西安石油大学：《无机化学 Inorganic Chemistry》课程教学资源（学习指导）第一章 气体 内容提要

第 气体 教学基本要求 (1)了解气体的基本特征理解理想气体的概念掌握理想气体状态方程式及其应用. (2)掌握混合气体中组分气体分压的概念和气体分压定律 重点内容概要 1.理想气体状态方程式 理想气体是一种假想的气体,其分子本身不占有空间,分子间没有作用力实际上这种气体并不 存在,只是人们研究气体状态变化时提出的一种物理模型 对于一定量(n)的理想气体其温度()压力(p)和体积()确定后,系统的状态就确定了。n、T 、P、V之间的数学关系式为 此式称为理想气体状态方程式 式中p的单位为Pa(或kPa,V的单位为m(或L,T的单位为K,n的单位为mol摩尔气体 常数R=8314J·mo1-(或8.314 kPa.L.mol-K-) 符合式(1-1)的气体是理想气体.通常可以把高温低压的真实气体近似地看作理想气体在大学 基础化学中研究气体的状态变化时,除特殊指明外,可把系统中的气体都看作理想气体 在不同的特殊条件下,理想气体状态方程有不同的表达形式,各种形式有不同的应用 l)n一定pV.T改变时,则有 p, p,V2 (1-la) (2)n和p一定时即为 Boyle(波义耳)定律 PV1=p212 (3)n和P一定时即为 Charles(查理)定律 V T (4)T和p一定时,即为 Avogadro(阿佛加德罗)定律: n2 (5将n=m/M代入(1-1)时中,则有

第一章 气体 ∙教学基本要求∙  (1) 了解气体的基本特征,理解理想气体的概念,掌握理想气体状态方程式及其应用.  (2) 掌握混合气体中组分气体分压的概念和气体分压定律.  ∙重点内容概要∙  1. 理想气体状态方程式 理想气体是一种假想的气体,其分子本身不占有空间,分子间没有作用力.实际上这种气体并不 存在,只是人们研究气体状态变化时提出的一种物理模型 .  对于一定量(n )的理想气体,其温度(T).压力(p)和体积(V )确定后,系统的状态就确定了。n﹑T  ﹑p﹑V 之间的数学关系式为： pV = nRT (1 ­ 1) 此式称为理想气体状态方程式.  式中 p 的单位为 Pa (或 kPa ),  V  的单位为 3 m (或 L), T 的单位为 K, n 的单位为 mol .摩尔气体 常数 R =8.314  1 J mol - g (或 8.314  1 1 kPa L mol K - - g g g ).  符合式(1  ­ 1)的气体是理想气体.  通常可以把高温低压的真实气体近似地看作理想气体,在大学 基础化学中研究气体的状态变化时,除特殊指明外,可把系统中的气体都看作理想气体.  在不同的特殊条件下,理想气体状态方程有不同的表达形式,各种形式有不同的应用.  (1) n 一定,p.V .T  改变时,则有 1 1 2 2  1 2 pV p V T T = （1 ­ 1a） （2）n 和 p 一定时,即为 Boyle (波义耳)定律:  1 1 2 2 pV = p V （1 ­ 1b） (3) n 和 p 一定时即为 Charles(查理 )定律:  1 1  2 2 V T  V T = (1 ­ 1c) (4) T 和 p 一定时,即为 Avogadro(阿佛加德罗) 定律:  1 1  2 2 n V n V = (1 ­ 1d) (5)将n = m / M 代入 (1 ­ 1)时中,则有

式中:m为气体的质量单位为g;M为气体的摩尔质量,单位为g·mol 摩尔质量M和相对分子质量M中间的关系是 (6)由气体的密度p=m/V可以得到 pM 利用上式可以在测定气体密度之后计算气体的摩尔质量,相对分子质量,还可以推断其分子式。 2.分压定律 理想气体状态方程式不仅适用于单一组分的气体,也适用于多组分的混合气体或其中某一种组 分气体 在理想气体混合物中,若各组分之间不发生化学反应,也没有任何其它相互作用,则它们之间 互不干扰,如同各自单独存在一样 混合气体中的某组分B对器壁产生的压力称为该组分气体的分压力。某组分气体的分压 力等于相同温度下该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力 RT 混合气体的总压(P)等于各组分气体的分压(P2)之和即 p=p,+p2 (1-3) 这一关系称为 Dalton(道尔顿)分压定律 某组分气体的分压等于该组分气体的物质的量分数(摩尔分数)与总压的乘积 P P (1-4) 气体混合物中组分B的物质的量分数用xB表示,即xB=n2/n P8=xBP 3.分体积定律 理想气体混合中某组分B的分体积V是该组分气体具有与该混合气体相同温度和压力时所占有 的体积

mRT  M pV = (1 ­ 1e) 式中: m 为气体的质量,单位为 g ; M 为气体的摩尔质量,单位为 1 g mol - g .  摩尔质量M 和相对分子质量Mr 中间的关系是 1 M Mr g mol - = g (6)由气体的密度 r = m V 可以得到 pM  RT r = (1 ­ 1f) 利用上式,可以在测定气体密度之后,计算气体的摩尔质量，相对分子质量,  还可以推断其分子式。 2. 分压定律 理想气体状态方程式不仅适用于单一组分的气体,也适用于多组分的混合气体或其中某一种组 分气体.  在理想气体混合物中,若各组分之间不发生化学反应,也没有任何其它相互作用,则它们之间 互不干扰,如同各自单独存在一样.  混合气体中的某组分 B 对器壁产生的压力称为该组分气体的分压力。某组分气体的分压 力等于相同温度下该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。 B  B  n RT  p V = （1 ­ 2） 混合气体的总压( p )等于各组分气体的分压( B  p )之和.即 1 2 B  B  p = p + p +L = Â p （1 ­ 3） 这一关系称为 Dalton(道尔顿)分压定律.  某组分气体的分压等于该组分气体的物质的量分数(摩尔分数)与总压的乘积: B  B  n p p n = （1 ­ 4） 气体混合物中组分 B 的物质的量分数用 B  x  表示,即 B B  x = n n 。 B B  p = x p 3. 分体积定律 理想气体混合中某组分 B 的分体积VB 是该组分气体具有与该混合气体相同温度和压力时所占有 的体积。 B  B  n RT  V  P = （1 ­ 5）

混合气体的总体积Ⅴ等于各组分气体的分体积(VB)之和。即 V=v+ B 这一关系称为 Amage(阿马格)分体积定律 某组分气体的分体积等于该组分气体的物质的量分数与混合气体的总体积之积。 VB=V=xBl (1-7) 由(1-4)和(1-7可得出: P 此式说明混合气体中某组分气体B的分压与总压之比等于该组分气体的分体积与总体积之比(即 体积分数B) P2是组分气体B在温度为T、占有体积V时所产生的压力;V是组分气体B在温度为T时 产生压力为p时所占有的体积切不可混淆

混合气体的总体积 V 等于各组分气体的分体积(VB )之和。即 1 2 B  B  V =V +V +L =ÂV （1 ­ 6） 这一关系称为 Amage(阿马格)分体积定律。 某组分气体的分体积等于该组分气体的物质的量分数与混合气体的总体积之积。 B  B B  n V V x V  n = = （1 ­ 7） 由(1 ­ 4)和(1 ­ 7)可得出： B B  B  p V p V = =j （1 ­ 8） 此式说明 混合气体中某组分气体 B 的分压与总压之比等于该组分气体的分体积与总体积之比(即 体积分数j B )。 B  p  是组分气体 B 在温度为T 、占有体积V 时所产生的压力;VB 是组分气体 B 在温度为T 时 产生压力为 p 时 所占有的体积,切不可混淆