂，很难找出其运动规律。为了便于分析，提出了理想气体这一概念。 凡能满足以下三个条件的气体称为理想气体： 1. 分子本身的体积忽略不计； 2. 分子相互没有作用力； 3. 分子间不发生化学反应。 理想气体虽然是一种实际上不存在的假想气体，但是在上述假设条件下，气体分子运动的规律就可大大简化，能得出简单的数学关系式。为区别理想气体把自然界中的实际气体叫做真实气体。真实气体 在通常压力下，大多数符合理想气体的假设条件。例如O 2.N 2 .H 2 等气体均符合上述条件。 1.2.1 气体的基本状态参数 描写物质的每一聚集状态下的特性的物理量，称为物质的状态参数。物质的每一状态都有确定数值的状态参数与其对应，只要有一个状态参数发生变化，就表示物质状态在改变。描写气体状态的基本参数是温度、压强和比容。 1.温度，它表示物体冷热的程度。从分子运动论的观点看，温度是分子热运动平均动能的量度，温度愈高，分子的热运动平均动能就愈大，为了具体地确定分子运动的数值，在工程上常用的测温标尺有摄氏温标和热力学温标。 摄氏温标规定在一个标准大气压下，冰的熔点为０度，水的沸点为１００度，将它分成１００等分，每一等分１度。用摄氏温度表示的温度叫做摄氏温度，量的符号t，单位名称摄氏度，单位符号℃，低于冰点温度，用负值表示，例如在6at下，空气液化温度为-173℃。 实践证明，-273℃是实际能够接近而不可能达到的最低温度。如果-273℃作为温度的起算点，就不为出现负温度值，把-273℃叫做绝对零度。从绝对零度起算，温度测度与摄氏温度相同，这种计算温度的标尺叫热力学温标，也称绝对温标。热力学温度量的符号T，单位名称开尔文，单位符号K。 两种温标的关糸是； T＝273.15+(K) ，通常简化为T=273+t（K） t=T-273.15(℃)通常简化为t=T-273(℃) 例如，在标准大气压下，冰的熔点为0℃即273Κ。 测量温度的仪器有水银温度计、铂电阻温度计、热电偶温度计等。仪表指示的温度常用℃，而工程计算中常用K，为此应熟悉这两种温标的换算。由于摄氏温度和绝对温度所示的温标每一个刻度值大小一样，不论是采用那种温标，它们的数值是相同的。
第一章 气体自测题 1. 在温度恒定为25℃，体积恒定为25 dm 3的容器中，含有0.65 mol 的理想气体A ， 0.35 mol 的理想气体B ；若向容器中再加人0.4 mol 的理想气体D ， 则B 的分压力B p ( )， 分体积* B V ( )。 (A) 变大；(B) 变小；(C) 不变；(D) 无法确定。 2. 由A(g )和B(g )形成的理想气体混合系统，总压p ＝p A ＋p B ，体积V ＝*A V ＋* B V ，n ＝n A ＋ n B 下列各式中，只有式( )是正确的。 (A) *B B B p V n RT =；(B) *A pV nRT =；(C) B B p V n RT =；(D) * A A A p V n RT =。 3. (1)在一定的T ，p 下(假设高于波义耳温度T B )： V m (真实气体)( )V m (理想气体) (2)在n ，T ，V 皆为定值的条件下： p (范德华气体)( )p (理想气体) (3)在临界状态下，范德华气体的压缩因子 c Z ( )1 (A)＞；(B)＝；(C)＜；(D)不能确定。 4. 已知A(g )和B(g )的临界温度之间的关系为：c c (A)(B)T T >；临界压力之间的关系为： c c (A)(B)p p <。则A ，B 气体的范德华常数a 和b 之间的关系必然是：a (A)( )a (B)； b (A)( )b (B)。 (A)＞；(B)＜；(C)＝；(D)不能确定。 5. 在一个密闭的容器中放有足够多的某纯液态物质，在相当大的温度范围内皆存在气(g )、 液(l )两相平衡。当温度逐渐升高时液体的饱和蒸气压* p 变大，饱和液体的摩尔体积V m (1) ( )；饱和蒸气的摩尔体积V m (g )( )；m m m =()()V V g V l ?-( )。 (A)变小；(B)变大；(C)不变；(D)无一定变化规律。 6. 在t ＝-50℃，V ＝40 dm 3的钢瓶内纯H 2的压力p ＝12.16 × 106 Pa 。此时钢瓶内H 2的相态必然是( )。 (A)气态；(B)液态；(C)固态；(D)无法确定。 7. 在温度恒定为373.15 K ，体积为2.0 dm 3的容器中含有0.035 mol 的水蒸气H 2O(g )。若向 上述容器中再加人0. 025 mol 的水H 2O(1)。则容器中的H 2O 必然是( )。 (A)液态；(B)气态；(C)气－液两相平衡；(D)无法确定其相态。 8. 当真实气体的温度T 与其波义耳温度T B 为：
○氢气（H）的性质和用途 物理性质氢气是无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气小,是相同条件下密度最小的气体。 化学性质可燃性2H2+O22H2O 氢气燃烧时发出淡蓝色火焰,放出热量,并有水珠产生。 氢气点燃前,一定要验纯。 纯净的氢气在空气里安静地燃烧,发出淡蓝色火焰,放出热量。不纯的氢气（混有 一定量空气或氧气）遇明火会发生爆炸。 还原性 氢气还原氧化铜 H2+CuO△Cu+H2O 黑色的氧化铜粉末在氢气中加热逐渐变成红色,试管口有水珠产生。 氢气“早出晚归” 氢气还原氧化铜实验注意事项： “酒精灯迟到早退”，即①开始时要先通入氢气后加热（目的是排净管内空气， 防止氢气与管内空气混合受热发生爆炸）；②实验结束时要先停止加热，继续通 入氢气至试管冷却（防止生成的铜受热被氧化成CuO） 氢气还原氧化铁 3H2 + Fe2O3 △2Fe + 3H2O 氢气的用途①填充气（密度比空气小）,如充气球、飞舰 ②（可燃性）高能燃料,氢氧焰焊接和切割金属。 ③（还原性）冶炼重要金属 ④化工原料(合成氨、制盐酸) 氢气与其它气体的显著区别之处相同条件下氢气密度最小 证明氢气密度比空气小的方法用氢气吹肥皂泡,若肥皂泡上升,则密度比空气小。 氢能源的三大优点氢气被认为是最清洁的燃料。 ①生成物是水,产物无污染。 ②热值高,放热多。 可编辑
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物理性质无色、无味气体,比空气的密度略小,难溶于水,有毒气体。 化学性质①可燃性 一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳2CO+O22CO2 发出蓝色火焰,放热,生成能使澄清石灰水变 浑浊的气体。 可燃性气体点燃前一定要检验纯度煤炉从上至下,常发生的三个反应 ①2CO+O22CO2 ②CO2+C2CO ③C+O2CO2 ②还原性 一氧化碳还原氧化铜（不是置换反应） CO+CuO△Cu+CO2 （非置换反应） 黑色物质受热后变为亮红色固体,同时放出能 使石灰水变浑浊的气体。 一氧化碳还原氧化铁Fe2O3+3CO2Fe+3CO2红棕色粉末逐渐变成黑色,石灰水变浑浊。 ③毒性 因为一氧化碳吸进肺里极易与血液中的血红蛋白结合,破坏了血红蛋白的输氧能力,造成生物体内缺氧而中毒,严重 时会危及生命。 正常的血液呈深红色,当通入一氧化碳后,血液由深红色变成浅红色。 检验方法通过灼热的氧化铜粉末,粉末由黑色逐渐变成红色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊 危害缺氧中毒(一氧化碳吸进肺里极易跟血红蛋白极易结合,破坏了血红蛋白的输氧能力,造成生物体内缺氧而中毒,严重时会危及生命,因此在冬季用煤炉来取暖时,要注意房间的通风和换气。) 特别注意尾气的处理一氧化碳有剧毒,会使空气受污染,必须把未反应的CO燃烧转变成无污染的CO2制取实验中的收集方法一氧化碳只能用排水法收集,不能用向下排空气法收集。 可编辑
○氢气(H)的性质与用途 物理性质氢气就是无色、无臭、难溶于水的气体,密度比空气小,就是相同条件下密度最小的气体。 化学性质可燃性2H2+O22H2O 氢气燃烧时发出淡蓝色火焰,放出热量,并有水珠产生。 氢气点燃前,一定要验纯。 纯净的氢气在空气里安静地燃烧,发出淡蓝色火焰,放出热量。不纯的氢气(混有一 定量空气或氧气)遇明火会发生爆炸。 还原性 氢气还原氧化铜 H2+CuO△Cu+H2O 黑色的氧化铜粉末在氢气中加热逐渐变成红色,试管口有水珠产生。 氢气“早出晚归” 氢气还原氧化铜实验注意事项: “酒精灯迟到早退”,即①开始时要先通入氢气后加热(目的就是排净管内空气,防止 氢气与管内空气混合受热发生爆炸);②实验结束时要先停止加热,继续通入氢气至 试管冷却(防止生成的铜受热被氧化成CuO) 氢气还原氧化铁 3H2 + Fe2O3 △2Fe + 3H2O 氢气的用途①填充气(密度比空气小),如充气球、飞舰 ②(可燃性)高能燃料,氢氧焰焊接与切割金属。 ③(还原性)冶炼重要金属 ④化工原料(合成氨、制盐酸) 氢气与其它气体的显著区别之处相同条件下氢气密度最小 证明氢气密度比空气小的方法用氢气吹肥皂泡,若肥皂泡上升,则密度比空气小。 氢能源的三大优点氢气被认为就是最清洁的燃料。 ①生成物就是水,产物无污染。 ②热值高,放热多。
○氧气的性质与用途
○二氧化碳的性质与用途
大气中二氧化碳 的消耗 二氧化碳溶于水、植物的光合作用。 ○一氧化碳的性质与用途 物理性质无色、无味气体,比空气的密度略小,难溶于水,有毒气体。 化学性质①可燃性 一氧化碳在空气中燃烧生成二氧化碳2CO+O22CO2 发出蓝色火焰,放热,生成能使澄清石灰水变 浑浊的气体。 可燃性气体点燃前一定要检验纯度煤炉从上至下,常发生的三个反应 ①2CO+O22CO2 ②CO2+C2CO ③C+O2CO2 ②还原性 一氧化碳还原氧化铜(不就是置换反 应) CO+CuO △ Cu+CO2 (非置换反应) 黑色物质受热后变为亮红色固体,同时放出能 使石灰水变浑浊的气体。 一氧化碳还原氧化铁Fe2O3+3CO2Fe+3CO2红棕色粉末逐渐变成黑色,石灰水变浑浊。 ③毒性 因为一氧化碳吸进肺里极易与血液中的血红蛋白结合,破坏了血红蛋白的输氧能力,造成生物体内缺氧而中毒,严重 时会危及生命。 正常的血液呈深红色,当通入一氧化碳后,血液由深红色变成浅红色。 检验方法通过灼热的氧化铜粉末,粉末由黑色逐渐变成红色,产生的气体能使澄清石灰水变浑浊 危害缺氧中毒(一氧化碳吸进肺里极易跟血红蛋白极易结合,破坏了血红蛋白的输氧能力,造成生物体内缺氧而中毒,严重时会危及生命,因此在冬季用煤炉来取暖时,要注意房间的通风与换气。) 特别注意尾气的处理一氧化碳有剧毒,会使空气受污染,必须把未反应的CO燃烧转变成无污染的CO2制取实验中的收集方法一氧化碳只能用排水法收集,不能用向下排空气法收集。