物理化學(xué)肖衍繁答案=

1、物理化學(xué)肖衍繁答案 第一章 氣 體 §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 2011-3-20 §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 低壓氣體定律： 低壓氣體定律： （1）波義爾定律(R.Boyle,1662): 波義爾定律( ,1662): pV 常數(shù) ( n ,T 一定） 一定） Gay-Lussac,1808)： （2）蓋.呂薩克定律(J. Gay-Lussac,1808)： 呂薩克定律( V / T 常數(shù) (n , p 一定) 一定) （3）阿伏加德羅定律（A. Avogadro, 1811) 阿伏加德羅定律（ V / n 常數(shù) 2011-

2、3-20 (T, p 一定) 一定) §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 1.理想氣體的狀態(tài)方程 1.理想氣體的狀態(tài)方程 pV=nRT 單位： 單位： pV R= nT p ? Pa； V ? m3； T ? K； n ? mol ； ； ； R ?摩爾氣體常數(shù) 8.3145 10 J ? mol-1 ? K-1 Pa ? m 3 ?1 ?1 R = = Pa ? m ? mol ? K mol ? K ?1 ?1 = J ? mol ? K 2011-3-20 3 §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 1.理想氣體的狀態(tài)方程 1.理想氣體的狀態(tài)方程 也可以寫為 pVm=RT m pV

3、= RT M 因?yàn)?Vm=V/n 或 2011-3-20 §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 時(shí)空氣的密度。 例：計(jì)算25，101325Pa時(shí)空氣的密度。 （空氣的分子量為29） 解： ? n p ? 101325 ?3 = =? ? mol ? m V RT ?8.315× (273 15 + 25)? . n ?3 ?3 d空氣 M = 40.87× 29 g ? m = 1.185 kg? m V 2011-3-20 = 40.87 mol ? m 3 §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 2.理想氣體的模型 2.理想氣體的模型 真實(shí)氣體微觀模型：分子間有相互作

4、用，分子 本身有體積。 不 可 無(wú) 限 壓 縮 2011-3-20 E0 r 分子 §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 理想氣體微觀模型：分子間無(wú)相互作用， ?理想氣體微觀模型：分子間無(wú)相互作用， 分子本身無(wú)體積。 分子本身無(wú)體積。 × × × × × × × × × × × × × 可無(wú)限壓縮 2011-3-20 §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 理想氣體的狀態(tài)方程是理想氣體的宏 觀外在表現(xiàn) ? 理想氣體的微觀模型反映了理想氣體 的微觀內(nèi)在本質(zhì) ? 理想

5、氣體是真實(shí)氣體在 p 0 情況下 的極限狀態(tài)。 的極限狀態(tài)。 2011-3-20 §1.1 理想氣體的狀態(tài)方程 真實(shí)氣體并不嚴(yán)格符合理想氣體狀態(tài)方 程，也就是說(shuō)真實(shí)氣體在方程 pV=nRT 中的R不為常數(shù)。 中的 不為常數(shù)。 不為常數(shù) ?真實(shí)氣體只在溫度不太低、壓力不太高 真實(shí)氣體只在溫度不太低、 真實(shí)氣體只在溫度不太低 的情況下近似符合理想氣體狀態(tài)方程。 的情況下近似符合理想氣體狀態(tài)方程。 2011-3-20 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 1.混合物組成表示： 混合物組成表示： 混合物組成表示 用物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示: 用物質(zhì)量的分?jǐn)?shù)表示 對(duì)于物質(zhì)B 對(duì)于物質(zhì)B 量綱為1

6、 量綱為 顯然 2011-3-20 (x表示氣體，y表示液體） 表示氣體， 表示氣體 表示液體 nB nB xB (或 B ) y = n nA A x B B =1 y B B =1 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示: 用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示: mB mB wB = mA m A 量綱為1 量綱為 w B 2011-3-20 B =1 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 用體積分?jǐn)?shù)表示: 用體積分?jǐn)?shù)表示: B * xBVm, B * xAVm, A A = * nBVm, B * nAVm, A A 混合前純B體積 = 混合前各純組分體積總和 量綱為1 量綱為1 2

7、011-3-20 顯然 ? B B =1 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 2. 理想氣體狀態(tài)方程對(duì)理想氣體混合物的應(yīng)用 因理想氣體分子間沒(méi)有相互作用， 因理想氣體分子間沒(méi)有相互作用，分子本身 分子間沒(méi)有相互作用 又不占體積， 又不占體積，所以理想氣體的 pVT 性質(zhì)與氣體 的種類無(wú)關(guān)， 的種類無(wú)關(guān)，因而一種理想氣體的部分分子被另 一種理想氣體分子置換，形成的混合理想氣體 混合理想氣體， 一種理想氣體分子置換，形成的混合理想氣體， 性質(zhì)并不改變， 其 pVT 性質(zhì)并不改變，只是理想氣體狀態(tài)方程 此時(shí)為總的物質(zhì)的量。 中的 n 此時(shí)為總的物質(zhì)的量 2011-3-20 §1.2

8、 道爾頓定律和阿馬格定律 2.理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用 理氣狀態(tài)方程對(duì)理氣混合物的應(yīng)用 pV = nRT = ? ? ? m pV = RT Mmix B nB ?RT ? ? Mmix混合物的摩爾質(zhì)量 Mmix = 2011-3-20 y M B B B §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 m= B mB = B nBmB= n y M B B B= nM mix m Mmix = = n y M B B B 2011-3-20 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 3.道爾頓分壓定律 混合氣體（包括理想的和非理想的）分壓的定義 混合氣體（包括理想的和非理想的） pB =

9、 yB p = (nB/n)p = (nB/n) nRT/V 所以 pB=nBRT/V B Bp= p = y B 2011-3-20 p B §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 理想氣體混合物中某一組分的分壓 力等于這個(gè)組分以同混合物相同的 溫度和體積單獨(dú)存在時(shí)的壓力。 pO 2 = y O 2 p p = yO2 p + yN2 p pN 2 = y N 2 p 2011-3-20 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 理想氣體混合物中某一組分B的分壓 pB 等于該 理想氣體混合物中某一組分B 組分單獨(dú)存在于混合氣體的T 時(shí)產(chǎn)生的壓力。 組分單獨(dú)存在于混合氣體的 、V時(shí)產(chǎn)生的

10、壓力。 時(shí)產(chǎn)生的壓力 而理想氣體混合物的總壓等于各組分單獨(dú)存在于 混合氣體的T 混合氣體的 、V時(shí)產(chǎn)生的壓力總和 時(shí)產(chǎn)生的壓力總和 ? 道爾頓定律 適用。 式(1.2.9)對(duì)低壓下真實(shí)氣體混合物適用。在高壓下， 對(duì)低壓下真實(shí)氣體混合物適用 在高壓下， 分子間的相互作用不可忽視， 分子間的相互作用不可忽視，且混合物不同分子間的作 用與純氣體相同分子間的作用有差別，所以某氣體B的分 用與純氣體相同分子間的作用有差別，所以某氣體 的分 壓不再等于它單獨(dú)存在時(shí)的壓力， 壓不再等于它單獨(dú)存在時(shí)的壓力，所以分壓定律不再適 用 2011-3-20 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 4. 阿馬加定律

11、 理想氣體混合物的總體積V為各組分分體積 ? 之和： 理想氣體混合物的總體積 為各組分分體積 VB 之和： (1.2.10) V = VB n B RT nRT n RT QV = = B = B = p p p B n B RT ? (1 . 2 . 11 ) 其中 : V B = p V B? B 即：理想氣體混合物中物質(zhì)B的分體積VB*，等于純氣體 理想氣體混合物中物質(zhì)B的分體積 B在混合物的溫度及總壓條件下所占有的體積。 在混合物的溫度及總壓條件下所占有的體積。 在混合物的溫度及總壓條件下所占有的體積 2011-3-20 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 理想氣體混合物的總體

12、積等于 等于各個(gè)組分以 同混合物相同的溫度和壓力單獨(dú)存在時(shí)的分體 積之和。 積之和。 VO 2 ? VN 2 V =VO2 +VN2 2011-3-20 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為0.29，求 例. 空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 ， 101.325kPa、25時(shí)的 3空氣中氧氣的摩 、 時(shí)的1m 爾分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想得到 爾分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想得到1 摩爾純氧氣，至少需多少體積的空氣。（ 摩爾純氧氣，至少需多少體積的空氣。（ 將空氣近似看成理想氣體） 將空氣近似看成理想氣體） 2011-3-20 §1.2 道爾頓定律和阿馬格定律 pVO2 ? VO2 解： yO2 RT = = = = ?O2 = 0.29 pV n V RT VO2 nO2 pO2 = yO2 p =