第二章物質(zhì)的狀態(tài)氣體、液體、溶液0914

1、1p162本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：一、氣體一、氣體1. 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程2. 混合氣體分壓定律混合氣體分壓定律3. 實(shí)際氣體和實(shí)際氣體和 vander waals 方程方程二、液體二、液體1. 氣體的液化氣體的液化2. 液體的氣化：蒸發(fā)、沸騰液體的氣化：蒸發(fā)、沸騰3. 蒸氣壓的計(jì)算蒸氣壓的計(jì)算三、固體與固體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介三、固體與固體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介3一、氣體一、氣體1.1 物質(zhì)狀態(tài)：物質(zhì)狀態(tài)：固體固體 液體液體 l 分子間作用力減弱分子間作用力減弱 l 密度降低密度降低（分子本身所占體積的比例不同）分子本身所占體積的比例不同）等離子體等離子體 (plasma)p16-17如何建立如何建

2、立氣體模型？氣體模型？41.2 理想氣體狀態(tài)方程（經(jīng)驗(yàn)定律）理想氣體狀態(tài)方程（經(jīng)驗(yàn)定律） p17-18 理想氣體假定：理想氣體假定： 氣體分子不占有體積氣體分子不占有體積 (忽略尺寸忽略尺寸) 氣體分子間作用力忽略不計(jì)，氣體分子間作用力忽略不計(jì)，則：則： pv = nrt - 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 r 為氣體常數(shù)為氣體常數(shù) 幾種變化情況：幾種變化情況：三個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律三個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律 波義耳波義耳(boyle) 定律：定律： pv = 衡量衡量 （t, n 恒定）恒定） 查理查理-蓋蓋呂薩克呂薩克(charles-gaylussac) 定律：定律： v/t = 衡量衡量 （p, n 恒定）

3、恒定） 阿伏加德羅阿伏加德羅(avogadro) 定律：定律： v/n = 衡量衡量 （t, p 恒定）恒定）51.3 氣體狀態(tài)方程的運(yùn)用氣體狀態(tài)方程的運(yùn)用p18-191）r 的取值：的取值：隨壓力單位的變化而不同隨壓力單位的變化而不同 p：pa v：m3 r= 8.31 jmol-1k-1 p：kpa v：dm3 r= 8.31 kpadm3mol-1k-1 p：atm v：dm3 r= 0.0821 atmdm3mol-1k-1 2）pv = nrt 適用于適用于：溫度較高或壓力較低時(shí)的稀薄氣體（為什么？）溫度較高或壓力較低時(shí)的稀薄氣體（為什么？）63）求分子量：）求分子量：m （摩爾質(zhì)量

4、）（摩爾質(zhì)量） pv = nrt pv = (m/m) rt ( n = m/m ) m = (mrt)/(pv)4）求密度：）求密度：r r r r = (pm)/(rt) ( r = m/v ) 能否以此解釋熱氣球原理？能否以此解釋熱氣球原理？7例例 1： 惰性氣體氙能和氟形成惰性氣體氙能和氟形成多種氟化物多種氟化物xefx。實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)測(cè)定在測(cè)定在80oc，15.6 kpa 時(shí)，某氣態(tài)氟化氙試樣的密時(shí)，某氣態(tài)氟化氙試樣的密度為度為0.899 gdm-3, 試確定這種氟化試確定這種氟化氙的分子式。氙的分子式。解：解： （關(guān)鍵：求出摩爾質(zhì)量，即可確定分子式。） 設(shè)氟化氙摩爾質(zhì)量為設(shè)氟化氙摩爾質(zhì)

5、量為m, 密度為密度為r r (g dm-3), 質(zhì)量為質(zhì)量為m (g), r 應(yīng)選用應(yīng)選用 8.31 (kpa dm3 mol-1 k-1), 則：則：8 pv = nrt = (m/m) rt m = (m/v)(rt/p) = r r (rt/p) = (0.899 8.31 353)/15.6 = 169 (g mol-1)已知原子量已知原子量 xe: 131, f: 19 ; 對(duì)于對(duì)于xefx，應(yīng)有：，應(yīng)有： 131+19x =169 x = 2 這種氟化氙的分子式為：這種氟化氙的分子式為：xef2 9先理解二個(gè)概念：先理解二個(gè)概念：分體積分體積vi：指某組分氣體具有和混合氣體相同壓

6、力時(shí)所占的體積。分壓分壓( (力力) )pi：指某組分氣體單獨(dú)占有整個(gè)混合氣體體積時(shí)所呈現(xiàn)的壓力。 混合氣體混合氣體分壓定律：分壓定律： p總總= pi = p1+p2+p3+pi 試結(jié)合試結(jié)合 pv = nrt 導(dǎo)出：導(dǎo)出： pi = p總總 xi （其中其中：xi = ） ( pi 為分壓，為分壓，xi 為摩爾分?jǐn)?shù)為摩爾分?jǐn)?shù) ) iinn10一定狀態(tài)下：一定狀態(tài)下：t，v， (總總)壓壓 p總總； 分壓：分壓：pa、pb p總總= n總總 (rt/v) 同時(shí)：同時(shí)： 氣體氣體 a：pa = na (rt/v) 氣體氣體 b：pb = nb (rt/v) p總總 = pa + pb = (n

7、a+ nb) (rt/v) pa / p總總 = na/ (na+ nb) = na/ n總總= p總總 xa理想氣體理想氣體 a、b 的混合的混合p總總= pa+pbna nbt,v（pa和和pb分別是組分分別是組分a和和 b單獨(dú)占有整個(gè)混合氣體體積時(shí)單獨(dú)占有整個(gè)混合氣體體積時(shí)所呈現(xiàn)的壓力所呈現(xiàn)的壓力）11一定狀態(tài)下：一定狀態(tài)下：t，p， (總總)體積體積 v總總； 分體積：分體積：va，vb v總總 = (na+ nb)(rt/p) 同時(shí)：同時(shí)： 氣體氣體 a：va= na(rt/p) 氣體氣體 b：vb= nb(rt/p) v總總 = va + vb va/v總總 = na/(na+ n

8、b) = na/n總總 va= v總總 xat,pvavbnav總總 nbt,pttt,p理想氣體理想氣體 a、b 的混合的混合（va和和vb分別是指某組分氣體具有和混合氣體相同壓力時(shí)所占的體積分別是指某組分氣體具有和混合氣體相同壓力時(shí)所占的體積 ）na nb12一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于混合氣體中任意組分混合氣體中任意組分a: 分壓分壓 pa = p總總 xa 分體積分體積 va= v總總 xa va / v總總 = pa/ p總總p總總v分分 = p分分v總總 = n分分rt理想氣體理想氣體 a、b 的混合的混合13例例 2： a、b兩種氣體在一定溫度下，在一容器中混合，兩種氣體在一定溫

9、度下，在一容器中混合，混合后下面混合后下面表達(dá)式是否正確表達(dá)式是否正確?1. pava = nart2. pv = nart3. pva = nart4. pav = nart5. pa (va+ vb) = nart6. (pa+ pb) va = nart誤誤 誤誤正正正正正正正正正？誤？14例例 3： 室溫下，將室溫下，將1.0 atm、10 dm3 的的 h2 與與1.0 atm、20 dm3 的的 n2 在在 40 dm3 容器中混合。容器中混合。 求：求： h2 、n2 的分壓、分體積、摩爾比。的分壓、分體積、摩爾比。解解: ?15例例 3 解：解： 1）求分壓：）求分壓： t 一

10、定，一定，n 不變不變 （混合前后）（混合前后） p1v1= p2v2 1.0 10 = ph2 40 ph2= 0.25 (atm) 1.0 20 = pn2 40 pn2 = 0.5 (atm) 2）求分體積：）求分體積： va= v總總 (pa/ p總總) vh213.3 (dm3)vn226.6 (dm3) 3）求摩爾比：）求摩爾比： 0.5總總v總總pp2h總總pp2n總總v22nhnn22nhpp5 . 025. 025. 0 22nhvv= =16 p21-22 u 或： d1abad rb u u = =abbaababm m u u m m d d = = =同溫同壓下同溫同

11、壓下, 氣態(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散速度氣態(tài)物質(zhì)的擴(kuò)散速度u與其密度與其密度r r的平方根成反比的平方根成反比:因?yàn)橥瑴赝瑝合拢瑲怏w的密度與分子量成正比，所以：因?yàn)橥瑴赝瑝合拢瑲怏w的密度與分子量成正比，所以：r rp22：例題：例題17 p22-25理想氣體：理想氣體： pv = nrt實(shí)際氣體實(shí)際氣體: pv = z*(nrt) z 稱為稱為“壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)” z = 1 為理想氣體為理想氣體 考慮分子間作用力：考慮分子間作用力： z 1 （v增大）增大）實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度，取決于實(shí)際氣體偏離理想氣體的程度，取決于： 1. 溫度：溫度： t 增加，趨向于理想氣體增加，趨向于理想氣體 2. 壓力：

12、壓力： p 減小，趨向于理想氣體減小，趨向于理想氣體 3. 氣體的性質(zhì)：氣體的性質(zhì)： 沸點(diǎn)愈高與理想狀態(tài)偏差愈大沸點(diǎn)愈高與理想狀態(tài)偏差愈大181mol n2氣的氣的 z-p 圖圖 (不同溫度不同溫度 ) z=壓力壓力p愈小，溫度愈小，溫度 t愈高，愈高，愈接近理想氣體愈接近理想氣體 z = 1 19 z=1mol 不同氣體的不同氣體的 z-p 圖圖 (300k )分子間作用力愈弱，分子間作用力愈弱，愈接近理想氣體愈接近理想氣體 z = 1 20氣體氣體 z-p 圖總結(jié)：圖總結(jié)：1. 常壓常溫下，沸點(diǎn)低的氣體，接近理想氣體2. 起初增加壓力時(shí)，對(duì)于分子量較大的分子，分子間作用力增加占主導(dǎo)，使得：

13、z 121 van der waals（范德華范德華）方程）方程: p25 實(shí)際氣體方程：實(shí)際氣體方程： pv = z*(nrt)van der waals方程方程： 其中其中，a 、b 為范德華常數(shù)為范德華常數(shù)a 用于用于校正壓力校正壓力，是與分子間作用力有關(guān)的常數(shù)，分子間作用，是與分子間作用力有關(guān)的常數(shù)，分子間作用力與氣體濃度的平方成正比力與氣體濃度的平方成正比b 約等于氣體凝聚為液體時(shí)的約等于氣體凝聚為液體時(shí)的摩爾體積摩爾體積22vanderwaals23 p25先看問(wèn)題：先看問(wèn)題：1）是否所有氣體都可以液化？）是否所有氣體都可以液化？2）什么樣的條件下可以液化？）什么樣的條件下可以液化

14、？v冬天帶眼鏡進(jìn)屋時(shí)，鏡片會(huì)變得模糊。冬天帶眼鏡進(jìn)屋時(shí)，鏡片會(huì)變得模糊。 v家庭用液化氣，主要成分是丙烷、丁烷，加壓后變成液體儲(chǔ)家庭用液化氣，主要成分是丙烷、丁烷，加壓后變成液體儲(chǔ)于高壓鋼瓶里，打開(kāi)時(shí)減壓即氣化。于高壓鋼瓶里，打開(kāi)時(shí)減壓即氣化。 但有時(shí)鋼瓶還很重卻不能點(diǎn)燃。是因?yàn)榈袝r(shí)鋼瓶還很重卻不能點(diǎn)燃。是因?yàn)閏5h12或或c6h14等高級(jí)烷等高級(jí)烷烴室溫時(shí)不能氣化。烴室溫時(shí)不能氣化。溫度溫度壓力壓力tc 以下，均可以下，均可24?課本課本p26tb (沸點(diǎn)沸點(diǎn)) 室溫室溫 tc 室溫室溫， 室溫下為氣體，室溫下為氣體，加壓不能液化加壓不能液化tb 室溫，室溫， 室溫下為氣體，室溫下為氣體，

15、加壓可液化加壓可液化tb 室溫室溫 tc 室溫，室溫， 在常溫常壓下為在常溫常壓下為液體液體25p26每種氣體液化時(shí)每種氣體液化時(shí), 各有一個(gè)特定溫度叫各有一個(gè)特定溫度叫臨界溫度臨界溫度tc. 在在tc 以上以上, 無(wú)論怎樣加大壓力無(wú)論怎樣加大壓力, 都不能使氣體液化都不能使氣體液化.臨界溫度時(shí)臨界溫度時(shí), 使氣體液化所需的最低壓力叫使氣體液化所需的最低壓力叫臨界壓力臨界壓力pc.在在tc 和和 pc 條件下條件下, 1 mol 氣體所占的體積叫氣體所占的體積叫臨界體積臨界體積vc.v tc 、pc 、vc 均與分子間作用力及分子質(zhì)量有關(guān).26 p27-30a) 最幾速率：最幾速率：up -幾

16、率最大幾率最大 p29b) 算術(shù)平均速率：算術(shù)平均速率：u -用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)距離；用于計(jì)算運(yùn)動(dòng)距離；c) 均方根速率：均方根速率：u2 1/2 -用于計(jì)算平均動(dòng)能；用于計(jì)算平均動(dòng)能；d) 氣體分子的能量分布：氣體分子的能量分布： p30圖圖p30-32a) 理想氣體分子運(yùn)動(dòng)方程式：理想氣體分子運(yùn)動(dòng)方程式： p32b) 氣體分子的平均動(dòng)能與絕對(duì)溫度成正比：氣體分子的平均動(dòng)能與絕對(duì)溫度成正比： p32自學(xué)自學(xué)內(nèi)容內(nèi)容271 液體的氣化液體的氣化：蒸發(fā)蒸發(fā) 與與 沸騰沸騰 液體表面的氣化現(xiàn)象叫液體表面的氣化現(xiàn)象叫蒸發(fā)蒸發(fā) (evaporation)，是吸熱過(guò)程：是吸熱過(guò)程：ab敞口容器敞口容器分子的動(dòng)

17、能：分子的動(dòng)能：紅色：大紅色：大黑色：中黑色：中藍(lán)色：低藍(lán)色：低二、液體二、液體p33-38熱源熱源28氣體分子的動(dòng)能分布?xì)怏w分子的動(dòng)能分布 與與 蒸發(fā)的關(guān)系蒸發(fā)的關(guān)系分分子子的的份份 數(shù)數(shù)分子的動(dòng)能分子的動(dòng)能蒸發(fā)所需分子蒸發(fā)所需分子的最低動(dòng)能的最低動(dòng)能291.1 蒸發(fā)蒸發(fā):密閉密閉容器，恒溫時(shí)：容器，恒溫時(shí)：蒸發(fā)蒸發(fā) 冷凝冷凝 “動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡”ab飽和蒸氣壓：飽和蒸氣壓：氣體與其液相處于動(dòng)態(tài)平氣體與其液相處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的蒸氣壓力叫飽和蒸衡時(shí)的蒸氣壓力叫飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。飽和蒸氣壓的特點(diǎn)：飽和蒸氣壓的特點(diǎn)：1. 溫度恒定時(shí)，為定值；溫度恒定時(shí)，為定值；2. 氣液共存

18、時(shí)，不受量的變氣液共存時(shí)，不受量的變化；化； 3. 不同的物質(zhì)有不同的數(shù)值。不同的物質(zhì)有不同的數(shù)值。p33-35301.2 沸騰沸騰： 在液體的表面和內(nèi)部同時(shí)氣化的現(xiàn)象在液體的表面和內(nèi)部同時(shí)氣化的現(xiàn)象叫叫沸騰沸騰。沸點(diǎn)與外界壓力有關(guān)。沸點(diǎn)與外界壓力有關(guān)。外界壓力等于外界壓力等于101.3 kpa (1 atm)時(shí)的沸點(diǎn)時(shí)的沸點(diǎn)為為正常沸點(diǎn)，正常沸點(diǎn)，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱沸沸點(diǎn)。點(diǎn)。 當(dāng)溫度升高到蒸當(dāng)溫度升高到蒸氣壓與外界氣壓氣壓與外界氣壓相等時(shí)，液體就相等時(shí)，液體就沸騰，沸騰，這個(gè)溫度這個(gè)溫度就是就是沸點(diǎn)。沸點(diǎn)。熱源熱源abp37 p312 蒸氣壓曲線蒸氣壓曲線:曲線為氣液共存平衡曲線為氣液共存平衡線；線

19、；曲線左側(cè)為液相區(qū)；曲線左側(cè)為液相區(qū)；右側(cè)為氣相區(qū)。右側(cè)為氣相區(qū)。蒸蒸氣氣壓壓正常沸點(diǎn)正常沸點(diǎn)p35溫度溫度32 水的沸點(diǎn)為水的沸點(diǎn)為 100 c，但在高山上，由于大氣壓降低，沸點(diǎn)較，但在高山上，由于大氣壓降低，沸點(diǎn)較低，飯就難于煮熟。低，飯就難于煮熟。 而高壓鍋內(nèi)氣壓可達(dá)到約而高壓鍋內(nèi)氣壓可達(dá)到約10 atm，水的沸點(diǎn)約在，水的沸點(diǎn)約在180 c左右，左右，飯就很容易煮爛。飯就很容易煮爛。 當(dāng)溫度高于沸點(diǎn)時(shí)的液體稱為當(dāng)溫度高于沸點(diǎn)時(shí)的液體稱為“過(guò)熱液體過(guò)熱液體”，易產(chǎn)生爆沸。，易產(chǎn)生爆沸。蒸餾時(shí)一定要加入沸石或攪拌，以引入小氣泡，產(chǎn)生氣化中心，蒸餾時(shí)一定要加入沸石或攪拌，以引入小氣泡，產(chǎn)生氣

20、化中心，避免液體爆沸。避免液體爆沸。33例例 4： 在在20 c 、99 kpa 下，用排水取氣法收集下，用排水取氣法收集 1.5 dm3 的的 o2, 問(wèn)：?jiǎn)枺盒瓒嗌倏诵瓒嗌倏?kclo3 分解？分解？ 2 kclo3 = 2 kcl + 3 o2 (查得：水在查得：水在20 c的蒸氣壓為的蒸氣壓為 2.34 kpa )解解: ?34 2 kclo3 = 2 kcl + 3 o2 2 3 = rt = 99 2.34 = 96.7 (kpa) = = = 0.060 (mol) = 2/3 需需 kclo3 = 2/3 = 2/3 0.060 122.5 = 4.9 (克）克）2op2op總

21、總v2on2on2onrtvp2o總總)20273(31. 85 . 17 .96 3kclon2on3kclom例例 4 解：解： 35例例 5： 在在58將某氣體通過(guò)一盛水容器，在將某氣體通過(guò)一盛水容器，在100 kpa下下 收集該氣體收集該氣體1.00 dm3。問(wèn)。問(wèn)： 1) 溫度不變，將壓力降至溫度不變，將壓力降至50.0 kpa 時(shí)，氣體的體積是多少？時(shí)，氣體的體積是多少？ 2) 溫度不變，將壓力增加到溫度不變，將壓力增加到200 kpa 時(shí)，氣體的體積是多少？時(shí)，氣體的體積是多少？ 3) 壓力不變，將溫度升高到壓力不變，將溫度升高到100時(shí)，氣體的體積是多少？時(shí)，氣體的體積是多少？

22、 4) 壓力不變，將溫度降至壓力不變，將溫度降至10時(shí)，氣體的體積是多少？時(shí)，氣體的體積是多少？解解: ? 請(qǐng)同學(xué)們練習(xí)請(qǐng)同學(xué)們練習(xí).已知水的蒸氣壓：已知水的蒸氣壓： 58時(shí)：時(shí)：p水水 = 18.1 kpa ； 10時(shí)：時(shí)：p水水= 1.23 kpa36（設(shè)：設(shè)：t1、p1、v1和和t2、p2、v2為為混合氣體變化前后混合氣體變化前后的溫度、總壓力、總體積的溫度、總壓力、總體積）1) 是求是求氣體氣體與與水蒸氣水蒸氣的混合氣體的總體積的混合氣體的總體積n總總不變，不變，p1v1= p2v2 = n總總rt 2) 壓力增加會(huì)引起水蒸氣的凝聚，但該氣體的摩爾數(shù)沒(méi)有變化，壓力增加會(huì)引起水蒸氣的凝聚

23、，但該氣體的摩爾數(shù)沒(méi)有變化，可以用該可以用該氣體的分壓氣體的分壓p氣氣來(lái)計(jì)算總體積：來(lái)計(jì)算總體積：p氣氣1v1 = p氣氣2v2 (= n氣氣rt) n總總不變，不變，v1/t1 = v2/t2 (= n總總r/p) 4) 溫度降低也會(huì)引起水蒸氣的凝聚，但該氣體的摩爾數(shù)沒(méi)有變化，溫度降低也會(huì)引起水蒸氣的凝聚，但該氣體的摩爾數(shù)沒(méi)有變化，可以用可以用該氣體的分壓該氣體的分壓p氣氣來(lái)計(jì)算總體積：來(lái)計(jì)算總體積：p氣氣1v1 /t1 = p氣氣2v2/t2 (= n氣氣r)例例 5： 在58將某氣體通過(guò)一盛水容器，在100 kpa下 收集該氣體1.00 dm3。問(wèn)： 1) 溫度不變，將壓力降至50.0 kpa 時(shí)，氣體的體積是多少？ 2) 溫度不變，將壓力增加到200 kpa 時(shí)，氣體的體積是多少？ 3) 壓力不變，將溫度升高到100時(shí)，氣體的體積是多少？ 4) 壓力不變，將溫度降至10時(shí)，氣體的體積是多少？37 例例 5 解：解：1)p1v1 = p2v2 ，100 1.00 = 50.0 v2 v2 = 2.00 (dm3)2) 58 c時(shí)：時(shí)：p水水 = 18.1 kpa，p氣氣1 = (100-18.1) kpa v2 = (p氣氣1 v1)/p氣氣2 =(100-18.1) 1.0