《理想氣體狀態(tài)方程》PPT課件.ppt

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2020/6/5,1,1-1理想氣體狀態(tài)方程1-2氣體混合物1-3氣體分子動理論1-4真實氣體,第一章氣體,2020/6/5,2,1.1.1理想氣體狀態(tài)方程1.1.2理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用,1-1氣體,2020/6/5,3,理想氣體：分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占體積可以忽略（具有質(zhì)量的幾何點）。實際氣體在低壓(101.325kPa)和高溫(0)的條件下，接近理想氣體。,2020/6/5,4,等壓變化(蓋呂薩克定律）:恒壓條件下，氣體的體積與其溫度成正比。VT等溫變化（玻意耳定律）：恒溫條件下，氣體的體積與壓強成反比。PV=C由此：一定量氣體P，V，T之間有如下關(guān)系PV/T=C,1.1.1理想氣體狀態(tài)方程,2020/6/5,5,阿佛加得羅定律：相同溫度和壓力下，相同體積的不同氣體均含有相同數(shù)目的分子。標準條件(standardcondition,或標準狀況）101.325kPa和273.15K（即0）-STP標準條件下1mol氣體:粒子數(shù)NA=6.021023mol-1體積Vm=22.414110-3m3,1.1.1理想氣體狀態(tài)方程,2020/6/5,6,理想氣體狀態(tài)方程PV=nRT在STP下，P=101325Pa,T=273.15Kn=1.0mol時,Vm=22.41410-3m3R=8.314Pam3K-1mol-1另一單位制：atm,L,mol,KR=0.08206atmLK-1mol-1單位換算1atm=101.325kPa=760mmHg1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m31m=102cm=103mm=106um=109nm=1012pmn=m/M=m/VC=n/V,2020/6/5,7,1.1.2理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用推導(dǎo)出氣體密度與P，V，T之間的關(guān)系。(設(shè)氣體質(zhì)量為m,摩爾質(zhì)量為M）=m/V,n=m/M代入PV=nRT注意單位的使用,R用8.314時,P,V,T,n均為國際單位,也可以P以kPa,V以L做單位,此時考慮n=m/MPV=mRT/MPM=RT(密度的單位是g/L),2020/6/5,8,1.解：依據(jù)PV=nRT,由題意知，P、V恒定，容器內(nèi)物質(zhì)的量減小為原來的四分之三.n1RT1=n2RT2n1/n2=T2/T14/3=T2/288T2=384K,例1.一敞口燒瓶中盛有空氣，欲使其量減少四分之一，需把溫度從288K提高到多少？,2020/6/5,9,(1)解：依據(jù)PV=nRT,15.21065010-3=n8.314298n=307molm=30728=8589g(2)解:置換5次后,鋼瓶壓力降低為13.8MPa,此時鋼瓶內(nèi)的氣體物質(zhì)的量n=278.5mol即排出的N2=28.5mol每次排出的氣體體積由PV=nRT得到.,例2.Page4,2020/6/5,10,例3.Page5氣體或易蒸發(fā)液體的密度與摩爾質(zhì)量之間的關(guān)系.,2020/6/5,11,組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。各組分氣體的相對含量可用分體積Vi、分壓Pi或摩爾分數(shù)xi等表示。,1.2.1分壓定律,氣體的最基本特征：可壓縮性和擴散性,1-2氣體混合物,2020/6/5,12,分體積、體積分數(shù)、摩爾分數(shù)（補充）分體積：指相同溫度下，組分氣體具有和混合氣體相同壓力時所占體積。,O2,N2,O2+N2,+,V1、P、T,V2、P、T,V1+V2、P、T,混合氣體總體積V總=各組分氣體的分體積Vi之和V總=V1+V2+V3+V4Vi,2020/6/5,13,|,2020/6/5,14,分壓定律：分壓：一定溫度下，混合氣體中的某種氣體單獨占有混合氣體的體積時所呈現(xiàn)的壓強。,O2,N2,O2+N2,+,T、V、P總=P1+P2,混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。P=P1+P2+或P=Pi,T、V、P1,T、V、P2,2020/6/5,15,PiV=niRTP總V=n總RT,分壓定律,注意：在PV=nRT公式中，不能同時代入分體積和分壓。,2020/6/5,16,例：有一3.0dm3的容器，內(nèi)盛16gO2，28gN2，求300K時N2，O2的分壓及混合氣體的總壓。解：n(O2)=16/32=0.5molP(O2)V=n(O2)RTP(O2)3.010-3=0.58.314300P(O2)=4.16105(Pa)同理：P(N2)=8.314105(Pa)P總=P(O2)+P(N2)=12.48105(Pa),2020/6/5,17,例：Page6同溫同壓不同體積的兩種氣體混合,可以假想成如下過程:同溫同壓下,將46LO2與12LHe混合,先得到58L混合氣體,再于該溫度下壓縮成5L.等溫變化過程中PV=C580.1=5.0PP=1.16MPa,2020/6/5,18,溫度一定，水的分壓（飽和蒸氣壓）為定值。氣液兩相平衡時蒸氣的分壓即為該液體的飽和蒸氣壓。,2020/6/5,19,例.Page7室內(nèi)氣壓計指示空氣的壓強,也是干燥氫氣的壓強P1;排水收集的為濕潤氫氣,去掉其中的水的飽和蒸汽,才是氫氣的真實體積V1.濕潤氫氣的壓強P2應(yīng)從氣壓計讀數(shù)中扣除此溫度下水蒸汽的飽和蒸汽壓.P1V1=P2V2,2020/6/5,20,例.0.326gXH2遇水生成X（OH）2和H2，在294K、1atm下集得0.384dm3H2，問XH2是什么氫化物？（已知水的飽和蒸汽壓為2.35kPa)根據(jù)水蒸氣的飽和蒸汽壓計算H2的物質(zhì)的量為：,據(jù)反應(yīng)：XH2+2H2O=X（OH）2+2H2生成0.0155mol的H2需XH2為0.00775molM（XH2）=W/n=42，M（X）=40CaH2,2020/6/5,21,PFuFmvuvN/VPmv2(N/V)其中v是具有統(tǒng)計平均意義的方均根速度vrms,同時考慮碰撞的方向因素,PV=Nmv2/3與理想氣體狀態(tài)方程對比:Nmv2/3=nRTNAmv2/3=RTMv2/3=RT,1-3氣體分子動理論,2020/6/5,22,方均根速度:Mv2/3=RTvrms=(3RT/M)1/2有關(guān)氣體分子運動速度還包括最概然速度vmp,平均速度vav,三者數(shù)值不同但十分接近,相對關(guān)系如下:Vrms:Vav:Vmp=1.000:0.921:0.816,氣體分子的速度分布,2020/6/5,23,P,CO2,O2,H2,理想氣體PVm=RT,PVm,1-4真實氣體,2020/6/5,24,實際氣體與理想氣體產(chǎn)生偏差：應(yīng)考慮氣體分子本身的體積，在方程中扣除；應(yīng)考慮內(nèi)層分子與外層分子間、外層分子與器壁間的作用力。,2020/6/5,25,實際氣體狀態(tài)方程-范德華方程,a、b均為范德華常數(shù)，由實驗確定。a與分子間引力有關(guān);b與分子自身體積有關(guān)。,2020/6/5,26,對理想氣體：PV=nRTP：氣體分子對容器壁產(chǎn)生的壓力V：氣體分子自由活動的空間，即容器的體積。實際氣體需修正P、VV=(V-nb)nb是n摩爾氣體自身的體積,2020/6/5,27,例8分別按理想氣體狀態(tài)方程式和范德華方程式計算1.50molSO2在303K,占有20.0dm3體積時的壓力，并比較兩者的相對誤差。如果體積減少為2.00dm3，其相對誤差又如何？解：已知T=303K，V=20.0dm3，n=1.50mol，a=0.6803Pam6mol-2，b=0.563610-4m3mol-1,2020/6/5,28,