宋天佑《无机化学》PPT文件格式下载.ppt

1、无动能损失。（2）分子间的作用力可以分子间的作用力可以忽略，忽略，在高温和低压下，实际气体分在高温和低压下，实际气体分子间的距离相当大，气体分子自身子间的距离相当大，气体分子自身的体积远远小于气体占有的体积。的体积远远小于气体占有的体积。这时分子间的作用力极弱。高温和低压下的实际气体很高温和低压下的实际气体很接近理想气体。接近理想气体。故理想气体的这种假定是有故理想气体的这种假定是有实际意义的。实际意义的。中学阶段的物理课程和化学课程中学阶段的物理课程和化学课程中，曾学习过理想气体的经验公式中，曾学习过理想气体的经验公式 Boyle 定律定律 n，T 一定时一定时 V p1 读做读做 “正比于

2、正比于”Gay-Lussac 定律定律 n，p 一定时一定时 V T Avogadro 定律定律 p，T 一定时一定时 V n V T V nV p1 综合以上三式，得综合以上三式，得 pnTV 以以 R 做比例系数，比例式做比例系数，比例式pnTV V=p nRT 则变成等式则变成等式 得得 pV=nRT 此式即为理想气体状态方程。此式即为理想气体状态方程。V=p nRT 上式中上式中 nT pV R=由由 则则 R =8.314 J mol1K1 若压力若压力 p 的单位为的单位为 Pa体积体积 V 的单位为的单位为 m3温度温度 T 的单位为的单位为 K物质的量物质的量 n 的单位为的单

3、位为 mol R 称为摩尔气体常数。称为摩尔气体常数。看出看出 pV 乘积的物理学单位为乘积的物理学单位为焦耳焦耳（J）从式从式 R =和和 R =8.314 J mol1K1 nT pV 从物理学单位上看从物理学单位上看 pV 是一种功。是一种功。所以所以 pV 的单位为的单位为 N m2m3 =Nm =J p Pa Nm2 V m3 R =Padm3mol1K1 8.314 103 nT pV R=若压力若压力 p 的单位为的单位为 Pa体积体积 V 的单位为的单位为 m3温度温度 T 的单位为的单位为 K物质的量物质的量 n 的单位为的单位为 mol d 这个这个 R 值用于处理压力与浓

4、度值用于处理压力与浓度的关系时，十分方便。的关系时，十分方便。R =8.314 103 Padm3mol1K1 如用在下面的公式中如用在下面的公式中 式中式中 c 是以是以 moldm3 为单位为单位的浓度。的浓度。p=c RT p=RT V n 1.1.2 混合气体的分压定律混合气体的分压定律 由两种或两种以上的气体混合在由两种或两种以上的气体混合在一起，组成的体系，称为混合气体。一起，组成的体系，称为混合气体。显然，空气是混合气体，其中显然，空气是混合气体，其中的的 O2，N2，CO2 等，均为空气这等，均为空气这种混合气体的组分气体。种混合气体的组分气体。组成混合气体的每种气体，都组成混

5、合气体的每种气体，都称为该混合气体的组分气体。称为该混合气体的组分气体。第第 i 种组分气体的物质的量种组分气体的物质的量用用 ni 表示，混合气体的物质的量表示，混合气体的物质的量用用 n 表示，表示，显然有显然有 n =nii 第第 i 种组分气体的摩尔分数用种组分气体的摩尔分数用 xi 表示，则表示，则 例如，由例如，由 4 mol N2 和和 1 molO2 组成的混合气体，组成的混合气体，则其中则其中 xi =nin显然有显然有 xi =1i x（N2）=45n（N2）n x（O2）=15n（O2）n 当当第第 i 种种组分气体单独存在，组分气体单独存在，且占有总体积时，其具有的压且

6、占有总体积时，其具有的压力力，称为该组分气体的分压称为该组分气体的分压。混合气体的体积称为总体积，混合气体的体积称为总体积，用用 V总总 表示。表示。应有关系式应有关系式 p V =n R T 第第 i 种种组分气体的分压，用组分气体的分压，用 pi 表示表示 i i 总总 当第当第 i 种组分气体单独存在，且种组分气体单独存在，且具有总压时，其所占有的体积，称为具有总压时，其所占有的体积，称为该组分气体的分体积。该组分气体的分体积。混合气体所具有的压力，称为总混合气体所具有的压力，称为总压，用压，用 p总总 表示。第第 i 种组分气体的分体积，用种组分气体的分体积，用Vi 表示。应有关系式应

7、有关系式 p V =n R T i i 总总 我们通过实验来研究分压与总我们通过实验来研究分压与总压的关系压的关系 2 dm3 2 105 PaO2N2+O2+2 dm3N2 2 dm3 2 105 Pa p总总 将将 N2 和和 O2 按上图所示混合。按上图所示混合。2 dm3 2 105 PaO2N2+O2+2 dm3N2 2 dm3 2 105 Pa p总总 测得混合气体的测得混合气体的 p总总 为为 4 105 Pa。按分压的定义按分压的定义 p（O2）=2 105 Pa p（N2）=2 105 Pa 2 dm3 2 105 PaO2N2+O2+2 dm3N2 2 dm3 2 105

8、Pa p总总 可见可见 p总总 =p（N2）+p（O2）测得混合气体的测得混合气体的 p总总 为为 4 105 Pa。p（O2）=2 105 Pa p（N2）=2 105 Pa 1 dm3 2 dm3 4 dm3 8 105 Pa 2 105 Pa p总总 再考察一个实验再考察一个实验N2O2N2 +O2+测得混合气体的总压为测得混合气体的总压为 3 105 Pa 1 dm3 2 dm3 4 dm3 8 105 Pa 2 105 Pa p总总 根据分压的定义，由波义耳定律得根据分压的定义，由波义耳定律得N2O2N2 +O2+p（O2）=1 105 Pa p（N2）=2 105 Pa 混合气体的

9、总压为混合气体的总压为 3 105 Pa p（N2）=2 105 Pa p（O2）=1 105 Pa 亦有亦有 p总总 =p（N2）+p（O2）道尔顿（道尔顿（Dalton）进行了大量进行了大量实验，提出了混合气体的分压定律实验，提出了混合气体的分压定律 混合气体的总压等于各组分混合气体的总压等于各组分气体的分压之和气体的分压之和 此即道尔顿分压定律的数学表达式此即道尔顿分压定律的数学表达式 p总总 =pii 理想气体混合时，由于分子间无理想气体混合时，由于分子间无相互作用，故碰撞器壁产生的压力，相互作用，故碰撞器壁产生的压力，与独立存在时是相同的。即在混合气与独立存在时是相同的。即在混合气体

10、中，组分气体是各自独立的。体中，组分气体是各自独立的。这是分压定律的实质。故有故有 pi =p总总 xi 同样基于上述原因，各组分同样基于上述原因，各组分气体的分压气体的分压 pi 在混合气体的总在混合气体的总压压 p总总 中所占有的比例，应该与中所占有的比例，应该与其摩尔分数其摩尔分数 xi 一致。一致。即组分气体的分压等于总压与即组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔分数之积。该组分气体的摩尔分数之积。pi =p总总 xi 例例 1.1 某温度下，将某温度下，将 5 105 Pa 的的 H2 2 dm3 和和 4 105 Pa 的的 N2 5 dm3 充充 入入 10 dm3 的真空容器

11、中。的真空容器中。求各组分气体的分压及求各组分气体的分压及混合气体的总压。混合气体的总压。H2 V1 =2 dm3 ，p1 =5 105 Pa，V2 =10 dm3 ，p（H2）=p2 解解：根据分压的定义求组分气体的分压，根据分压的定义求组分气体的分压，=1 105（Pa）V2 p1V1 p（H2）=5 105 210=2 105（Pa）同理同理 p（N2）=4 105 510=1 105 +2 105=3 105（Pa）由道尔顿分压定律由道尔顿分压定律 p总总 =p（H2）+p（N2）例例 1.2 常压（常压（1.0 105 Pa）下下，将，将 2.0 g H2，11.2 g N2 和和1

12、9.2 g O2 相混合。相混合。求各组分求各组分气体气体的分压。的分压。解解：混合气体的总压和组成已混合气体的总压和组成已知，可用总压和组成求分压。知，可用总压和组成求分压。n（N2）=0.4（mol）28 11.2 n（H2）=1.0（mol）2 2.0 n（O2）=0.6（mol）32 19.2 n =ni =2.0 mol i n（N2）=0.4 mol n（H2）=1.0 mol n（O2）=0.6 mol x（H2）=0.5 n n（H2）2.0 1.0 x（N2）=0.2 n n（N2）2.0 0.4 x（O2）=0.3 n n（O2）2.0 0.6 p（H2）=p总总 x（H2

13、）=0.5 105 （Pa）=1 105 0.5=0.2 105 （Pa）=1 105 0.2 p（N2）=p总总 x（N2）=0.3 105 （Pa）=1 105 0.3 p（O2）=p总总 x（O2）1.2.1 溶液的浓度溶液的浓度 1.2 稀溶液的性质稀溶液的性质 物质的量浓度物质的量浓度 溶液中所含溶液中所含溶质溶质 A 的物质的量与溶液的体积之的物质的量与溶液的体积之比，称为溶质比，称为溶质 A 的物质的量浓度。的物质的量浓度。溶质溶质 A 的物质的量浓度用的物质的量浓度用符号符号 c（A）表示。）表示。物质的量浓度经常称为体物质的量浓度经常称为体积摩尔浓度。积摩尔浓度。当物质的量以

14、当物质的量以 mol 为单位，体为单位，体积以积以 dm3 为单位时，体积摩尔浓度为单位时，体积摩尔浓度的单位为的单位为 moldm3。体积摩尔体积摩尔浓度使用方便，唯一浓度使用方便，唯一不足就是其数值要随温度变化。不足就是其数值要随温度变化。质量摩尔浓度质量摩尔浓度 溶液中所含溶液中所含溶质溶质 A 的物质的量与溶剂的质量之的物质的量与溶剂的质量之比，称为溶质比，称为溶质 A 的质量摩尔浓度，的质量摩尔浓度，用符号用符号 m（A）或）或 b（A）表示。当物质的量以当物质的量以 mol 为单位，为单位，质量以质量以 kg 为单位时，质量摩尔为单位时，质量摩尔浓度的单位为浓度的单位为 molkg

15、1。摩尔分数摩尔分数 显然有显然有 x（质）质）+x（剂）剂）=1x（质）质）=n（质）（质）n（剂）（剂）+n（质）（质）x（剂）剂）=n（剂）（剂）n（剂）（剂）+n（质）（质）对于稀溶液，对于稀溶液，n（质）质）n（剂），剂），故有故有 对于稀的水溶液，则有对于稀的水溶液，则有x（质）（质）n（质）（质）n（剂）（剂）x（质）（质）n（质）（质）n（水）（水）对于对于 1 kg 溶剂水，则有溶剂水，则有 1 kg0.018 kg mol1x（质）（质）n（质）（质）分子和分母同时除以分子和分母同时除以 1 kgx（质）（质）n（质）（质）n（水）（水）1 kg0.018 kg mol1x（质）（质）n（质）（质）1 x（质）（质）n（质）（质）1 kg0.018 kg mol1 分子是分子是 1 kg 溶剂水所对应的溶质溶剂水所对应的溶质的物质的量，即质量摩尔浓度的物质的量，即质量摩尔浓度 m。1 x（质）（质）n（质）（质）1 kg0.018 kg mol1