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1、2.1 气体2.2 液体2.3 固体第二章 物质的状态2.1 气体2.1.1 理想气体状态方程2.1.2 气体分压定律2.1.3 气体扩散定律气体的最基本特征：具有可压缩性和扩散性。人们将符合理想气体状态方程式的气体， 称为理想气体。理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全 可以忽略。分子间及分子与器壁间的碰撞不 造成动能损失。2.1.1 理想气体状态方程式(1)在描述气体状态时，常用以下物理量：气体物质的量（n）单位（mol）气体的体积（V）指气体所在容积的体积气体的压力（p）气体分子无规则运动时，对器壁发生碰 而产生了气体的压力。气体的温度（T）热力学温度
2、（K）（2）当n,T一定时V 1p p1V1= p2V2 波义耳定律当n，p一定时V T V1V2=T1T2 查理 -盖吕萨 克定律当p，T一定时V n n 1n2 =V1 V 2 阿佛加德罗定律综合以上三式，可合并为V nTP实验测得比例系数为R，则 V = nRT p通常写成 pV = nRT 理想气体状态方程单位：p -Pa V -m3 T-K n-mol理想气体常数 R = 8.314 Pam3mol-1K-1Jmol-1K-1 1 atm = 760 mmHg = 1.01325105 PapV = nRT R- 摩尔气体常数在STP下，p =101.325kPa, T=273.15
3、Kn=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.41410-3m3R=8.314 kPaLK-1mol-1理想气体状态方程式：1. 计算p，V，T，n四个物理量之一。2.气体摩尔质量的计算M = Mr gmol-1理想气体状态方程式的应用用于温度不太低，压力不太高的真实气体。pV = nRT = = m / V3.气体密度的计算4.有关气体体积的化学计算例:为了行车的 安全，可在汽 车中装备上空 气袋，防止碰 撞时司机受到 伤害。这种空 气袋是用氮气 充胀起来 的，所用的氮气是由叠氮化钠与三氧化二铁 在火花的引发下反应生成的。总反应是：6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2F
4、e(s)+9N2(g) 在25。748mmHg下，要产生75.0L的 N2，计算需要叠氮化钠的质量。 解：根据化学反应方程式所显示出的n （NaN3）与n（N2）的数量关系，可以 进一步确定在给定条件下，m（NaN3） 与V（N2）的关系。6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g) 6mol9mol Mr(NaN3)=65.01 P=748mmHg=99.73kPaT=298K m(NaN3)=390.06g V(N2)=223.6L m(NaN3)=？ V(N2)=75.0Lm(NaN3)=131g某气体化合物是氮的氧化物，其中含氮 的质量分数为30.5%。在
5、一容器中充有该氮氧化 合物，质量是4.107g，其体积为0.500 L，压力为 202.7 kPa,温度为0，求： （1）在STP条件下该气体的密度； （2）该化合物的相对分子质量； （3）该化合物的分子式。(1) 4.11 gL-1 p1V1= p2V2 (2) M = 92.0 gmol-1 (3) N2O4 练习2.1.2 真实气体1. 真实气体与理想气体的偏差2. Van der Waals 方程1. 真实气体与理想气体的偏差 理想气体状 态方程式仅在足 够低压力下适合 于真实气体。产生偏差的 主要原因是:气体分子本身 的体积的影响分子间力的影 响2. Van der Waals 方程
6、a,b分别称为Van der waals常量 。(V-nb)=Videal等于气体分子运动的自由空间b为1mol气体分子自身的体积。分子间吸引力正比与(n/V)2内压力 p=a(n/V)2pideal=preal+a(n/V)2表1-1 某些气体的Van der Waals 常量例题 分别按理想气体状态方程式和Van der wa?ls方程式计算1.50mol SO2在30摄氏度占有 20.0L体积时的压力，并比较两者的相对误差。 如果体积减少为2.00L，其相对误差又如何？解：已知T=303K，V=20.0L，n=1.50mol， a=0.6803Pa m6 mol-2，=0.563610-
7、4m3 mol-1组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。分压：组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体 积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。2.1.3 混合气体分压定律（表达式之一）分压定律：混合气体的总压等于混合气体中各组分气体 分压之和。p = p1 + p2 + 或 p = pB （ 表达式之二）n =n1+ n2+ （道尔顿分压定律）分压的求解：x B B的摩尔分数（表达式之三）例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气 体的混合物。取样分析后，其中 n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol， n(N2)=0.700mol。混合气体的总压 p=13
8、3.0kPa。试计算各组分气体的分压。 解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700molp(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0) kPa=77.5 kPa分压定律的应用例题: 可以用亚硝酸铵受热分解的方法制取 纯氮气。反应如下：NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g) 如果在19、97.8kPa下，以排水集气法在水 面上收集到的氮气体积为4.16 L，计算消耗掉 的亚硝酸铵的质量。解： T =(273+19)K = 292Kp=97.8kPa V=4.16L292K 时
9、，p(H2O)=2.20kPa 则 p(N2) = p-p(H2O) Mr (NH4NO2)=64.04 NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g) 64.04g 1mol m(NH4NO2)=? 0.164mol n(N2) =m(NH4NO2) =10.5g=0.164mol例 2-6. 已知： p = 9.96104 Pa, T = 294 K,m(O2) = 0.480 g , V = 0.377 dm3求： M(O2) 解： p = p( O2) + p(H2O)查表知 294K p(H2O )= 2.48103 Pa p(O2) = p p(H2O) = 9.961042.
10、48103= 9.71104 (Pa)由 piV = niRT有 n(O2 ) = = 0.015(mol)则 M(O2 ) 32.0 (gmol 1)同温同压下某种气态物质的扩散速度与其密度的 平方根成反比。 即 ui 或 =ui 扩散速度 气体密度 Mr 相对分子量 由 pV = nRT pV = RT = 即同温同压下与Mr成反比 =2.1.4 气体扩散定律例题2-7液化或凝聚气体变成液体的过程 条件？ 临界常数 临界温度(Tc)：加压时使气体液化的最高温度。 临界压力(Pc)：在Tc时使气体液化的最低压力。 临界体积(Vc)：在Tc和Pc下1mol气体所占体积。 临界状态：气态物质处于
11、Tc,Pc,Vc的状态。对非极性分子, Tc 较低,难液化。He H2 N2 O2 对极性分子，较易液化。NH3 H2O气体的液化2-2-1 液体的蒸发 （1）蒸发过程 蒸发、凝聚 （2）饱和蒸气压 易挥发物质： P蒸较大 难挥发物质： P蒸较小克劳修斯克拉贝龙方程：（3）蒸发热 维持液体恒温恒压下蒸发所必须的热量，称为液体的蒸发热。 在一定的温度和压强下取1mol液体的蒸发热比较，这种蒸发热 叫做摩尔蒸发热,以vHm表示。 lg = 2.2 液体l沸点，系指液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度。l在此温度下，气化在整个液体中进行，称之为液体的沸腾；而在低于此温度下的气化，则仅限于在液体表面
12、上进行，即蒸发。l当外界气压为1.013l05Pa时，液体的沸点称为正常沸点。 l采用减压蒸馏的方法去实现分离和提纯的目的。 2-2-2 液体的沸点一升溶液中所含溶质B的物质的量 2-2-3. 溶液浓度的表示方法1) 物质的量浓度 c(B) 定义: 公式: 单位: mol dm-3 (molL-1)一千克溶剂中所含溶质B的物质的量 2) 质量摩尔浓度 b(B) 定义: 公式: 单位:molkg-1 与温度无关。在极稀的水溶液中.优点:c(B) b(B)例1. 500克水中溶解17.1克蔗糖, 求蔗糖 溶液的质量摩尔浓度。解:某组分的物质的量与全部溶液的 物质的量之比 。3) 摩尔分数 xi 定
13、义: 公式: 量纲： 14) 质量分数用溶质的质量除以溶液的质量表示浓度称为质量分数，用表示。 定义: 公式:例2. 48%的硫酸溶液的密度为1.38gml-1, 计算此溶液的（1） 物质的量浓度;（2） 质量摩尔浓度;（3） 摩尔分数；5) 浓度的相互换算解:(1)（3）（2）4. 稀溶液的依数性(colligative properties)2) 沸点升高 Boiling point elevation 1) 蒸气压下降 Decrease of vapor pressure 3) 凝固点下降 Freezing point lowering 4) 渗透压 Osmotic pressure1. 依数性：只与溶质所含粒子的数目有关，而与 溶质的本性无关。（稀溶液的通性）2. 溶液的蒸气压下降1) 蒸气压vapor pressure当蒸发速率与凝结速 率相等时，液体上方 的蒸气所具有的压力 称为液体的饱和蒸气 压（简称蒸气压）。蒸发凝聚2) 溶液的蒸气压下降在一定温度下,溶液的蒸 气压总是低于纯溶剂的 蒸气压，称为溶液的蒸气压下降。. Decrease of solution vapor pressure溶液蒸气压下降的原因： A.溶液表面溶剂分子数减少；B.形成溶剂化分子；pT0.1molkg-10.2molkg-1纯水3) Raou
