第一章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)

1、第一章第一章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.1 氣態(tài)方程氣態(tài)方程例題：例題：計算摩爾質(zhì)量計算摩爾質(zhì)量 惰性氣體氙能和氟形成多種氟化物惰性氣體氙能和氟形成多種氟化物 XeFx。實驗測定在實驗測定在80 oC，15.6 kPa 時，某氣態(tài)氟化氙時，某氣態(tài)氟化氙試樣的密度為試樣的密度為0.899（g dm-3)，試確定這種氟，試確定這種氟化氙的分子式。化氙的分子式。解： 求出摩爾質(zhì)量，即可確定分子式。 設(shè): 氟化氙摩爾質(zhì)量為M，密度為r（g dm-3)， 質(zhì)量為m (g)， R 應(yīng)選用 8.314（kPa dm3 mol-1 K-1）。 PV = nRT = (m/M) RT M = (m/V)(

2、RT/P) = r(RT/P) = (0.899 8.31 4 353)/15.6 = 169 (g mol-1)已知 原子量 Xe 131, F 19, XeFx 131+19x =169 x = 2 這種氟化氙的分子式為：XeF21.2 分壓定律分壓定律pnnp)(NH)NH(331.3 分體積定律分體積定律 在在58將某氣體通過一盛水容器，在將某氣體通過一盛水容器，在100 kPa 下下收集該氣體收集該氣體1.00 dm3。問：問：1. 溫度不變，將壓力溫度不變，將壓力降降為為50.0 kPa 時，氣體的體積是多少？時，氣體的體積是多少？2. 溫度不變，將壓力溫度不變，將壓力增加增加到到

3、200 kPa 時，氣體的體積是多少？時，氣體的體積是多少？3. 壓力不變，將溫度壓力不變，將溫度升高升高到到100 時，氣體的體積是多少？時，氣體的體積是多少？4. 壓力不變，將溫度壓力不變，將溫度降降至至 10 時，氣體的體積是多少？時，氣體的體積是多少？解題思路解題思路1. 該氣體與水蒸氣的混合氣體的該氣體與水蒸氣的混合氣體的P1V1= P2V2 2. 壓力增加會引起水蒸氣的凝聚，但該氣體的物質(zhì)的量沒有變壓力增加會引起水蒸氣的凝聚，但該氣體的物質(zhì)的量沒有變 可以用該氣體的分壓來計算總體積：可以用該氣體的分壓來計算總體積： V1/T1 = V2/T2 = 常數(shù)常數(shù)4. 溫度降低也會引起水蒸

4、氣的凝聚，但該氣體的摩爾數(shù)沒有變溫度降低也會引起水蒸氣的凝聚，但該氣體的摩爾數(shù)沒有變化，可以用該氣體的分壓來計算總體積：化，可以用該氣體的分壓來計算總體積： 解：解：1. P1 V1 = P2 V2 100 1.00 = 50.0 V2 V2 = 2.00 (dm3) 2. 58 時，時，P水水 = 18.1 kPa, P氣體氣體 = (100-18.1) kPa V2 = (P氣氣1 V1)/P氣氣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

5、.13 (dm3) 4. P1V1/T1 = P2V2/T2 10 時時 P水水= 1.23 kPa, P氣體氣體= (100-1.23) kPa (100-1.23)V2 /(273+10) = (100-18.1) 1.00)/(273+58) V2 = 0.709 (dm3)1.4 實際氣體 與 Van der Waals 方程 理想氣體： PV = nRT 實際氣體: Z = (PV)/(nRT) Z 稱為壓縮系數(shù) Z = 1 為理想氣體 分子間作用力： Z 1 （ V增大） 偏離理想氣體的程度，取決于： 1. 溫度： T 增加，趨向于理想氣體 2. 壓力： P 減小，趨向于理想氣體

6、3. 氣體的性質(zhì)： 沸點愈高與理想狀態(tài)偏差愈大溫度愈升高，愈接近理想氣體 N2不同氣體的比較（1摩爾,300K ) 氣體 Z-P 圖的討論 常壓常溫下，沸點低的氣體，接近理想氣體 起初增加壓力時，對于分子量較大的分子，分子間作用力增加占主導(dǎo)，使得 Z 1Van der Waals 方程 其中，a 、b 為 范德華常數(shù) a 用于校正壓力，是與分子間作用力有 關(guān)的常數(shù)，分子間作用力與氣體濃度 的平方成正比 b 約等于氣體凝聚為液體時的摩爾體積22anPVnbnRTVVanDerwaalsa和b, 似與分子間作用力及其分子的質(zhì)量有關(guān)。習(xí)題 與 思考題 （下次上課時檢查）1. 室溫下，將1.0 atm

7、、10 dm3 的 H2 與1.0 atm、20 dm3 的 N2 在 40 dm3 容器中混合，求求： H2 、N2 的分壓、分體積、及摩爾比。2. 在20 C、 99 kPa 下，用排水取氣法收集 1.5 dm3 的 O2, 問問：需多少克 KClO3 分解？ 2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2 (查水（20 C）的蒸氣壓為 2.34 kPa )1.解：解： 1）求分壓）求分壓 T 一定一定，n 不變不變 （混合前后）（混合前后） P1V1 = P2V2 1.0 10 = 40 = 0.25 (atm) 1.0 20 = 40 = 0.5 (atm) 2）求分體積求分體積 13

8、(atm)27 (atm) 3）求摩爾比求摩爾比 0.5總總V2NV2HP2HP2NP2NP2HV總總PP2H總總PP2N總總V22NHnn22NHPP5 . 025. 025. 0 2. 解解 2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2 2/3 1 = RT = 99 2.34 = 96.7 (kPa) = = = 0.060 (mol) = 2/3 需需 KClO3 = 2/3 =2/3 0.0595 122.5 = 4.9 (克）克）2OP2OP總總V2On2On2OnRTVP2O總總)20273(31. 85 . 17 .96 3KClOn2On3KClOM1.氣體的液化氣體的液化問

9、題：問題：1）是否所有氣體都可以液化？）是否所有氣體都可以液化？ 2） 什么樣的條件下可以液化？什么樣的條件下可以液化？例：例： 冬天帶眼鏡進屋時，鏡片會變得模糊。冬天帶眼鏡進屋時，鏡片會變得模糊。 家庭用液化氣，主要成分是丙烷、丁烷，加家庭用液化氣，主要成分是丙烷、丁烷，加壓后變成液體儲于高壓鋼瓶里，打開時減壓即壓后變成液體儲于高壓鋼瓶里，打開時減壓即氣化。氣化。 但有時鋼瓶還很重卻不能點燃。是因為但有時鋼瓶還很重卻不能點燃。是因為C5H12 或或C6H14等級烷烴室溫時不能氣化。等級烷烴室溫時不能氣化。Tb （沸點）沸點） 室溫室溫 Tc 室溫，室溫， 室溫下室溫下加壓加壓不能不能液化液化

10、Tb 室溫，室溫， 室溫下加壓室溫下加壓可可液液化化Tb 室溫室溫 Tc 室溫，室溫， 在常溫常壓下在常溫常壓下為為液體液體? 臨界溫度 Tc: 每種氣體液化時，各有一個特定溫度叫臨界溫度。 在Tc 以上，無論怎樣加大壓力，都不能使氣體液化。 臨界壓力 Pc: 臨界溫度時，使氣體液化所需的最低壓力叫臨界壓力。 臨界體積 Vc: 在Tc 和 Pc 條件下，1 mol 氣體所占的體積叫臨界體積。 均與分子間作用力及分子質(zhì)量有關(guān)。 蒸發(fā)蒸發(fā): 液體表面的氣化現(xiàn)象叫蒸發(fā)（evaporation)。ab敞口容器干干涸涸吸熱過程吸熱過程分子的分子的 動能：動能：紅色：大紅色：大黑色：中黑色：中藍色：低藍色

11、：低 與 分分子子的的份份數(shù)數(shù)分子的動能分子的動能 蒸發(fā)蒸發(fā):密閉容器蒸發(fā)蒸發(fā) 冷凝冷凝 “動態(tài)平衡動態(tài)平衡”恒溫恒溫分子的分子的 動能：動能：紅色：大紅色：大黑色：中黑色：中藍色：低藍色：低ab飽和蒸氣壓：飽和蒸氣壓：與液相處于動態(tài)平衡與液相處于動態(tài)平衡的這種氣體叫飽和蒸氣，它的壓力的這種氣體叫飽和蒸氣，它的壓力叫飽和蒸氣壓，簡稱叫飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓蒸氣壓。飽和蒸氣壓的特點：飽和蒸氣壓的特點：1. 溫度恒定時溫度恒定時，為，為 定值；定值； 2. 氣液共存時氣液共存時，不，不受量的變化；受量的變化； 3. 不同的物質(zhì)不同的物質(zhì)有不有不同的數(shù)值。同的數(shù)值。:帶活塞容器，帶活塞容器， 活塞壓

12、力為活塞壓力為 P沸點與外界壓力有沸點與外界壓力有關(guān)。外界壓力等于關(guān)。外界壓力等于101 kPa (1 atm)時的時的沸點為沸點為正常沸點正常沸點，簡稱簡稱沸點沸點。 當溫度升高當溫度升高到蒸氣壓與到蒸氣壓與外界氣壓相外界氣壓相等時，液體等時，液體就就沸騰沸騰，這這個溫度就是個溫度就是沸點沸點。沸騰沸騰是在液體的表面是在液體的表面和內(nèi)部同時氣化。和內(nèi)部同時氣化。熱源熱源ab“過熱過熱”液體：液體：溫度高于沸點的液體稱為溫度高于沸點的液體稱為過熱液體，易產(chǎn)生過熱液體，易產(chǎn)生爆沸爆沸。 蒸餾時蒸餾時一定要一定要加入沸石或攪拌，加入沸石或攪拌，以引以引入小氣泡，產(chǎn)生氣化中心，避免爆沸。入小氣泡，產(chǎn)生氣化中心，避免爆沸。:曲線曲線為氣液共存為氣液共存平衡線；平衡線；曲線曲線左側(cè)左側(cè)為為液相液相區(qū)；區(qū)；右側(cè)右側(cè)為為氣相氣相區(qū)。區(qū)。 溫度溫度 第一章 小結(jié)一、理想氣體狀態(tài)方程1 理想氣體的概念2 PV = nRT 的運用、R 的取值 3 密度和摩爾質(zhì)量的計算 PV