無機(jī)化學(xué)課件：第一章 氣體

無機(jī)化學(xué)

InorganicChemistry

化學(xué)——實(shí)用的、創(chuàng)造性的中心科學(xué)。2011國(guó)際化學(xué)年主題：我們的生活，我們的未來。

化學(xué)材料能源化工環(huán)保食品醫(yī)藥輕工農(nóng)林

無機(jī)化學(xué)——古老的學(xué)科。近60多年來飛躍發(fā)展

。

無機(jī)化學(xué)與其他學(xué)科交叉，產(chǎn)生許多邊緣學(xué)科。

藥物無機(jī)

化學(xué)無機(jī)化學(xué)的

邊緣學(xué)科金屬配合物

化學(xué)生物無機(jī)化學(xué)金屬有機(jī)化學(xué)元素?zé)o機(jī)

化學(xué)固體無機(jī)

化學(xué)

無機(jī)化學(xué)的前沿領(lǐng)域:配位化學(xué)、金屬有機(jī)化學(xué)、無機(jī)材料化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)、超分子化學(xué)等。無機(jī)化學(xué)課程——高等學(xué)?；瘜W(xué)化工類專業(yè)以及近化學(xué)類專業(yè)的第一門重要化學(xué)基礎(chǔ)課。無機(jī)化學(xué)內(nèi)容:1.化學(xué)反應(yīng)基本原理(第1~7章);2.物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)理論(第8~11章);3.元素化學(xué)基本知識(shí)(第12~17章)。

幾點(diǎn)教學(xué)要求

1、課前預(yù)習(xí)，認(rèn)真聽課，記好筆記，及時(shí)復(fù)習(xí)。

２、按時(shí)、認(rèn)真、獨(dú)立完成作業(yè)（１６開活頁），解題規(guī)范，字跡工整，注意有效數(shù)字。量方程A={A}[A]

３、有問題及時(shí)答疑，地點(diǎn)：C07-202或203。

４、認(rèn)真做好實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能和創(chuàng)新能力。

教學(xué)參考書

1、吉林大學(xué)等宋天佑等無機(jī)化學(xué)（第二版上、下冊(cè)）高等教育出版社2009，2010２、北京師范大學(xué)等無機(jī)化學(xué)（第四版上、下冊(cè)）高等教育出版社2002３、武漢大學(xué)等無機(jī)化學(xué)（第三版，上、下冊(cè)）高等教育出版社1993

4、C.E.Housecroft&A.G.SharpeInorganicChemistry

2ndEdition2005

5、宋天佑無機(jī)化學(xué)教程高等教育出版社20136、華南理工大學(xué)古國(guó)榜無機(jī)化學(xué)（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社20077、邵學(xué)俊等無機(jī)化學(xué)（第二版，上、下冊(cè)）武漢大學(xué)出版社2003

8、蘇小云等工科無機(jī)化學(xué)（第三版）華東理工大學(xué)出版社2004

9、天津大學(xué)楊宏孝等無機(jī)化學(xué)（第四版）高等教育出版社2010

§1.1

理想氣體狀態(tài)方程第一章氣體

§1.4

真實(shí)氣體*§1.3

氣體分子動(dòng)理論(無內(nèi)容)

§1.2

氣體混合物

第一篇化學(xué)反應(yīng)原理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

理想氣體狀態(tài)方程氣體的最基本特征：

具有可壓縮性和擴(kuò)散性。

人們將符合理想氣體狀態(tài)方程的氣體，稱為理想氣體(idealgas)

。

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(duì)于氣體所占有體積完全可以忽略。1.1.1理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT

R——摩爾氣體常數(shù)在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),Vm=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314kPaLK-1mol-1理想氣體狀態(tài)方程(stateequation)：1.

計(jì)算p，V，T，n之一2.確定氣體的摩爾質(zhì)量M=Mr

gmol-11.1.2理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用用于溫度不太低，壓力不太高的真實(shí)氣體。pV=nRT==m/V3.確定的氣體密度

1.2.1分壓定律§1.2

氣體混合物*1.2.2分體積定律組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體(componentsgases)

。分壓：組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓(partialpressure)

。

1.2.1分壓定律（Dalton）分壓定律(lawofpartialpressure)

：

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=

pB

n=n1+n2+

分壓的計(jì)算：xBB的摩爾分?jǐn)?shù)（molefraction)

例題：某容器中含有NH3、O2

、N2等氣體的混合物。取樣分析后，其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol?；旌蠚怏w的總壓p=133.0kPa。試計(jì)算各組分氣體的分壓。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=77.5kPa分壓定律的應(yīng)用

例題：用金屬鋅與鹽酸反應(yīng)制取氫氣。在25℃下，用排水集氣法收集氫氣，集氣瓶中氣體壓力為98.70kPa（25℃時(shí)，水的飽和蒸氣壓為3.17kPa），體積為2.50L。計(jì)算反應(yīng)中消耗鋅的質(zhì)量。解：T=(273+25)K=298K

p=98.70kPa，

V=2.50L298K時(shí)，p(H2O)=3.17kPaMr(Zn)=65.39Zn(s)+2HClZnCl2+H2(g)65.39g1molm(Zn)=?0.0964moln(H2)=m(Zn)==6.30g=0.0964mol分體積：

混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組分單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時(shí)所占有的體積。*1.2.2分體積定律V=V1+V2

+pnRT=—B的體積分?jǐn)?shù)ppBBj=VVxppBBBBj===,

例題：天然氣是多組分的混合物，其組成為：CH4,C2H6,C3H8和C4H10。若該混合氣體的溫度為25℃?？倝毫?50.0kPa，n總=100.0mol。n(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10)=47.0:2.0:0.80:0.20。計(jì)算各組分的分體積和體積分?jǐn)?shù)。解：以CH4的分體積、體積分?jǐn)?shù)為例。解法一：思路，需先求出n(CH4)n(CH4)=x(CH4)·n總解法二：

理想氣體狀態(tài)方程僅在足夠低的壓力下適合于真實(shí)氣體。

產(chǎn)生偏差的主要原因是：①氣體分子本身的體積的影響；②分子間力的影響。真實(shí)氣體與理想氣體的偏差§1.4

真實(shí)氣體a,b稱為vanderWaals常量。(V-nb)=V理想等于氣體分子運(yùn)動(dòng)的自由空間，b為1mol氣體分子自身體積的影響。分子間吸引力正比于(n/V)2

內(nèi)壓力p′=a(n/V)2p理想=p實(shí)際+a(n/V)2vanderWaals方程

表1-1

某些氣體的vanderWaals常量a/(10-1Pam6mol-2)b/(10-4m3mol-1)氣體

作業(yè)題：

2，4，6幾點(diǎn)要求：（１）用１６開紙書寫，字跡工整，格式規(guī)范．（２）用量方程表達(dá)，公式、數(shù)值、單位齊全．

A={A}[A]

（３）注意有效數(shù)字．（４）按時(shí)交，不拖欠．例題：分別按理想氣體狀態(tài)方程和vanderWaals方程計(jì)算1.50molSO2在30℃有20.0L體積時(shí)的壓力，并比較兩者的相對(duì)誤差。如果體積減少至2.00L，其相對(duì)誤差又如何？解：已知：T=303K，V=20.0L，n=1.50mol，

a=0.6803Pa·m6·mol-2，

b=0.563610-4m3·mol-1′′V=2.00Lp1=1.89×103kPap2=1.59×103kPa′′′p1－p2(1.89－1.59)×103p21.59×103=×100%=18.9%

羅伯特?波意耳

(1627~1691)

英國(guó)化學(xué)家1627年1月25日生于英國(guó)愛爾蘭利茲莫爾堡，是最早的皇家學(xué)會(huì)會(huì)員之一。一生致力于冶金、醫(yī)藥、制造化學(xué)藥品、染料及玻璃方面的研究，是第一個(gè)發(fā)明指示劑的化學(xué)家。1660年提出著名的“波意耳定律”。1661年發(fā)表《懷疑派化學(xué)家》，為化學(xué)元素做了科學(xué)定義。被稱為近代化學(xué)的奠基人。1743年生于法國(guó)巴黎1768年成為科學(xué)院院士1774年提出提出“氧學(xué)說”，實(shí)驗(yàn)證明了質(zhì)量不滅定律1777年發(fā)表《燃燒概論》提出燃燒的氧化學(xué)說1783年提出“反燃素學(xué)說”代替“燃素學(xué)說”1789年著成《初等化學(xué)概論》提出