物理化学第一章气体的性质
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气体的特性与性质气体在自然界中广泛存在,其特性与性质对我们的生活和科学研究具有重要意义。
本文将讨论气体的特性和性质,包括分子间距离大、无固定形状、压缩性、可扩散和可溶性等方面。
一、分子间距离大气体的分子之间距离很大,它们以高速无规则运动。
这是由于气体的分子间作用力较弱,导致分子之间相互距离较大。
相比之下,固体和液体的分子之间的吸引力更大,使得它们无法具有和气体类似的特性。
二、无固定形状气体没有固定的形状,可以充满容器的所有部分。
这是由于分子间的弱吸引力和高速无规则运动所致。
无论是在容器中,还是在自由空间中,气体分子都会扩散并填满可用的空间。
三、压缩性与固体和液体相比,气体是高度可压缩的。
当压力增加时,气体的体积会减小。
这是因为气体分子之间的间隔增加,它们与容器壁之间的碰撞增强,产生更大的压力。
这种压缩性使得气体在各种应用中都具有重要价值,例如气体储存和运输。
四、可扩散性气体分子具有高度的运动能量,因此它们能够自由地扩散和混合。
气体分子在容器中碰撞并传播,使得气体能够均匀地分布在整个容器中。
这种可扩散性使得气体在空气污染控制和化学反应等领域起着关键作用。
五、可溶性气体具有可溶性,可以溶解于液体或其他气体中。
溶解是指气体分子与溶剂分子之间的相互作用。
气体的溶解性受到多种因素的影响,如温度、压力和化学性质等。
一些气体溶解在水中形成溶液,例如碳酸气体溶解在水中形成碳酸饮料。
结论气体的特性与性质包括分子间距离大、无固定形状、压缩性、可扩散性和可溶性。
这些特性使气体在我们的日常生活和科学研究中发挥着重要作用。
通过深入理解气体的特性和性质,我们能够更好地应用和控制气体,推动科学技术的发展。
Physical Chemistry (Ⅰ)绪论第一章气体第二章热力学第一定律第三章热力学第二定律第四章多组分系统热力学第五章化学平衡第六章相平衡物理化学(上)物理化学(上)第一章气体The properties of gases §1-!本章基本要求§1-1理想气体状态方程与理想气体§1-2真实气体的性质§1-3真实气体状态方程§1-$本章小结第一章气体§1-2真实气体的性质一、真实气体与理想气体的差别二、真实气体在p ~V m图上的等温线三、临界性质四、真实气体在p ~V m图上的分区五、饱和蒸气压、饱和温度、沸点、正常沸点§1-2真实气体的性质一、真实气体与理想气体的差别1.真实气体分子本身有体积比理想气体难压缩2.真实气体分子间有相互作用力(以引力为主)比理想气体易压缩总的结果:有时pV>n R T、有时pV<n R T、有时pV=n R T3.真实气体分子间的引力使它可以液化(理想气体不能液化)二、真实气体在p ~V m 图上的等温线§1-2真实气体的性质1. T >t c 气体不可液化——一段光滑曲线2. T =t c 气体可液化的最高温度——两段光滑曲线中间有拐点,C点3.T <t c 气体可以液化三段:水平线气液共存较陡的线为液体线较平的线为气体线T c叫临界温度是是否可以液化的分解温度二、真实气体在p ~V m 图上的等温线§1-2真实气体的性质1.临界温度:能够使气体液化的最高温度称为此气体的临界温度。
用TC 或tC表示。
临界温度是气体的一个特性参数,不同的气体具有不同的临界温度tC (O2)=-118.57℃,tC(N2)= -147.0℃。
2.临界压力:临界温度下使气体液化的最低压力。
3.临界体积:临界温度和临界压力下的摩尔体积为临界摩尔体积Vm,C 。
三、临界性质§1-2真实气体的性质§1-2真实气体的性质三、临界性质§1-2真实气体的性质三、临界性质p CV C四、真实气体在p ~V m 图上的分区§1-2真实气体的性质g-l gl四、真实气体在p~V m图上的分区§1-2真实气体的性质1.饱和蒸气压:指定温度下气液平衡时的压力(p ~V m 图指定等温线上水平线时的压力)2.饱和温度:指定压力下气液平衡时的温度(p ~V m 图指定压力水平线对应的温度)3.沸点:饱和蒸气压等于外压时的温度(沸点与饱和温度在数值上相同)4.正常沸点:外压等于101.325kPa时的沸点五、饱和蒸气压、饱和温度、沸点§1-2真实气体的性质物理化学(上)。
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1.16 25 C时饱和了水蒸气的湿乙炔气体(即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压)总压力为138.7 kPa,于恒定总压下冷却到10 C,使部分水蒸气凝结为水。
物理化学气体知识点总结一、气体的基本概念1. 气体的定义气体是一种物态,它是一种没有固定形状和容积的物质。
2. 气体的分子结构气体由分子组成,分子之间没有规则的排列方式,分子之间的间距非常大,分子可以自由运动,并且具有较高的平均动能。
3. 气体的三态气体是物质的一种态态,它有三个基本态态,即固态、液态和气态。
气体是物质的一种常见状态,常见的气体有氧气、二氧化碳、氢气等。
4. 气体的性质气体具有一些独特的物理性质,如容易被压缩、能够扩散、熵增加等。
二、气体的物理性质1. 压强气体的压强是气体分子对容器壁施加的压力,它与气体分子的速度相关。
根据理想气体定律,气体的压强与温度和体积成正比。
2. 体积气体的体积是指气体所占据的空间大小,它是气体的一个重要物理性质。
根据理想气体定律,气体的体积与温度和压强成正比。
3. 温度气体的温度是指气体分子的平均动能,它是气体的一个重要物理性质。
根据理想气体定律,气体的温度与压强和体积成正比。
4. 密度气体的密度是指单位体积内气体的质量,它是气体的一个重要物理性质。
气体的密度与气体的种类、压强和温度都有关。
5. 扩散气体的扩散是指气体分子能够在空间中自由运动并占据整个容器的能力,它是气体的一个重要物理性质。
气体的扩散速度与气体的分子质量有关。
6. 热容气体的热容是指单位质量或单位摩尔气体在温度变化下所吸收或释放的热量,它是气体的一个重要物理性质。
气体的热容与气体的种类和温度有关。
7. 比热容气体的比热容是指单位质量或单位摩尔气体在温度变化下吸收或释放的热量,它是气体的一个重要物理性质。
气体的比热容与气体的种类和温度有关。
三、气体的化学性质1. 反应性气体具有很强的反应性,它们常与其他物质发生化学反应,如氧化、还原、分解、合成等。
2. 溶解性气体在液体中的溶解性是气体的一个重要化学性质,与气体与液体分子之间的相互作用力有关。
溶解性常用来描述气体在液体中的溶解程度。
3. 反应速度气体的反应速度是气体与其他物质发生化学反应的速度,它与反应物的浓度、温度和压强等有关。
物理化学(天大第五版全册)课后习题答案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第一章气体pVT 性质1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下:11TT p V p V VT V V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系解:对于理想气体,pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,若以每小时90kg 的流量输往使用车间,试问贮存的气体能用多少小时解:设氯乙烯为理想气体,气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=(÷)=小时1-3 0℃、的条件常称为气体的标准状况。
试求甲烷在标准状况下的密度。
解:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 一抽成真空的球形容器,质量为。
充以4℃水之后,总质量为。
若改用充以25℃、的某碳氢化合物气体,则总质量为。
试估算该气体的摩尔质量。
解:先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρn=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接,泡内密封着标准状况条件下的空气。
第一章 气体pVT 性质1.对于真实气体,当处于( )条件时,其行为与理想接近。
A.高温高压B.高温低压C.低温低压D.低温高压3.物质能以液态形式存在的最高温度是( )A.沸腾温度b TB.临界温度c TC.玻义尔温度B TD.凝固点温度f T4.对比温度是其所处的温度T 与( )比值。
A.玻义尔温度 B TB.临界温度 c TC. 沸腾温度b TD.273 K6.理想气体的微观模型是( )A.各种分子间的作用力相等,各种分子的体积大小相等B.所有分子都看作一个质点,它们具有相同的能量C.分子间无作用力,分子本身不占有体积D.处于临界温度以上的气体第一定律(第一组)1.热力学第一定律表达式为:U Q W ∆=+,其只适用于( )A.单纯的pVT 变化B.相变化C.化学变化D.封闭系统的任何变化2.( )组成的封闭系统的热力学能和焓仅仅是温度的函数。
A.理想溶液B.所有气体C.稀溶液D.理想气体3.公式,d d m p m H C T=的适用条件应该是( )A.等压过程B.恒外压过程C.无相变、无化学变化的恒压变温过程D.组成不变的均相系统的恒压过程 4.公式,()V m U nC T ∆=∆适用条件应该是( )A.恒容过程B.等容过程C.无相变、无化学变化和'W =0且,V m C 为常数的恒容过程 D.任何变化 5.一定量的理想气体,从同一始态的压力1p 可逆膨胀到2p ,若将等温可逆膨胀后的体积与绝热可逆膨胀后的体积相比,则( )A.前者大于后者B.前者小于后者C.二者相等D.无法判断差别7.理想气体经绝热可逆膨胀,其压力与体积的关系为( )A.r pV =常熟B.11r p V nRT =C.111r p V = D.无一定关系 8.下面摩尔反应焓中,其中( )既为2H 的燃烧焓,又为2H O(l)生成焓。
A.2221H (g)+O (g)=H O(g)2B.2222H (g)+O (g)=2H O(g) C.2221H (g)+O (g)=H O(l)2 D. 2221H O(l)=H (g)+O (g)29.已知CO(g)和2H O(g)在298K 时标准摩尔生成焓分别为(CO,g)f m H θ∆=-111-1kJ mol ⋅和-242-1kJ mol ⋅,则反应22H O(g)+C(H (g)+CO(g)→石墨) 的摩尔反应焓为( ) A.-353-1kJ mol ⋅ B.-131-1kJ mol ⋅ C.131-1kJ mol ⋅ D.353-1kJ mol ⋅第二组1.对于某一化学反应,若,r p m C ∆>0,则( )A.r m H ∆随T 升高而减小B. r m H ∆随T 升高而增大C. r m H ∆不随T 而变化D. r m H ∆随T 变化无规律2.某化合物的标准摩尔生成焓的定义是( )A.在298K 和100kPa 下由稳定单质生成1mol 化合物时焓变B.在温度T 和1atm 下由稳定单质生成1mol 化合物时焓变C.在1atm 下由单质生成1mol 化合物时的焓变D.在温度T 和各处于100kPa 下的纯的稳定单质生成1mol 处于100kPa 下和指定状态下的化合物时的焓变3.下列对于焓变的描述,正确的是( )A.系统的焓等于等压热B.系统的焓变等于过程的等压热C.系统的焓变等于系统的热D.系统的焓等于恒压和非体积功为零时过程的热4.热力学第一定律表达式为U Q W ∆=+,其只适用于( )A.敞开系统B.理想气体系统C.封闭系统D.孤立系统5.在一个恒容的绝热箱内有一绝热隔板,其两侧分别放有,,n T p 皆不相同的2N (g),若该气体可视为理想气体,则抽去隔板达到平衡,则混合过程的U ∆( ),W ( ),Q ( ),H ∆( )。
物理化学模拟试题及答案第一章气体的PVT性质选择题1.理想气体模型的基本特征是(A)分子不断地作无规则运动、它们均匀分布在整个容器中(B)各种分子间的作用相等,各种分子的体积大小相等(C)所有分子都可看作一个质点,并且它们具有相等的能量(D)分子间无作用力,分子本身无体积答案:D2.关于物质临界状态的下列描述中,不正确的是(A)在临界状态,液体和蒸气的密度相同,液体与气体无区别(B)每种气体物质都有一组特定的临界参数C)在以p、V为坐标的等温线上,临界点对应的压力就是临界压力(D)临界温度越低的物质,其气体越易液化答案:D3.对于实际气体,下面的陈述中正确的是(A)不是任何实际气体都能在一定条件下液化(B)处于相同对比状态的各种气体,不一定有相同的压缩因子(C)对于实际气体,范德华方程应用最广,并不是因为它比其它状态方程更精确(D)临界温度越高的实际气体越不易液化答案:C4.理想气体状态方程pV=nRT表明了气体的p、V、T、n、这几个参数之间的定量关系,与气体种类无关。
该方程实际上包括了三个气体定律,这三个气体定律是(A)波义尔定律、盖-吕萨克定律和分压定律(B)波义尔定律、阿伏加德罗定律和分体积定律(C)阿伏加德罗定律、盖-吕萨克定律和波义尔定律(D)分压定律、分体积定律和波义尔定律答案:C问答题1.什么在真实气体的恒温PV-P曲线中当温度足够低时会出现PV值先随P的增加而降低,然后随P的增加而上升,即图中T1线,当温度足够高时,PV值总随P的增加而增加,即图中T2线?答:理想气体分子本身无体积,分子间无作用力。
恒温时pV=RT,所以pV-p线为一直线。
真实气体由于分子有体积且分子间有相互作用力,此两因素在不同条件下的影响大小不同时,其pV-p曲线就会出现极小值。
真实气体分子间存在的吸引力使分子更靠近,因此在一定压力下比理想气体的体积要小,使得pV<RT。
另外随着压力的增加真实气体中分子体积所点气体总体积的比例越来越大,不可压缩性越来越显著,使气体的体积比理想气体的体积要大,结果pV>RT。