中国科技大学：《无机化学》第一章 气体、液体和溶液的性质 The behaviors of Gases Liquid and Solution

Chapter1气体,液体和溶液的性质 (The behaviors of Gases Liquid and Solution 1.气体的性质 2液体的性质 3溶液的性质

Chapter 1 气体，液体和溶液的性质 (The behaviors of Gases Liquid and Solution) 1.气体的性质 2.液体的性质 3.溶液的性质

§1气体的性质 本节的重点是三个定律 1.道尔顿分压定律 Dalton's law of partial pressures 2,阿码加分体积定律 Amagat's law of partial volumes 3,格拉罕姆气体扩散定律。 Graham's law of diffusion

§1 气体的性质 本节的重点是三个定律： 1. 道尔顿分压定律 Dalton’s law of partial pressures 。 2. 阿码加分体积定律 Amagat’s law of partial volumes 。 3. 格拉罕姆气体扩散定律. Graham’s law of diffusion

理想气体( deal gases)-讨论气体性质时非 常有用的概念 1.什么样的气体称为理想气体? 气体分子间的作用力很微弱,一般可以忽略; 气体分子本身所占的体积远小于气体的体积 即气体分子之间作用力可以忽略,分子本身的大 小可以忽略的气体称为理想气体 2.理想气体是一个抽象的概念,它实际上不存在,但此概 念反映了实际气体在一定条件下的最一般的性质 3.实际气体在什么情况下看作理想气体呢? 只有在温度高和压力无限低时,实际气体才接近于理想 气体。因为在此条件下,分子间距离大大增加,平均来 看作用力趋向于零,分子所占的体积也可以忽略

一 理想气体(Ideal Gases)---讨论气体性质时非 常有用的概念 1. 什么样的气体称为理想气体？ 气体分子间的作用力很微弱，一般可以忽略； 气体分子本身所占的体积远小于气体的体积。 即气体分子之间作用力可以忽略，分子本身的大 小可以忽略的气体称为理想气体 2． 理想气体是一个抽象的概念，它实际上不存在，但此概 念反映了实际气体在一定条件下的最一般的性质 3． 实际气体在什么情况下看作理想气体呢？ 只有在温度高和压力无限低时，实际气体才接近于理想 气体。因为在此条件下，分子间距离大大增加，平均来 看作用力趋向于零，分子所占的体积也可以忽略

二理想气体定律( The ideal gas law) 1由来: (1)Boye'shaw:n,T不变vcl/porp= constant (2) Charles'law:n2p不变 V aT or V/T= constant (3) Avogadro'slaw:T,p不变∝n Avogadro's hypothesis Equal volumes of gases at the same temperature a molecular pressure contain equal numbers of molecular Avogadro's law The volume of a gas maintained at constant temperature and pressure is directly proportional to the number of moles of the gas

二 理想气体定律(The Ideal Gas Law) (3) Avogadro' slaw : (2) Charles' law : or constant (1)Boyle'slaw : 1/ or constant 1. T,p V n n,p V T V/T n,T V p pV   =  = 不变 不变 不变 由来： Avogadro’s hypothesis :Equal volumes of gases at the same temperature a molecular pressure contain equal numbers of molecular. Avogadro’s law :The volume of a gas maintained at constant temperature and pressure is directly proportional to the number of moles of the gas

2理想气体方程式 The Idea|- gas equation 由上三式得:pV∝n 引人比例常数:R得:pV=nRT 3.R: Gas constant Units I-atm mo-K- mol.K- m3. Pa molK- Numerical value 0.08206 8.314 8.314 cal·molK l.torr·molK 1.987 62.36 在标况下 nRT1.000×0.08206×273.15 =22.41(V) 1.000

2.理想气体方程式 The Ideal-gas equation R pV nRT pV nT =  引 入 比 例 常 数 ： 得 ： 由 上 三 式 得： . ( ) . . . R 22 41 V 1 000 1 000 0 08206 273.15 p nRT V 1.987 62.36 cal mol K l torr mol K Numerical Value 0.08206 8.314 8.314 Units l atm mol K J mol K m Pa mol K 3. : Gas constant -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 3 -1 -1 =   = =          在标况下：

4.理想气体方程式应用 Application of the ideal-gas equation. 可求摩尔质量1)已知P,v7W求M 2)已知PTp求M 5.实际气体与理想气体的偏差 分子小的非极性分子偏差小,分子大的极性强的分子偏差大 203K 293K 150 1.0 - Ideal gas 673K 1.0 0.6 2004006008001000 0200400600800 P(atm)

4. 理想气体方程式应用 Application of the ideal-gas equation. 可求摩尔质量 1）已知P, V, T, w 求 M 2）已知P, T, ρ 求 M 5. 实际气体与理想气体的偏差: 分子小的非极性分子偏差小，分子大的极性强的分子偏差大

对于复杂分子的作用。缺少准确的数据,但类似的规 律性为:近程排斥;中程吸引;远程为零 当斥力起主要作用时,PV>>nRT,因为在排斥 力的作用下即使增大一定的压力。由于排斥力的抵抗。气 体的体积也不会变小。所以V实际偏大。产生偏差,故 PV>>nR7;当吸引力起主要作用时Pv<mR7这 是由于分子之间存在的吸引力,使分子对外界的压力变小。 所以P实际偏小,产生负偏差。故PV<nRT

对于复杂分子的作用。缺少准确的数据，但类似的规 律性为：近程排斥；中程吸引；远程为零。 当斥力起主要作用时，PV >> nRT ，因为在排斥 力的作用下即使增大一定的压力。由于排斥力的抵抗。气 体的体积也不会变小。所以V实际偏大。产生偏差，故 PV >> nRT ； 当吸引力起主要作用时 PV < nRT ,这 是由于分子之间存在的吸引力，使分子对外界的压力变小。 所以P实际偏小，产生负偏差。故 PV< nRT

6.对理想气体定律的修正一 van der waals equation +am2)-mb)=nRT身占有 的体积 为什么P实<P理呢?降压的因素来自两个方 面。1)由于分子内存在相互作用,所以分子 对器壁的碰撞次数减少而碰撞次数与分子的 密度成正比。2)分子对器壁碰撞的能量减少。 它也不正比于n/,所发压力降低正比于 a,b称为 van der waal's constant 由实验确定

6. 对理想气体定律的修正—van der waals equation 为什么P实<P理呢？降压的因素来自两个方 面。1)由于分子内存在相互作用，所以分子 对器壁的碰撞次数减少而碰撞次数与分子的 密度成正比。2)分子对器壁碰撞的能量减少。 它也不正比于 n/V，所发压力降低正比于 a, b 称为 van der Waal’s constant, 由实验确定. )(V nb) nRT V n (p + a − = 2 2 分子本 身占有 的体积

7.从分子运动论推导理想气体定律 基本假设: A物质由分子或原子离子所组成。同一化学性质的物 质其粒子的大小开头和作用是一样的 B气体分子作不规则运动 C气体分子对器壁的碰撞是弹性碰撞 推导:设边长L的一个主方箱子;其中 有N个气体分子。每个分子的质量为M 速度为u。假设有N/3气体分子沿x轴 方 向运动,其动量为mu。分子撞在左面 箱壁后。以原来的速度向右飞(因为是 弹性碰撞)。其动量为-mu,因此每撞 壁一次,分子的动量就改变了2mu。 个分子平均起来看。它向左各右运动 跨越容器。与器壁A连续两次碰撞之间 所走的距离为2L。(推导过程)

7. 从分子运动论推导理想气体定律 基本假设： A.物质由分子或原子离子所组成。同一化学性质的物 质其粒子的大小开头和作用是一样的 B.气体分子作不规则运动 C.气体分子对器壁的碰撞是弹性碰撞 推导：设边长L的一个主方箱子； 其中 有N个气体分子。每个分子的质量为M 速度为u。假设有N/3气体分子沿x轴 方 向运动，其动量为mu。分子撞在左面 箱壁后。以原来的速度向右飞（因为是 弹性碰撞）。其动量为-mu，因此每撞 壁一次，分子的动量就改变了2mu。 一个分子平均起来看。它向左各右运动 跨越容器。与器壁A连续两次碰撞之间 所走的距离为2L。 (推导过程)

道尔顿分压定律 Dalton's law of pressures 在温度和体积恒定时 1由质量的可加性与气体戎总压力等于备组分 出 体单独存在的压力之和 ∑ P p1=P点 =x.h mole constant P n 在温度和体积恒定时 2.实验证明 理想气体混合物中各组分 气体的分压等于总压乘以 该组分的摩尔分数

三 道尔顿分压定律 Dalton’s law of pressures 1.由质量的可加性与气体分子占有整个容器 可的 出:  mole constant i i i i x n n p p  p = p = = 总 总 总 或： 在温度和体积恒定时， 戎总压力等于各组分气 体单独存在的压力之和 在温度和体积恒定时， 理想气体混合物中各组分 气体的分压等于总压乘以 该组分的摩尔分数 2.实验证明