《基礎(chǔ)化學(xué)》本科課件10.第十章

1、第十章氣體目錄第一節(jié)： 理想氣體的狀態(tài)方程第二節(jié)： 混合氣體的分壓定律學(xué)習(xí)要求1.理解理想氣體的概念及其狀態(tài)方程，并會(huì)運(yùn)用狀態(tài)方程進(jìn)行計(jì)算。2.掌握混合氣體分壓定律，并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。3.了解實(shí)際氣體的狀態(tài)方程。第1節(jié)理想氣體的狀態(tài)方程第一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二一、理想氣體狀態(tài)方程 能定量表示物質(zhì)的P、V、T等宏觀性質(zhì)間關(guān)系的方程叫狀態(tài)方程，描述氣體狀態(tài)的物理量通常有壓強(qiáng)、體積、溫度、物質(zhì)的量等。第一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二1.低壓氣體的經(jīng)驗(yàn)公式(1)波義爾定律：在溫度不變的情況下，一定量氣體的體積與壓力成反比，

2、即P*V=k1P1*V1=P2*V2(2)蓋呂薩克定律：在壓力不變的情況下，一定量氣體的體積與熱力學(xué)溫度成正比，即V=k2*T第一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二(3)阿伏伽德羅定律：在壓力不變的情況下，氣體的體積與物質(zhì)的量成正比，即V=k3*n綜合上三式： 以R做比例系數(shù), 則或：pV=nRT第一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二 此式即為理想氣體的狀態(tài)方程，其中p為氣體壓強(qiáng)，單位Pa。V為氣體體積，單位m3。n為氣體的物質(zhì)的量，單位mol，T為體系溫度，單位K。 R為比例系數(shù)，不同狀況下數(shù)值有所不同，單位是J/(molK) 。第

3、一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二 理想氣體是指在任何溫度和壓力下均能完全服從理想氣體狀態(tài)方程的氣體。由理想氣體的定義可知，理想氣體的微觀模型是分子之間沒有相互作用力，分子本身沒有體積。理想氣體是理想化的氣體，客觀實(shí)際中并不存在。所以當(dāng)理想氣體狀態(tài)方程運(yùn)用于實(shí)際氣體時(shí)會(huì)有所偏差。第一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二2.理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用 由于氣體的P、V、T數(shù)值容易直接測定，所以工程上常用理想氣體的狀態(tài)方程進(jìn)行低壓氣體的計(jì)量和管路、容器設(shè)計(jì)的計(jì)算等。第一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二二、中、高

4、壓氣體的狀態(tài)方程 化工生產(chǎn)中，許多過程都是在較高壓力下進(jìn)行的。例如石油氣體的深度冷凍分離，氨和甲醇的合成等都是在高壓下完成的。在中、高壓條件下，實(shí)際氣體分子間的平均距離變小，相互作用力較大，無法忽略；分子本身的體積也無法忽略。第一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二1.范德華方程 a,b是常用氣體的值壓力修正項(xiàng)：真實(shí)氣體分子之間是有引力的，當(dāng)分子處于系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)，分子與周圍分子的作用力對(duì)稱，可以相互抵消，其合力為零。第一節(jié) 理想氣體的狀態(tài)方程中、高壓氣體的狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程一二2.維里方程 1901年，卡末林昂尼斯提出用冪級(jí)數(shù)形式表達(dá)狀態(tài)方程： 這個(gè)方程可作為建

5、立實(shí)際氣體狀態(tài)方程的一般形式 維里系數(shù)可由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定，也可由統(tǒng)計(jì)力學(xué)方法由理論上導(dǎo)出。 但實(shí)驗(yàn)和理論導(dǎo)出均較困難。第2節(jié)混合氣體的分壓定律第二節(jié) 混合氣體的分壓定律一、基本概念1.混合氣體與組分氣體 由兩種或兩種以上的氣體混合在一起, 組成的體系, 稱為混合氣體, 組成混合氣體的每種氣體,都稱為該混合氣體的組分氣體。顯然, 空氣是混合氣體, 其中的 O2, N2, CO2 等, 均為空氣的組分氣體.分壓定律基本概念一二分壓與總壓之間的關(guān)系三第二節(jié) 混合氣體的分壓定律2.混合氣體的摩爾分?jǐn)?shù) 混合氣體中組分B的組成常用摩爾分?jǐn)?shù)(也稱物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))表示。符號(hào)“yB”。組分氣體B的物質(zhì)的量用nB 表

6、示, 混合氣體的物質(zhì)的量用n表示,則：B組分氣體的摩爾分?jǐn)?shù)分壓定律基本概念一二分壓與總壓之間的關(guān)系三第二節(jié) 混合氣體的分壓定律3.總體積與分壓 混合氣體所占有的體積稱為總體積,用V總表示，當(dāng)某組分氣體單獨(dú)存在,且占有體積時(shí),其具有的壓強(qiáng),稱為該組分氣體的分壓,用pB表示，且有關(guān)系式：分壓定律基本概念一二分壓與總壓之間的關(guān)系三第二節(jié) 混合氣體的分壓定律4.總壓和分體積 混合氣體所具有的壓強(qiáng), 稱為總壓, 用p總 表示。 當(dāng)某組分氣體單獨(dú)存在, 且具有總壓時(shí), 其所占有的體積, 稱為該組分氣體B的分體積, 用 VB 表示.關(guān)系式為： 分壓定律基本概念一二分壓與總壓之間的關(guān)系三第二節(jié) 混合氣體的分壓定律二、分壓定律 在一定溫度下，將N2和O2兩種氣體分別放入體積相同的兩個(gè)容器中，在保持兩種氣體T、V相同的條件下將其混合,混合后的總體積不變。測得混合氣體的p總為4105 Pa。按分壓的定義,p（N2） =2105 Pa、p（O2）=2105 Pa 可見：p總=p （N2） + p （O2）分壓定律基本概念一二分壓與總壓之間的關(guān)系三第二節(jié) 混合氣體的分壓定律 道爾頓(Dolton)進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn),提出了混合氣體的分壓定律：混合氣體的總壓力等于各組分氣體單獨(dú)存在，且具有混合物溫度和體積時(shí)的分壓之和。即：p總=pB此定律也稱為道爾頓分壓定律。分壓定律基本概念一二分壓與總壓之