上饶师范学院：《无机化学》课程电子教案（课件讲稿）第二章 物质的状态

第二章：物质的状态 固 作 体 章要求 业

固 体 第二章：物质的状态 气 体 液 体 作 业 本 章 要 求

第一节：气体 复习：理想气体状态方程：P=nRT 混合气体分压定律 1、分体积、体积分数、摩尔分数 通过实验：在一定温度下，一定压强下，将0.03LN, 和0.02L0,混合，所得混合气体的体积为0.05L。可得 到如下规律： 混合气体总体积(')等于各组分气体分体积()之 和： V=V+V2+V3+…+V☒ 0.03LN2 0.02L 02 0.05L (1)分体积：相同温度下，组分气体具有和混合气 体相同压强时所占的体积

0.05L 一、复习：理想气体状态方程:PV=nRT 二、混合气体分压定律 1、分体积、体积分数、摩尔分数 通过实验：在一定温度下,一定压强下,将0.03LN2 和0.02LO2混合，所得混合气体的体积为0.05L。可得 到如下规律： 混合气体总体积(Vt )等于各组分气体分体积(Vi )之 和: Vt ＝V1 +V2 +V3 +……+Vi 第一节：气体 0.03LN2 0.02L O2 (1)分体积:相同温度下，组分气体具有和混合气 体相同压强时所占的体积

理想气体定律 (2)体积分数：体积分数就是该组分气体的分体积 与总体积之比。x=VHV x氮=0.03/0.05=0.6x氧=0.02/0.05=0.4 (③)摩尔分数：某组分气体的“物质的量”与混合 气体的总物质的量之比。N:=/n总 n总=n氧+n氮=PV氧/RT+PV氮/RT=P(V氧+V氮/RT n氧=PV氧/RT N=V氧/(V氧+V氮) =0.02/0.05 =0.04 与x在数值上一样 我们由理想气体状态方程PV=nRT可知当R、T和 P一定时V与n成正比

(2)体积分数:体积分数就是该组分气体的分体积 与总体积之比。xi ＝Vi /Vt x氮=0.03/0.05=0.6 x氧=0.02/0.05=0.4 (3)摩尔分数:某组分气体的“物质的量”与混合 气体的总物质的量之比。Ni ＝ni /n总 n总=n氧+n氮=PV氧/RT+PV氮/RT=P(V氧+V氮)/RT n氧=PV氧/RT Ni =V氧/(V氧+V氮) =0.02/0.05 =0.04 与xi在数值上一样 我们由理想气体状态方程PV＝nRT可知当R、T和 P一定时V与n成正比。 理想气体定律

理想气体定律 2、分压定律 一定温度下做一实验：0.5升P=1.01×105Pa的0) 与0.5升P=2.02×105Pa的N2放入0.5升的容器中测得混 合气体的压强为3.03×105Pa。由实验可得： 一种气体产生的压强与其它气体的存在无关。 1.01×10pa 2.02×10Pa 3.03×10pa 0.5L02 0.5LN2 0.5L P=P+P2+P3+…+P 摩尔分数：N,=/n,=PP

分压:在恒温时某组分气体占据与混合气体相同体 积时，对容器所产生的压强。 P总=n总RT/V =(n氧气+n氮气)RT/V =P氧+P氮 混合气体的总压强Pt为各组分气体的分压之和: Pt ＝P1+P2+P3+……+Pi 摩尔分数:Ni ＝n/nt ＝Pi/Pt 2、分压定律 一定温度下做一实验：0.5升P＝1.01×105Pa的O2 与0.5升P＝2.02×105Pa的N2放入0.5升的容器中测得混 合气体的压强为3.03×105Pa。由实验可得: 一种气体产生的压强与其它气体的存在无关。 理想气体定律 1.01×105Pa 0.5LO2 2.02×105Pa 0.5LN2 3.03×105Pa 0.5L

理想气体定律 例题1：A气体在6×104Pa下，300K时体积为 0.1升；B气体在8×104Pa下，300K时体积为0.2升。 将这两种气体在0.5升容器中混合，如果温度不变， 求混合气体的总压强。 解：两位同学做法不同，看谁正确： 方法①P=6×104Pa+8×104Pa =1.4×105Pa 方法②油P,V,=P,V, P×0.5=6×104×0.1.P4=1.2×104Pa PB×0.5=8×104×0.1.∴.PB=3.2×104Pa P=P+PB=1.2×104Pa+3.2X104Pa=4.4×104Pa 要弄清楚分体积、分压强的概念

例题1：A气体在6×104Pa下，300Ｋ时体积为 0.1升;Ｂ气体在8×104Pa下,300Ｋ时体积为0.2升。 将这两种气体在0.5升容器中混合，如果温度不变， 求混合气体的总压强。 解：两位同学做法不同，看谁正确： 方法①Pt ＝6×104Pa+8×104Pa ＝1.4×105Pa 方法②由P1V1 ＝P2V2 PA×0.5=6×104×0.1 ∴PA =1.2×104Pa PB×0.5=8×104×0.1 ∴PB =3.2×104Pa Pt =PA+PB=1.2×104Pa+3.2×104Pa=4.4×104Pa 要弄清楚分体积、分压强的概念。 理想气体定律

理想气体定律 例题2：在298K时，将压强为3.33×104Pa的 N0.2L和压强为4.67×104Pa的0,0.3升移入0.3升的 真空容器，问混合气体中各组分气体的分压强、分 体积和总压强各为多少？ 解：由PV=P2V2 P氮=3.33×104Pa×0.2L/0.3L =2.22×104Pa P氧=4.67×104Pa×0.3L/0.3L =4.67X104Pa P=P氧+P氮=6.89X104a V氮-0.3L×2.22×104Pa/6.89×104pa=0.097L V氧=0.3L×4.67×104Pa/6.89×104Pa=0.203L

理想气体定律 例题2：在298Ｋ时，将压强为3.33×104Pa的 N2 0.2L和压强为4.67×104Pa的O2 0.3升移入0.3升的 真空容器，问混合气体中各组分气体的分压强、分 体积和总压强各为多少？ 解：由P1V1 ＝P2V2 P氮=3.33×104Pa×0.2L/0.3L =2.22×104Pa P氧=4.67×104Pa×0.3L/0.3L =4.67×104Pa Pt =P氧+P氮=6.89×104Pa V氮=0.3L×2.22×104Pa/6.89×104Pa=0.097L V氧=0.3L×4.67×104Pa/6.89×104Pa=0.203L

理想气体定律 例题3：290K1.01×10Pa时，在水面上收集了 0.15LN2。经干燥后重0.172g,求N,的分子量和千燥后 的体积干燥后温度、压强不变)？ 解：0.15LN,中有纯N和水蒸气，因此查手册得 290K时饱和水蒸气压=1.93×103Pa,所以： P氮-P总-P水=1.01×105Pa-1.93×103Pa≈1×105Pa PV=nRT-(m/M)RT M氯=nRT/PV =0.172×8.314×290/1×105×0.15×10-3) =28.0(g/mol) ②由P,V=P2'2 1×105×0.15=1.01×105×V2 所以：V,=0.148L

理想气体定律 例题3：290Ｋ1.01×105Pa时，在水面上收集了 0.15LN2。经干燥后重0.172g，求N2的分子量和干燥后 的体积(干燥后温度、压强不变)？ 解：0.15LN2中有纯N2和水蒸气，因此查手册得 290Ｋ时饱和水蒸气压=1.93×103Pa,所以: P氮=P总-P水=1.01×105Pa-1.93×103Pa≈1×105Pa PV=nRT=(m/M)RT M氮=mRT/PV =0.172×8.314×290/(1×105×0.15×10-3 ) =28.0(g/mol ) ②由P1V1 =P2V2 1×105×0.15=1.01×105×V2 所以:V2 =0.148L

理想气体定律 三、气体扩散定律 一种气体可以自发地同另一种气体混合，而且可 以渗透，这种现象称为扩散。 实验：取一支长的玻璃管，在玻璃管中先放一条 浸过甲基红指示剂的湿润试纸，在玻璃管两端分别用 沾过浓盐酸及氨水的棉球塞紧，经过一段时间，可观 察到试纸在靠近氨水棉球的一端呈显黄色，而在靠近 盐酸的一端呈现红色，而NH,CI白色烟雾不是在管子 中间而是靠近HCI棉球的一端。 HCI NH3

理想气体定律 三、气体扩散定律 一种气体可以自发地同另一种气体混合，而且可 以渗透，这种现象称为扩散。 实验：取一支长的玻璃管，在玻璃管中先放一条 浸过甲基红指示剂的湿润试纸，在玻璃管两端分别用 沾过浓盐酸及氨水的棉球塞紧，经过一段时间，可观 察到试纸在靠近氨水棉球的一端呈显黄色，而在靠近 盐酸的一端呈现红色，而NH4Cl白色烟雾不是在管子 中间而是靠近HCl棉球的一端。 HCl NH3

理想气体定律 由实验我们看到NH,与HC在玻璃管内扩散速度不 同，白色NHCI环出现在HCI的一端。 经实验总结得到下列规律： 在一定温度下，各种不同气体的扩散速率与气体 密度的平方根成反比。称为气体扩散定律。 (因相同温度及相同压强下气体密度与其分子量成 正比) M d☑

理想气体定律 由实验我们看到NH3与HCl在玻璃管内扩散速度不 同，白色NH4Cl环出现在HCl的一端。 经实验总结得到下列规律： 在一定温度下，各种不同气体的扩散速率与气体 密度的平方根成反比。称为气体扩散定律。 (因相同温度及相同压强下气体密度与其分子量成 正比) 1 2 1 2 2 1 M M d d U U  

理想气体定律 例题4：某未知气体在扩散仪中以0.01Ls1的速 度扩散，在此扩散仪器内CH,气体以0.03Ls的速 度扩散，计算此未知气体的近似相对分子质量。 解 :CH,的相对分子质量M,=16.04 由： U U, M 0.01 16.4 0.03 M M1=144.36 答：未知气体的近似相对分子质量为144.36

理想气体定律 例题4：某未知气体在扩散仪中以0.01L·s-1的速 度扩散，在此扩散仪器内CH4气体以0.03L·s-1的速 度扩散，计算此未知气体的近似相对分子质量。 解：CH4的相对分子质量M2 =16.04 由: 1 16.4 0.03 0.01 M  1 2 2 1 M M U U  M1 =144.36 答：未知气体的近似相对分子质量为144.36