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1、第六章 气体 液体 溶液一、气体 1 理想气体状态方程 2 混合气体分压定律 3 实际气体和 Van der Waals 方程 二、液体 1 气体的液化 2 液体的气化：蒸发、沸腾 3 蒸气压计算 三、溶液的浓度（自学）（考试要求） 1 质量百分比浓度 2 质量摩尔浓度 3 摩尔分数浓度 4 物质的量浓度分子间作用力，减弱密度，降低 （有例外，分子本身所占体积的比例）等离子体(Plasma)玻色-爱因斯坦凝结(Bose-Einstein condensate states)物质的状态：固体液体气体气体压 力体 积温 度气 体 常 数摩 尔 数适用于：温度较高或压力温度较高或压力 较低时的稀薄气
2、体较低时的稀薄气体一、气体 理想气体：理想气体：分子不占有体积(忽略尺寸)，分子间作 用力忽略不计。 1 理想气体状态方程 PV = nRT （理想气体状态方程）几种变化情况：波义耳(Boyle) 定律：PV = 衡量 （T, n 恒定）查理-盖吕萨克定律：V/T =衡量 （P, n 恒定）阿伏加德罗(Avogadro) 定律：V/n = 衡量 （T, P 恒定）气体状态方程 的运用 R 的取值 随压力单位的变化而不同8.314 kPa dm3 mol-1 K-18.314 J mol-1 K-18.314 m3 Pa mol-1 K-10.08206 atm dm3 mol-1 K-10.0
3、8206 atm L mol-1 K-11.987 cal mol-1 K-162.36 L torr mol-1 K-1气体方程的运用 求分子量（摩尔质量）MPV = (m/M) RT (n = m/M) 求密度（) = m/V P(m/) = nRT = P(m/n)/(RT) M= m/n = (PM)/(RT)例题：计算摩尔质量惰性气体氙能和氟形成多种氟化物 XeFx。实验测定在80 oC，15.6 kPa 时，某 气态氟化氙试样的密度为0.899（g dm-3) ，试确定这种氟化氙的分子式。解：求出摩尔质量，即可确定分子式。 设氟化氙摩尔质量为M，密度为（g dm- 3)，质量为m
4、(g)，R 应选用 8.31（kPa dm3 mol-1 K-1）。例题 PV = nRT = (m/M) RT M = (m/V)(RT/P) = (RT/P)= (0.899 8.31 353)/15.6= 169 (g mol-1) 已知 原子量 Xe 131, F 19, XeFx 131+19x =169x = 2 这种氟化氙的分子式为：XeF22 混合气体分压定律、一定，气体：nA, PA= nA(RT/V)气体 B ：nB, PB= nB(RT/V)总 = PA + PB = (nA+ nB) (RT/V) PA /总 = nA/ (nA+ nB) = nA/ n总 P PA A
5、= = （n nA A/ n/ n总总）总总 T VPAPBnBnA理想气体、的混合(A与B不反应)单 独混 合 后P总混合气体分体积定律、P 一定，气体：nA, VA= nA(RT/P)气体 B ：nB, VB= nB(RT/P)V总 = VA + VB = (nA+ nB) (RT/P)VA /V总 = nA/ (nA+ nB) = nA/ n总 V VA A= = ( (n nA A/ / n n总总)V)V总总 又 PA/总 = nA/ n总 （T,V一定） V VA A= = V V总总 ( (P PA A/ /总总) ) （T,P一定）T PVAVBnA理想气体、的混合单 独 nB
6、混 合 后V V总总P总= PVAVB体积分数摩尔分数体积分数与摩尔分数的关系道尔顿（Dalton)分压定律例例1 1 A、B两种气体在一定温度下，在一容器中 混合，混合后下面表达式是否正确？ PAVA = nART P V = nART PVA = nART PAV = nART PA (VA +VB) = nART (PA+PB) VA = nART否 否是是是是P P总总V V分分 = P= P分分V V总总 = n= n分分RTRT例例2 2 在58C将某气体通过一盛水容器，在100 kPa下收集该气体1.00 dm3。问：1. 温度不变，将压力降为50.0 kPa 时，气体的体积是多
7、少？ 2. 温度不变，将压力增加到200 kPa 时，气体的体积是多少？ 3. 压力不变，将温度升高到100 C 时，气体的体积是多少？ 4. 压力不变，将温度降至 10 C 时，气体的体积是多少？ 解题思路 1. 该气体与水蒸气的混合气体的总体积总体积, , n n总总不变，不变，P1V1= P2V2 2. 压力增加会引起水蒸气的凝聚，但该气体的摩尔数没有变化 ，可以用该气体的分压来计算总体积：P P气气1 1V V1 1 = n= n气气RTRT = = P P气气2 2V V2 2 3. n3. n总总不变，不变， V1/T1 = V2/T2 = 常数4. 温度降低也会引起水蒸气的凝聚，
8、但该气体的摩尔数没有 变化，可以用该气体的分压来计算总体积：P P气气1 1V V1 1 /T/T1 1= n= n气气R R = P= P气气2 2V V2 2/T/T2 2例例2 2 在58C将某气体通过一盛水容器，在100 kPa下收集该气体1.00 dm3。问：1. 温度不变，将压力降为50.0 kPa 时，气体的体积是多少？ 2. 温度不变，将压力增加到200 kPa 时，气体的体积是多少？ 3. 压力不变，将温度升高到100 C 时，气体的体积是多少？ 4. 压力不变，将温度降至 10 C 时，气体的体积是多少？解：1. P1 V1 = P2 V2 100 1.00 = 50.0
9、V2 V2 = 2.00 (dm3)2. 58 C时，P水 = 18.1 kPa, P气体 = (100-18.1) kPaV2 = (P气1 V1)/P气2 = (100-18.1) 1.00)/(200-18.1) = 0.450 (dm3)3. V1/T1 = V2/T2 1.00/(273+58) = V2/(273+100) V2 = 1.13 (dm3)4. P1V1/T1 = P2V2/T2 10 C时 P水= 1.23 kPa, P气体= (100-1.23) kPa (100-1.23)V2 /(273+10) = (100-18.1) 1.00)/(273+58) V2 =
10、 0.709 (dm3)3 实际气体 与 Van der Waals 方程理想气体： PV = nRT实际气体: Z = (PV)/(nRT)Z 称为压缩系数 Z = 1 为理想气体 分子间作用力： Z 1 （ V增大）偏离理想气体的程度，取决于：1. 温度： T 增加，趋向于理想气体2. 压力： P 减小，趋向于理想气体3. 气体的性质： 沸点愈高与理想状态偏差愈大温度愈升高，愈接近理想气体N2不同气体的比较（1摩尔, 300K )气体 Z-P 图的讨论 常压常温下，沸点低的气体，接近理想气 体 起初增加压力时，对于分子量较大的分子 ，分子间作用力增加占主导，使得 Z 1Van der Wa
11、als 方程 ( P + ( P + a a n n2 2/V/V2 2) (V- ) (V- n nb b) = ) = nRTnRT 其中，a 、b 为 范德华常数a 用于校正压力，是与分子间作用力有关的常数，分子间作用力与气体浓度的平方成正比b 约等于气体凝聚为液体时的摩尔体积a和b, 似与分子间作用力及其分子的质量有关。Graham气体扩散定律扩散 在同温同压下，气体的扩散速度与气体密度的平 方根成反比。Vi(1/i)1/2 ，较重气体的扩散速度 较慢。 VA/VB=(B/A)1/2=(MB/MA)1/2U为扩散速度；d为密度；M为分子量；1、2为不同气体习题 与 思考题 室温下，将1
12、.0 atm、10 dm3 的 H2 与1.0 atm、20 dm3 的 N2 在 40 dm3 容器中混 合，求： H2 、N2 的分压、分体积、及摩 尔比。 在20 C、 99 kPa 下，用排水取气法收集 1.5 dm3 的 O2, 问：需多少克 KClO3 分解 ？2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2(查水（20 C）的蒸气压为 2.34 kPa )习题与思考题解答习题与思考题解答 解：1）求分压T 一定，n 不变 （混合前后） P1V1 = P2V21.0 10 = 40 = 0.25 (atm)1.0 20 = 40 = 0.5 (atm)2）求分体积 V VA A= =
13、V V总总 ( (P PA A/ /总总) )= = = 40 = 40 = = 13 (dm3)= = = 40 = 40 0.5 / 0.75 = 0.5 / 0.75 = 27 (dm3)3）求摩尔比= = 0.25 / 0.5 = = = 0.25 / 0.5 = 0.5习题与思考题解答习题与思考题解答 2. 解 2 KClO3 = 2 KCl + 3 O22/3 1= RT = 99 2.34 = 96.7 (kPa)= = 0.060 (mol)= 2/3 需 KClO3 = 2/3 =2/3 0.0595 122.5 = 4.9 (克）二二 液体液体 气体的液化 问题：1）是否所有气体都可以液化？2） 什么样的条件下可以液化？例： 冬天带眼镜进屋时，镜片会变得模糊。 家庭用液化气，主要成分是丙烷、丁烷，加 压后变成液体储于高压钢瓶里，打开开关（减压 ）后即气化。但有时钢瓶还很重却不能点燃。是因为C5H12 或C6H14等级烷烃室温时不能气化所致。温度温度压力压力气气 体体 性性 质质TcTc 以下，均可以下，均可临界现象临界现象Tb （沸点） 室温， 室温下加压可液 化Tb 室温 Tc 室温， 在常温常压下为 液体?临界常数：临界常数： 临界温度 Tc: 每种气体液化时，
