理想氣體化學(xué)

理想氣體化學(xué)課件第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體的最基本特征：具有可壓縮性和擴散性(沒有固定的形狀和體積)1.1理想氣體和理想氣體狀態(tài)方程第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)理想氣體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有體積可以忽略;分子之間及分子與器壁之間發(fā)生彈性碰撞.理想氣體的基本假設(shè)：第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月理想氣體是一種經(jīng)過科學(xué)抽象的假想氣體，在自然界中并不存在。但是，在工程上的許多情況下，氣體的性質(zhì)接近于理想氣體。理想氣體在自然界并不存在，但常溫下，壓力不超過5MPa的O2、N2、H2、CO等實際氣體及其混合物都可以近似為理想氣體。另外，大氣或燃氣中少量的分壓力很低的水蒸氣也可作為理想氣體處理。

第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)理想氣體的性質(zhì)波義爾定律：當(dāng)n和T一定時，氣體的V與p成反比

V∝1/p(1)RobertBoyle(英)1627-1691波義耳定律被稱為人類歷史上第一個被發(fā)現(xiàn)的“定律”。恩格斯認為“波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)

”。第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)理想氣體的性質(zhì)波義爾定律：當(dāng)n和T一定時，氣體的V與p成反比

V∝1/p(1)查理-蓋呂薩克定律：n和p一定時，V與T成正比

V∝T(2)阿佛加德羅定律：p與T一定時，V和n成正比

V∝n(3)以上三個經(jīng)驗定律的表達式合并得V∝nT/p

(4)

pV=nRT

(5)

理想氣體狀態(tài)方程R=8.314J/molK，p、V、n、T取國際單位JLGay-Lussac(法)1778-1850

AAvogadro(意)1776-1856

第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月p：氣體的壓力，單位是Pa（帕斯卡）V：氣體體積，單位是m3T：熱力學(xué)溫度，單位是K（開爾文）n：氣體物質(zhì)的量，單位是mol（摩爾）R：氣體常數(shù)第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月本例說明：

溫度不太低(>200K)，壓力不太高(<50MPa)，實際氣體接近理想氣體。

低溫高壓時，應(yīng)用理想氣體假設(shè)有較大誤差。

實驗：某氣體體積與理論體積的比較第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度不太低，壓力不太高的真實氣體，作為理想氣體：pV=nRT(1)計算p，V，T，n四個物理量之一

1.2理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例1：在25oC,體積120L的氫氣鋼瓶內(nèi)，壓力為90個大氣壓。求：

(1)鋼瓶內(nèi)氫氣的質(zhì)量。

(2)若鋼瓶總質(zhì)量60kg，則氫氣所占質(zhì)量分數(shù)為多少？解：T=273+25=298Kp=90101325=9.12106PaV=120L=0.12m3

pV=nRTn=pV/RT==442molm（H2)=4422=884g=0.884kg氫氣的質(zhì)量分數(shù)：0.884/60=1.47wt%9.121060.128.314298第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)氣體密度的計算

==m/V(1)m=nMr

(2)(3)將2、3式代入1式：a.在相同的溫度和壓力下氣體密度與分子量成正比b.氣體密度與壓力成正比，與溫度成反比.空氣的平均分子量為28.9g/mol則常溫常壓下空氣的密度為

1013250.02898.314298=1.18kg/m3=1.18g/L第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)有關(guān)氣體體積的計算為了行車的安全，需要在汽車中裝備安全氣囊，防止碰撞時司機、乘客受到嚴重傷害。這種氣囊是用氮氣充脹起來的，所用的氮氣由疊氮化鈉與三氧化二鐵在火花的引發(fā)下反應(yīng)生成的。6NaN3+Fe2O3(s)=3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：在25℃、748mmHg下，要產(chǎn)生75.0L的N2，計算需要多少克疊氮化鈉。解：

6NaN3+Fe2O3(s)=3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)

69mol在25℃、748mmHg下，9mol氮氣的體積？第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例：在25℃、748mmHg下，要產(chǎn)生75.0L的N2，計算需要多少克疊氮化鈉。解：

6NaN3+Fe2O3(s)=3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)

6mol9mol224L390g75Lxgx=131g第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)理想混合氣體

由相互不發(fā)生反應(yīng)的理想氣體組成混合氣體，即為理想混合氣體。每一組元的性質(zhì)如同它們單獨存在一樣，因此整個混合氣體也具有理想氣體的性質(zhì)?；旌蠚怏w的性質(zhì)取決于各組元分的性質(zhì)與份額。氣體混合物中每一種氣體叫做組元(組分)氣體。1.3氣體分壓定律第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)分壓在相同溫度下組元氣體i占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生的壓力，叫做組元氣體i的分壓。第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)道爾頓分壓定律在一體積為V的容器中，充有溫度為T的k種互不反應(yīng)的理想氣體，氣體的總壓力為pt?；旌蠚怏w總的物質(zhì)的量為：各組元的物質(zhì)的量分別為：第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。pt=p1+p2++pk

或pt=

pi

n=n1+n2++nk

JohnDalton(英)1766-1844

第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月分壓的求解：xi組元

i的摩爾分數(shù)氣體組元的摩爾分數(shù)=體積分數(shù)第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例1:

某容器中含有NH3、O2

、N2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。試計算各組分氣體的分壓。解：n=n(NH3)+n(O2)+n(N2)=0.320+0.180+0.700=1.200mol

p(N2)=p-p(NH3)-p(O2)

=133.0-35.5-20.0=77.5kPa第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)分壓定律的應(yīng)用第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例2:

在實驗室可以用鹽酸與鋅粒反應(yīng)制備氫氣。反應(yīng)如下：

2HCl(aq)+Zn(s)=ZnCl2(aq)+H2(g)如果在19℃、97.8kPa下，以排水集氣法在水面上收集到的氣體體積為4.16L，計算消耗掉的金屬鋅的質(zhì)量。(原子量Zn=65.4)解：T=273+19=292Kp=97.8kPaV=4.16L292K時，p(H2O)=2.20kPam(Zn)=0.16465.4=10.7g第22頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)知識補充─濕度絕對濕度

水蒸氣在大氣中的含量多少，表達了大氣的干濕程度，簡稱濕度。單位體積空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為絕對濕度。例如，20℃空氣中的水蒸氣達到飽和時，每立方米的空氣中含有的水蒸氣質(zhì)量為：第23頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月相對濕度(RH)大氣中水蒸氣的實際分壓與、和同溫度下水的飽和蒸氣壓的百分比值稱為相對濕度。對于人居環(huán)境，相對濕度應(yīng)介于30%~80%。最宜人的室內(nèi)溫濕度是：冬天溫度為18至25℃，相對濕度為30%至80%；夏天溫度為23至28℃，相對濕度為30%至60%。在裝有空調(diào)的室內(nèi)，室溫為19至24℃，濕度為40%至50%。%100*OHOH22′=pp

RH第24頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月例3：空氣中水的蒸氣壓力為1.10kPa。在不同氣