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第1章 气体和液体

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第一章 物质的聚集状态

第一章 物质的聚集状态

克劳修斯-克拉贝龙 ( Clausius-Clapegrom) 方程。式中：
vap H m
为液体的摩尔蒸发热（摩尔汽化焓）
只要知道p1、p2、T1、T2和 vap H m 五个量 中任意4个，就能求出另外一个物理量。
1.2.3 液体的沸点 液体在蒸发过程中，随着外加温度的升高， 蒸气压也在逐渐增大，当外加温度增加到液体 的饱和蒸气压等于外界（环境）压力时，在整 个液体中的分子都能发生气化作用，液体开始 沸腾，此时的温度就是该液体在该压力下的沸 点（boiling point）。 液体的沸点随外压而变化，压力越大， 沸点也越高。当外压为标准情况的压力（即 101.325kPa）时的沸点，为正常沸点。一般我 们所说的沸点都是正常沸点。
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。
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K
n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
pV R nT 3 3 101325Pa 22.414 10 m 1.0mol 273.15K 8.314 J mol 1 K 1
定量的气体，当压力一定时，气体的体积 V与热力学温度T成正比。 数学式可表示为 或 或 V = V0T/T0 V∞T V1/V2 = T1/T2
查理-盖· 吕萨克定律也可以用图形来表示， 称为等压线—— 直线。如图1.2 所示。
3. 阿伏加德罗定律 在相同的温度和压力下，相同体积的不同 气体均含有相同数目的分子。 1.1.2 理想气体的状态方程 人们将符合理想气体状态方程式的气体， 称为理想气体。
R=8.314 kPaLK-1mol-1=8.314Pa· 3 · -1mol-1 m K
第1章 气体和溶液练习题及答案资料讲解

第1章 气体和溶液练习题及答案资料讲解

第1章气体和溶液练习题及答案第1章气体、溶液和胶体练习题一、选择题1．用来描述气体状态的四个物理量分别是（用符号表示）（）A. n,V,p,TB. n,R,p,VC. n,V,R,TD. n,R,T,p2．现有两溶液：A为0.1 mol·kg-1氯化钠溶液；B为0.1 mol·kg-1氯化镁溶液（）A. A比B沸点高B. B比A凝固点高C. A比B沸点低D. A和B沸点和凝固点相等3．稀溶液在蒸发过程中（）A.沸点保持不变B.沸点不断升高直至溶液达到饱和C.凝固点保持不变D.凝固点不断升高直至溶液达到饱和4．与纯液体的饱和蒸汽压有关的是（）A. 容器大小B. 温度高低C. 液体多少D. 不确定5．质量摩尔浓度是指在（）A.1kg溶液中含有溶质的物质的量B. 1kg溶剂中含有溶质的物质的量C. 0.1kg溶剂中含有溶质的物质的量D.1L溶液中含有溶质的物质的量6．在质量摩尔浓度为1.00mol·kg-1的水溶液中，溶质的摩尔分数为（）A.1.00B. 0.055C. 0.0177D. 0.1807．下列有关稀溶液依数性的叙述中，不正确的是（）A. 是指溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低和渗透压B. 稀溶液定律只适用于难挥发非电解质的稀溶液C. 稀溶液依数性与溶液中溶质的颗粒数目有关D. 稀溶液依数性与溶质的本性有关8．质量摩尔浓度均为0.050 mol·kg-1的NaCl溶液，H2SO4溶液，HAc溶液，C6H1206(葡萄糖)溶液，蒸气压最高的是（）A. NaCl溶液B. H2SO4溶液C. HAc溶液D. C6 H1206溶液9．糖水的凝固点（）A.等于0℃B. 低于0℃C. 高于0℃D.无法判断10．在总压力100kPa的混合气体中，H2、He、N2、CO2的质量都是1.0g，其中分压最小的是（）A. H2B. HeC. N2D. CO2二、填空题1.理想气体状态方程的表达式为。

无机化学-气体和溶液

无机化学-气体和溶液


b —— 体积常数。
（2）实际气体分子间有作用力。因此理想压强P为分子碰撞器 壁产生的压强P实际和内层分子作用力产生的压强P内之和。
热力学推导：
令比例系数为a
a —— 引力常数。分子不同时，相互吸引力不同，a不同。
1
范德华方程： ( p+a n2 )(V - nb)=nRT V2
注：范德华方程仍然是近似的
2、道尔顿分压定律：
∑ p总= p1+ p2+ p3 ⋅⋅ ⋅⋅ ⋅ ⋅= pi
§1.2 溶液
§1.2.1 溶液的概念 §1.2.2 非电解质稀溶液的依数性 §1.2.3 胶体溶液
2
§1.2.1 溶液的概念
相： 物理、化学性质均相同的一部分物质，称为一个相。
一个相
纯物质 （同一状态） 以分子、离子、原子形式均匀混合的混合物
在此假想状态下，描述气体性质的物理量 p、V、T、n 之间服从下列关系式：
pV = nRT
理想气体状态方程式
其中： p — 压强（Pa，kPa, atm，mmHg）， T — 温度（K） V — 体积（m3、cm3、L，ml）， n — 物质的量（mol） R —— 气体常数。
在标准状况下，p =101325Pa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
∆p = p* - p = p* - p*xB = p*xA
p* — 纯溶剂蒸气压； p — 溶液蒸气压； xA — 溶质的摩尔分数
稀溶液中，nA << nB ， ∆p = p*xA≈ p*×MB/1000×bA=KbA
当溶剂一定时，MB、p*一定，故p* ⋅MB/1000为一个常数，用K表示。
第1章气体、液体和胶体

第1章气体、液体和胶体

第1章气体、液体和胶体1．有一煤气罐容积为100L ，27℃时压力为500kPa ，经气体分析，煤气中含CO 的体积分数0.600，H 2的体积分数0.100，其余气体的体积分数为0.300，求此储罐中CO 、H 2的物质的量。

解：n ===20.047mol RT PV )27273(314.8500100+××X CO ==0.6总n n CO =20.074×0.6=12.028molCO n =20.074×0.1=2.005mol2H n 2．含甲烷和乙烷的混合气体，在20℃时，压力为100kPa 。

已知混合气体中含甲烷与乙烷质量相等，求它们的分压。

解：设甲烷质量为x 克==4CH n 16x 62H C n 30x =4CH p VRTn 4CH =62H C p V RT n 62H C ===624H C CH p p 644H C CH n n 1630815P 总＝＋4CH p 62H C p ＝65.22kPa4CH p ＝34.78kPa62H C p 3．在20℃时，用排水取气法收集到压力为100kPa 的氢气300cm 3，问去除水蒸气后干燥的氢气体积有多大。

解：20℃P=100kPa,v=0.3L20℃时水的饱和蒸汽压为2.33kPaV 总＝P 总(干燥)2H p 2H V（100－2.33）×0.3=100×(干燥)2H V ＝＝293mL 2H V 1003.067.97×4.已知浓硫酸的相对密度为1.84g/mL ，其中H 2SO 4含量约为96%，求其浓度为多少？如何配置1L 浓度为0.15mol/L 硫酸溶液？解：==18.02mol/L 42SO H c 9896.084.11000××配置1L 浓度为0.15mol/L 硫酸溶液应取18.02mol/L 的浓硫酸：V==8.34mL 02.1815.01000×5．用作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为0.03，该溶液的密度为1.0g/mL ，计算这种水溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质的量浓度和物质的量分数。

第一章 气体、溶液和胶体

第一章 气体、溶液和胶体

第一章气体、溶液和胶体⏹§1.1 气体⏹§1.2 液体⏹§1.3 分散系⏹§1.4 溶液⏹§1.5 胶体溶液⏹§1.6 高分子溶液和凝胶⏹§1.7 表面活性物质和乳浊液1、Dalton分压定律2、稀溶液的依数性3、胶体的结构、性质依数性的计算、胶团结构的书写、胶体的性质1、气体的基本特征：（1）无限膨胀性：所谓无限膨胀性就是，不管容器的形状大小如何，即使极少量的气体也能够均匀地充满整个容器。

（2）无限掺混性：无限掺混性是指不论几种气体都可以依照任何比例混合成均匀的混溶体(起化学变化者除外)。

高温低压下气体的p 、V 、T 之间的关系。

即：P ：气体压力，单位用kPa(或Pa)。

V ：气体体积，单位取dm 3(或写为L ，l) n ：气体物质的量mol 。

T ：绝对温度，单位是K ，它与t °C 的关系为:T=273.15+t °CR ：理想气体常数P V = n R T （1-1）此式称为理想气体状态方程。

普通化学普通化学Dalton分压定律适用范围：Dalton分压定律可适用于任何混合气体，包括与固、液共存的蒸气。

对于液面上的蒸气部分，道尔顿分压定律也适用。

例如，用排水集气法收集气体，所收集的气体含有水蒸气，因此容器内的压力是气体分压与水的饱和蒸气压之和。

而水的饱和蒸气压只与温度有关。

那么所收集气体的分压为：p气＝p总－p水如图：普通化学【例1.3】 一容器中有4.4 g CO 2，14 g N 2和12.8 g O 2，气体的总压为202.6 kPa ，求各组分的分压。

【解】混合气体中各组分气体的物质的量m ol m olg g n N 5.028141)(2=⋅=-m ol m olg g n CO 1.0444.41)(2=⋅=-m ol m ol g g n O 4.0328.121)(2=⋅=-k Pa k Pa m olm ol m ol m ol p CO 26.206.2024.05.01.01.0)(2=⨯++=()kPa kPa molmol mol mol p kPa kPa molmol mol mol p O N 04.816.2024.05.01.04.03.1016.2024.05.01.05.022)(=⨯++==⨯++=，总＝总总p i x p n i n i p =由道尔顿分压定律T 一定，速率和能量特别小和特别大的分子所占的比例都是很小的，温度升高时，速率的分布曲线变得较宽而平坦，高峰向右移，曲线下面所包围的面积表示的是分子的总数，对一定的体系它是常数. 氮的速率分布曲线麦克斯韦－玻尔兹曼分布定律:普通化学水有三种存在状态，即水蒸气（气态）、水（液态）、冰（固态）。

普通化学第一章总结

普通化学第一章总结

冰的饱和蒸汽压与温度的关系可以用OB 来表示。由于冰的升华热大于水的蒸发热，所以OB的斜率大于OA 段的斜率。图中的曲线OC代表了水和冰两相平衡共存的状态。从曲线OC 可以知道，增加压力会使冰水平衡共存的温度降低，即冰的融点会降低。这样的事实在生活中的实例有：溜冰的时候，冰刀压迫冰面会产生较大的压力，使受压处的冰的融点降低，部分冰会融化，起到润滑的作用;做雪球时，用手压迫雪球，使得部分雪的融点降低，会融化成水，当手不再用力时，水又会重新结冰，将原先分散的雪颗粒积聚成雪球。
弯曲液面的液体的蒸气压
液体的饱和蒸气压不仅与液体的温度有关，还与液体的压力有关。Ps=P外+ 。凹液面的蒸气压降低，凸液面的蒸气压减小。并且弯曲液面的饱和蒸汽压与平液面的饱和蒸汽压存在以下关系：
㏑ = 开尔文公式
M为液体的摩尔质量，
注意r的正负号。
与此类似的是稀溶液的凝固点降低的现象 Tf=Kf*mb.
1.6 液体的表面张力
表面张力：液体与气体的分界面上存在时液体表面积缩小的紧缩力，称为表面张力。
定义：
表面张力与液体本身的性质有关，与接触相的性质有关，还与环境中的温度、压力有关。例如降低温度，表面张力会升高。
弯曲液面上的表面张力
P= ， 为液体的表面张力，r为液体的弯曲半径。并且，凹液面的曲率半径为正值；凸液面的曲率半径为负值。在毛细吸管中 ( 为接触角， 是毛细管的半径。
1.4水的相图
对OA段，OA表示水的饱和蒸汽压与温度的关系，曲线上的任意的一点都代表了液态的水与水蒸气两相平衡的状态；液态水合水蒸气的两相平衡状态都可以用曲线上的点来表示。注意：当温度高于Tc时，图像截止了，是因为此时水在超临界状态下，为流体。根据曲线OA 知，饱和蒸汽压越高（即液体受到的压力越大），液体的沸点越高。可以根据㏑Ps=— +B讨论，Ps与T成正比的关系。
chap1气体、溶液

chap1气体、溶液


代入: △p = K蒸b(B) 0.11 = 0.0571×13×1000/(MB×87) MB = 77.56 (g/mol)
nB RT nRT pB p V V pB nB xB p n
nB pB p xB p n
x B B的摩尔分数
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)=0.700mol。混合气体的总压p=133.0kPa。试计算各 组分气体的分压。
第一章 气体、溶液和胶体
了解理想气体的状态方程及其应用
理解道尔顿分压定律 掌握溶液组成的标度 掌握稀溶液的性质及其应用 了解电解质溶液活度和离子强度的概念。
作业：1, 3, 4 , 6, 8
第一章
气体、 溶液和胶体
第一节气体 一、理想气体状态方程
• 在通常的温度及压力条件下，固态（Solids）、
XA = 1 – XB
nB 移项得：△p = p*－p = p * XB = p*——— nA + nB ∵是稀溶液， ∴ nA >> nB nA + nB ≈ nA
nB △p≈ p*—— Δp＝p* xB nA ∵nA＝mA/MA nB nB ∴ △p≈ p*——＝p* — MA nA mA nB △p＝ p * MA ——＝K b(B ) mA 式中，MA ： kg/mol mA： kg
单相体系
多相体系 （存在界面）
分散系 分类
分子分散系 (d <1 nm) 胶体分散系 (d: 1-100 nm) 粗分散系 (d >100 nm)
分散系按分散质粒子的大小分类
化工原理第一章主要内容

化工原理第一章主要内容

化⼯原理第⼀章主要内容第⼀章流体流动流体：⽓体和液体统称流体。

流体的特点：具有流动性；其形状随容器形状⽽变化；受外⼒作⽤时内部产⽣相对运动。

质点：⼤量分⼦构成的集团。

第⼀节流体静⽌的基本⽅程静⽌流体的规律：流体在重⼒作⽤下内部压⼒的变化规律。

⼀、流体的密度ρ1. 定义：单位体积的流体所具有的质量，kg/m 3。

2. 影响ρ的主要因素液体：ρ=f(t)，不可压缩流体⽓体：ρ=f(t ，p)，可压缩流体3.⽓体密度的计算4.混合物的密度5.与密度相关的⼏个物理量⽐容υ⽐重(相对密度) d ⼆、压⼒p 的表⽰⽅法定义：垂直作⽤于流体单位⾯积上的⼒ 1atm=760mmHg=1.013×105Pa=1.033kgf/cm 2 =10.33mH2O 1at=735.6mmHg=9.807×105Pa =1kgf/cm 2 =10mH20 表压 = 绝对压⼒ - ⼤⽓压⼒真空度 = ⼤⽓压⼒ - 绝对压⼒三、流体静⼒学⽅程特点：各向相等性；内法线⽅向性；在重⼒场中，同⼀⽔平⾯上各点的静压⼒相等，但其值随着点的位置⾼低变化。

1、⽅程的推导 2、⽅程的讨论液体内部压强 P 随 P 0 和 h ⽽改变的； P ∝h ，静⽌的连通的同⼀种液体内同⼀⽔平⾯上各点的压强相等；当P 0改变时，液体内部的压⼒也随之发⽣相同的改变；⽅程成⽴条件为静⽌的、单⼀的、连续的不可压缩流体；h=(P-P 0)/ρg ，液柱⾼可表⽰压差，需指明何种液体。

3、静⼒学⽅程的应⽤ (1)压⼒与压差的测量 U 型管压差计微差压差计（2）液位的测定（3）液封⾼度的计算 m Vρ=(),f t p ρ=4.220M =ρ000T p p T ρρ=PM RT ρ=12121n m n a a a ρρρρ=+++1122......m n nρρ?ρ?ρ?=+++mm PM RTρ=1/νρ=41/,gh p p ρ+=0()12A C P P gR ρρ-=-() gz21A B A gR P P ρρρ+-=-第⼆节流体流动的基本⽅程⼀、基本概念（⼀）流量与流速1.流量：单位时间流过管道任⼀截⾯的流体量。

无机及分析化学——第一章 气体和溶液

无机及分析化学——第一章 气体和溶液


依数性来源于分散微粒间距离远，作用力小。
通常所说的“依数性”，包括四个方 面： • 蒸气压下降 (The lowering of the vapor pressure)
• 沸点升高 (The elevation of the boiling point)
• 凝固点降低 (The depression of the freezing point) • 渗透压 (The phenomenon of osmotic pressure)
c)粗分散系：
1000 nm (> 10-6 m), 例如：泥浆水(悬浊液）、牛奶、豆 浆等。肉眼或在显微镜下可观察到微粒，静置易沉淀，是一种 不稳定的体系。
相与界面
相（phase）：体系中物理性质和化学性质完全相同的部分。 相界面（简称界面，interface）：将相与相分隔开来的部分。 相与相之间在指定的条件下具有明确的界面，在界面两边体 系的性质会有突跃变化。处于界面上的原子或分子的受力情况 与相内部的不同，往往存在剩余引力，具有界面能。一般来说， 体系中存在的界面越多，能量就越高，体系也越不稳定。
体来说，只要温度不是太低（高温,高于273K），压力不
是太高（低压 , 低于数百 kPa ），都可以近似用理想气体 状态方程作有关p、V、T、n 的计算。
2. 理想气体状态方程
理想气体的温度（T）、压力（p）、体积(V)和物质的 量（n）之间, 具有如下的方程式关系： pV = nRT 在SI制中，p—Pa，V—m3，T—K，n—mol。 标准状况（p=101.325 kPa，T=273.15 K）下，1 mol 气 体的标准摩尔体积为 22.414×10-3 m3 ，摩尔气体常数 R 的 单位及数值为: pV 1.01325 105 Pa 22.414 103 m3
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同。
7．扩散速率约为甲烷 3 倍的气体是（ ）。 A．H2 B．He C．N2 D．CO2 【答案】A 【解析】根据气体的扩散定律，气体的扩散速率与相对分子质量的平方根成反比：
8．下列各组气体中，在相同温度下两种气体扩散速率最接近整数倍的是（ ）。 A．H2 和 He B．He 和 N2 C．He 和 O2 D．H2 和 O2 【答案】D 【解析】气体的扩散速率与相对分子质量的平方根成反比，由此可得：
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9．水在 96.5℃时沸腾，这说明外界大气压（ ）。 A．等于一个标准大气压 B．略高于一个标准大气压 C．低于一个标准大气压 D．远远高于一个标准大气压 【答案】C 【解析】沸点是指纯液体的饱和蒸气压达到外界大气压时的温度。水的正常沸点为 100℃，此时水的饱和蒸气压等于标准大气压。若水在 96.5℃沸腾，说明此时水的饱和蒸 气压小于标准大气压，即外界大气压小于标准大气压。
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第 1 章 气体、液体和溶液的性质
一、选择题 1．在 100℃时，98.7kPa 压力下，硫蒸气的密度为 0.5977g·L－1，已知 S 的原子量是 32.066，则硫的分子式是（ ）。 A．S8 B．S6 C．S4 D．S2 【答案】D 【解析】硫蒸气的密度为 0.5977g·L－1，即体积为 1L 时，质量为 0.5977g，且温度及 压力已知，根据理想气体状态方程：
A．100kPa B．200kPa C．300kPa D．400kPa 【答案】B
第一章气液界面-课件

第一章气液界面-课件

第一章气－液界面性质1.1液体的表面1.1.1表面张力和表面自由能1.1.2表面热力学基础1.1.3弯曲液体表面的一些现象1.1.4液体表面张力的测定方法1.2溶液的表面1.2.1溶液的表面张力1.2.2溶液的表面吸附引言表面和界面(s u r f a c e a n d i n t e r f a c e)常见的界面有：1.气-液界面2.气-固界面3.液-液界面4.固-固界面1.1液体的表面1.1.1表面张力和表面自由能表面张力液体表面具有自动收缩表面的趋势。

当无外力影响时，一滴液体总是自发地趋向于球形。

而体积一定的几何形体中球体的面积最小。

故一定量的液体由其它形状变为球形时总伴随着面积的缩小。

因为液体表面分子与液体内部分子所处环境不同（所受力不同）考虑一种液体与蒸汽平衡的体系，在液体内部每个分子所受周围分子的吸引是各向同性的，彼此互相抵消。

故处于溶液内部的分子可自由运动无需做功。

而处于表面上的分子则不同，由于气相密度小，表面分子受液体内部的吸引力要大于外部气体分子对它的引力，所以表面层分子受到一指向内部的合力：F＝2γl其中γ代表液体的表面张力系数，即垂直通过液体表面上任一单位长度与液面相切的力。

简称表面张力（s u r f a c e t e n s i o n）是液体基本物化性质之一，通常以m N/m 为单位。

表面（过剩）自由能当分子从液体内部移向表面时，须克服此力作用做功。

使表面分子能量要高于内部分子能量。

于是当液体表面积增加（即把一定数量液体内部分子转变为表面上分子）体系总能量将随体系表面积增大而增大。

表面（过剩）自由能：对一定量的液体，在恒定T，P下，体系增加单位表面积外界所做的功。

即增加单位表面积体系自由能的增加。

d G=－S d T+V d P+γd A注重：表面自由能并非表面分子总能量，而是表面分子比内部分子自由能的增加。

在恒温恒压条件下：d G=γd Aγ=△G/A故表面张力γ：为恒温恒压下增加单位表面积时体系G i b b s自由能的增量，称其为比表面自由能，简称表面自由能。

大学化学01第一章 气体和溶液

第一章 气体和溶液学习要求1. 了解分散系的分类及主要特征。

2. 掌握理想气体状态方程和气体分压定律。

3. 掌握稀溶液的通性及其应用。

4. 掌握胶体的基本概念、结构及其性质等。

5. 了解高分子溶液、乳状液的基本概念和特征。

1.1 气体1.1.1 理想气体状态方程气体是物质存在的一种形态，没有固定的形状和体积，能自发地充满任何容器。

气体的基本特征是它的扩散性和可压缩性。

一定温度下的气体常用其压力或体积进行计量。

在压力不太高(小于101.325 kPa)、温度不太低(大于0 ℃)的情况下，气体分子本身的体积和分子之间的作用力可以忽略，气体的体积、压力和温度之间具有以下关系式：V=RT p n (1-1)式中p 为气体的压力，SI 单位为 Pa ；V 为气体的体积，SI 单位为m 3；n 为物质的量，SI 单位为mol ；T 为气体的热力学温度，SI 单位为K ；R 为摩尔气体常数。

式(1-1)称为理想气体状态方程。

在标准状况(p = 101.325 Pa ，T = 273.15 K)下，1 mol 气体的体积为 22.414 m 3，代入式(1-1)可以确定R 的数值及单位：333V 101.32510 Pa 22.41410 m R T1 mol 27315 Kp n .-⨯⨯⨯==⨯3118.314 Pa m mol K --=⋅⋅⋅11= 8.314 J mol K --⋅⋅ (31 Pa m = 1 J ⋅)例1-1 某氮气钢瓶容积为40.0 L ，25 ℃时，压力为250 kPa ，计算钢瓶中氮气的质量。

解：根据式(1-1)333311V 25010Pa 4010m RT8.314Pa m mol K 298.15Kp n ---⨯⨯⨯==⋅⋅⋅⨯4.0mol =N 2的摩尔质量为28.0 g · mol -1，钢瓶中N 2的质量为：4.0 mol × 28.0 g · mol -1 = 112 g 。

《无机化学》第3版 宋天佑 第1章化学基础知识


实际气体的压力 p实 是碰撞器壁的分 子受到内层分子的引 力，不能自由碰撞器 壁的结果。
所以 p实 < p
即理想气体的压强应该是 实际气体的压强与由于分子间 引力而减少的压强之和。
用 p内 表示由于分子间引力 而减小的压强，则
p = p实 + p内
p内 是由于内层分子对碰撞器壁 的分子吸引产生的
计算混合后 N2与 He 的分压和混 合气体的总压力。
解：对于N2，混合前后物质的量 和温度保持不变，
故根据波义耳定律有，
p1V1 = （p N2 ）V总
（p N2 ）=
p1•
V1 V总
对于 He，混合前后气体的温度、 压强和体积发生变化。
由理想气体的状态方程
pV = nRT
得
pV T = nR
上式中
pV R = nT
pV R = nT 若压力 p 的单位为 Pa 体积 V 的单位为 m3 温度 T 的单位为 K 物质的量 n 的单位为 mol
则 R = 8.314 J•mol－1•K－1
从式
R=
pV nT
和
R = 8.314 J•mol－1•K－1
看出 pV 乘积的物理学单位 为 焦耳 （J）
当 组分气体单独存在且与混合 气体具有相同体积时，其所产生的 压强称为该组分气体的分压。
组分气体 i 的分压，用 pi 表示 应有如下关系式 pi V总 = n i R T
道尔顿（Dalton） 进行了大量 实验，提出了混合气体的分压定律 —— 混合气体的总压等于各组分 气体的分压之和
p总 = pi i
是经常用来描述气体性质的物理量。
Boyle 定律
n，T 一定时
1 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ p

第一章 气体和溶液


1. 稀溶液蒸气压下降
(1) 溶剂的蒸汽压 vapor pressure
(2) 稀溶液的蒸汽压下降 pressure lowering
(2) 稀溶液的蒸汽压下降 pressure lowering
溶液的蒸发与纯水蒸发相比，速率要慢得多，因为： 溶液表面被溶质微粒所占据，使溶液表面动能较高，足以克 服分子间引力而进入气相的溶剂分子相对含量降低，减少溶 剂分子蒸发的机会。
4. 质量分数
定义：B物质的质量与混合物质量之比， 表示相同质量单位物质的相对含量。 单位：1
表示式： ωB= mB /（mA+ mB）
表示方法：分数或者小数
举例： ω硫酸 = 98% or 0.98
5. 质量浓度
定义: B物质的质量与混合物体积之比。 符号:ρB 单位：Kg/m －3;g· －1；mg · －1;μg · －1 L L L
B组分气体分压的求解：
nB RT pB V p nRT V
pB nB xB p n
nB pB p xB p n
x B B的摩尔分数
1.4 分压定律的实 际应用 计算气体混合物中各组分气体分压
例题:
在25℃、99.43kPa下，以排水集气法在水面上收 集到的氢气体积为0.4006L，计算在同样温度、压力 下，用分子筛除去水分后所得干燥氢气V’ 和n。已知 25℃时水的饱和蒸气压为3.17kPa 解： T =(273+25)K = 298K p=99.438kPa V=4.16L
C
水
水的 相图 是根 据实 验绘 制的：
A f
冰
P
610.62
O
D
B
273.16
q 水蒸气

第一章-气体

第一章 气体自然界中物质的聚集状态一般可分为三种：气体、液体和固体。

气体与液体均可以流动，统称为流体(fluid)；液体和固体又统称为凝聚态(condense)。

无论物质处于哪一种状态，都有许多宏观性质，如压力(pressure)p 、体积(volume)V 、温度(temperature)T 、密度(density)ρ和热力学能(thermodynamic energy)U ，等等。

对于一定量的纯物质而言，p 、V 、T 是三个最基本的性质；而混合物的基本性质还应包括组成。

由一定量纯物质组成的均相流体，p 、V 、T 中任意两个量确定后，第三个量即随之确定，此时就说物质处于一定的状态。

处于一定状态的物质，各种宏观性质都有确定的值和确定的关系。

联系p 、V 、T 之间关系的方程称为状态方程。

本章着重介绍气体的状态方程。

§1-1 理想气体状态方程1.理想气体状态方程气体的物质的量n 与压力p 、体积V 与温度T 之间是有联系的。

从17世纪中叶开始 .先后经过波义尔（Boyle R,1662）、盖-吕萨克（Gay J-Lussac J,1808）及阿伏伽德罗（A Avogadro,1869）等著名科学家长达一个多世纪的研究，测定了某些气体的物质的量n 与它们的p 、V 、T 性质间的相互关系。

得出了对各种气体都普遍适用的三个经验定律(empirical law)。

在此基础上，人们归纳出一个对各种纯低压气体都适用的气体状态方程：nRT pV = (1-1-1a)上式称为理想气体状态方程（state equations of the ideal gas ）。

式中p 的单位为Pa ，V 的单位为m 3，n 的单位为mol ，T 的单位为K 。

R 是是一个对各种气体都适用的比例常数(ratioconstant)，称为摩尔气体常数，在一般计算中，可取R=8.314 J ·mol -1·K -1。

第一章 气体

第一章气体、液体和溶液的性质1.敞口烧瓶在7℃所盛的气体，必须加热到什么温度，才能使1/3气体逸出烧瓶？2.已知一气筒在27℃，30.0atm时，含480g的氧气。

若此筒被加热到100℃，然后启开阀门（温度保持在100℃），一直到气体压力降到1.00atm时，共放出多少克氧气？3. 在30℃时，把8.0gCO2、6.0gO2和未知量的N2放入10dm3的容器中，总压力达800 mmHg。

试求：(1) 容器中气体的总摩尔数为多少？(2) 每种气体的摩尔分数为多少？(3) 每种气体的分压为多少？(4) 容器中氮气为多少克？3.CO和CO2的混合密度为1.82g dm－3(在STP下）。

问CO的重量百分数为多少？4.已知某混合气体组成为：20份氦气，20份氮气，50份一氧化氮，50份二氧化氮。

问：在0℃，760mmHg下200dm3此混合气体中，氮气为多少克？5.S2F10的沸点为29℃，问：在此温度和1atm下，该气体的密度为多少？7. 体积为8.2dm3的长颈瓶中，含有4.0g氢气，0.50mol氧气和分压为2atm 的氩气。

这时的温度为127℃。

问：(1) 此长颈瓶中混合气体的混合密度为多少？(2) 此长颈瓶内的总压多大？(3) 氢的摩尔分数为多少？(4) 假设在长颈瓶中点火花，使之发生如下反应，直到反应完全：2H2(g) + O2(g) ＝2H2O(g)当温度仍然保持在127℃时，此长颈瓶中的总压又为多大？8. 在通常的条件下，二氧化氮实际上是二氧化氮和四氧化二氮的两种混合气体。

在45℃，总压为1atm时，混合气体的密度为2.56g dm－3。

计算：(1) 这两种气体的分压。

(2) 这两种气体的重量百分比。

9. 在1.00atm和100℃时，混合300cm3H2和100 cm3O2，并使之反应。

反应后温度和压力回到原来的状态。

问此时混合气体的体积为多少毫升？若反应完成后把温度降低到27℃，压力仍为1.00atm，则混合气体的体积为多少毫升？(已知27℃时水的饱和蒸汽压为26.7mmHg)10. 当0.75mol的“A4”固体与2mol的气态O2在一密闭的容器中加热，若反应物完全消耗仅能生成一种化合物，已知当温度降回到初温时，容器内所施的压力等于原来的一半，从这些数据，你对反应生成物如何下结论？11. 有两个容器A和B，各装有氧气和氮气。

第一章 流体流动


例3 已知20℃时苯和甲苯的密度分别为879 kg/m3和
867 kg/m3,试计算含苯40％及甲苯60％（质量％）的 混合液密度。
6
例1 解： p表 ' ( pa＋p真 )－pa ' 101.3＋ ) 75 156.3kPa （ 130 例2 解： 混合气体平均摩尔质量
M m yi M i (0.13 44 0.76 28 0.1118) 103 28.98103 kg/mol
1
管路中流体没有增加和漏失
的情况下：
2
qm1 qm2
1u1 A1 2 u2 A2
1
2
推广至任意截面
qm 1u1 A1 2u2 A2 uA 常数
——连续性方程
28
不可压缩性流体，ρ 常 数
qv u1 A1 u2 A2 uA 常数
10
第一章、流体流动
3、压力用柱高表示：
p p0 h g
11
三、流体静力学基本方程式的应用
1、静压强的计算(举例）： 例题 流力（周谟仁）p19 2-2
例4、容重为γa和γb的两种液体，装在如图所示的容
器中。已知：γb=9.807KN/m2、大气压强 Pa=98.07 KN/m2，其它尺寸如图，求γa和PA。
（2）
式（2）即为以重量流体为基准的机械能衡算式。
z ——位压头
u2 ——动压头 2g p ——静压头 g
总压头
36
五
实际流体机械能衡算式
2 2 1
'
p2,u2
p1,u1
z2
1
'z10来自We'
37
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=13精1品g课件
课堂练习
• 一敞口烧瓶在280K时所盛的气体，需要加 热到什么温度时，才能使其体积的1/3逸出 瓶外？
答题关键： 抓住变和不变的量，变的是温度和物质的量， 不变的是压强和体积
精品课件
2. 气体摩尔质量的计算
n m
pV
M
pV m RT M
M mRT pV
nRT
M = Mr gmol-1
精品课件
6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g) 6mol
9mol
Mr(NaN3)=65.01 P=748mmHg=99.73kPa
T=298K m(NaN3)=？9299. 87 873..3 50 19 6V4 (6 N2).50 =71 5.0L
m(NaN3)=
气体和溶液
精品课件
气体
理想气体状态方程式 气体混合物(分压定律)
溶液
溶液的浓度 稀溶液的依数性
理想气体状态方程式
理想气体状态方程式 理想气体状态方程式的应用
气体的最基本特征：
•
具有可压缩性和扩散性
理想气体状态方程式
• 理想气体状态方程适用条件？可以用来求算什么？
• 什么是理想气体，什么条件下的气体接近理想气体：
p(N2)= p- p(NH3) - p(O2)
=(133.0-35.5-20.0)kPa
=77.5kPa
• 思考：
1. 恒压条件下，将4L H2 与6L N2 混合于一容 器中，使其总压为50KPa,求各组分分压？
• 2. 将4L 100 KPa H2 与4L 100KPa N2 混合于 4L容器中，求总压和各组分分压？
。 应用范围： 温度不太低，压力不太高的真
实气体。
例1 一玻璃烧瓶可以耐压 3.08 × 105 Pa ，在温度 为300 K 和压强为 1.03 × 105 Pa 时，使其充满气体。 问在什么温度时，烧瓶将炸裂。
解：依据题意可知 V1 ＝ V2 ， n1 ＝ n2
此时
p1 T1
pT
2
2
T2
p p
pi ＝ niRT/V总
pp1p2p3 pi i
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。
精品课件
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。
p = p1 + p2 +
或
p = pBp 1nFra bibliotek1 V R,T p 2 n 2 V R,T
• 较高温度：气体运动速率快，分子运动空 间大，分子体积相对气体所占的体积可以 忽略；碰撞几率低，分子间的作用力可以 忽略。
精品课件
pV=nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p=101.325kPa, T=273.15K
n=1.0mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
R
nBRT V
对于双组分体系，T，V 一定时
pA
pB
pA+ pB
nA
nB
nA + nB
pA ＝ nART/V p总 ＝ pA + pB
精品课件
pB ＝ nBRT/V
pA nA V
pA
nA 1/2V
思考
pB nB 2V
pB
nB 2V 精品课件
P总=？ nA + nB
V
P总=？
nA + nB V
对于多组分体系
• 分子本身不占体积（分子本身的体积相对于气体所占 有体积完全可以忽略），分子间没有作用力的气体。
• 较低压力（不高于101.3kPa）较高温度（不低于0℃） 的条件下的气体接近于理想气体。
精品课件
• 较低压力：分子数少，分子体积相对气体 所占的体积可以忽略；碰撞几率低，分子 间的作用力可以忽略。
计算各组分气体的分压。
解：n= n（NH3）+n（O2）+n（N2）
=0.320mol+0.180mol+0.700mol =1.200mol
p(NH3)=n(NH3)/n × p =0.320/1.200 ×133.0kPa
=35.5kPa
pO2
nO2
n
p
0.18035.5kPa20.0kPa 0.320
精品课件
6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
在25℃。748mmHg下，要产生75.0L的N2 ，计算需要叠氮化钠的质量。 解：
根据化学反应方程式所显
示 出 的 n（NaN3） 与 n（N2） 的 数 量 关 系 ， 可 以 进 一 步 确 定 在 给 定 条 件 下 ， m（ NaN3）与V（N2）的关系。
pV nT
101325 Pa 22.4 10 3 m3 1.0mol 273 .15K
8.314 J mol 1 K 1
R=8.314 kPaLK-1mol-1
需要注意的问题
• pV=nRT • 注意R与V, P的单位要对应
精品课件
理想气体状态方程式的应用
1. 计算p，V，T，n四个物理量之一
3. 气体密度的计算
M mRT pV
M RT
p
=pM RT
=m/V
气体混合物
分压定律 分压定律的应用
分压定律(Dalton’s Law) 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。
pB
pn 1 V R T n 2 V R T n 1n 2 R VT
n =n1+
n2+p
nRT V
分压的求解：
pB
nBRT V
pB p
nB n
xB
p
nRT V
pB
nB n
p
xB p
x B B的摩尔分数
例3 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） =0.700mol。混合气体的总压p=133.0kPa。试
2
T
1
1
T 2
3.04×105×300 1.03×105 K
解得 T2 ＝ 900 K 当温度达到 900 K 以上精时品课，件 烧瓶会炸裂。
有关气体体积的化学计算
例2:为了行车 的安全，可在 汽车中装备上 空气袋，防止 碰撞时司机受 到伤害。这种 空气袋是用氮 气充胀起来 的，所用的氮气是由叠氮化钠与三氧化二铁 在火花的引发下反应生成的。总反应是：
• 3.将4L 100 KPa H2 与4L 100KPa N2 混合于8L 容器中，求总压和各组分分压？
• 4.将4L 100 KPa H2 与5L 100KPa N2 混合于 20L容器中，求总压和各组分分压？ 分压定律不适用于实际气体，为什么？