气体液体溶液优秀PPT.ppt

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1、气体液体溶液你现在浏览的是第一页，共38页 分子间作用力分子间作用力，减弱减弱 密度，密度，降低降低（有例外，分子本身所占体积的比例分子本身所占体积的比例）等离子体等离子体(Plasma)玻色-爱因斯坦凝结(Bose-Einstein condensate states)物质的状态：物质的状态：固体固体液体液体气体气体你现在浏览的是第二页，共38页压压力力体体积积温温度度气气体体常常数数摩摩尔尔数数适用于适用于：温度较高或压力较温度较高或压力较低时的稀薄气体低时的稀薄气体一、气体一、气体理想气体：理想气体：理想气体：理想气体：分子不占有体积分子不占有体积(忽略尺寸忽略尺寸)，分子间作用，分子间

2、作用力忽略不计。力忽略不计。1 理想气体状态方程理想气体状态方程PV =nRT （理想气体状态方程）（理想气体状态方程）几种变化情况：几种变化情况：波义耳波义耳(Boyle)定律：定律：PV=衡量衡量（T,n 恒定）恒定）查理查理-盖盖吕萨克定律：吕萨克定律：V/T=衡量衡量（P,n 恒定）恒定）阿伏加德罗阿伏加德罗(Avogadro)定律：定律：V/n=衡量衡量（T,P 恒定）恒定）你现在浏览的是第三页，共38页气体状态方程气体状态方程 的运用的运用R 的取值的取值 随压力单位的变化而不同随压力单位的变化而不同 8.314 kPa dm3 mol-1 K-1 8.314 J mol-1 K-

3、1 8.314 m3 Pa mol-1 K-1 0.08206 atm dm3 mol-1 K-1 0.08206 atm L mol-1 K-1 1.987 cal mol-1 K-1 62.36 L torr mol-1 K-1你现在浏览的是第四页，共38页气体方程的运用气体方程的运用求分子量（摩尔质量）求分子量（摩尔质量）M PV=(m/M)RT (n=m/M)求密度（求密度（r)r)r=r=m/V P(m/r)=r)=nRT r r=P(m/n)/(RT)M=m/n r r=(PM)/(RT)你现在浏览的是第五页，共38页例题：例题：计算摩尔质量计算摩尔质量 惰性气体氙能和氟形成多种氟

4、化物惰性气体氙能和氟形成多种氟化物 XeFx。实验测定在。实验测定在80 oC，15.6 kPa 时，某时，某气态氟化氙试样的密度为气态氟化氙试样的密度为0.899（g dm-3)，试确定这种氟化氙的分子式。试确定这种氟化氙的分子式。解：解：求出摩尔质量，即可确定分子式。求出摩尔质量，即可确定分子式。设氟化氙摩尔质量为设氟化氙摩尔质量为M，密度为，密度为r r（g dm-3)，质量为，质量为m(g)，R 应选用应选用 8.31（kPa dm3 mol-1 K-1）。）。你现在浏览的是第六页，共38页例题 PV =nRT =(m/M)RT M=(m/V)(RT/P)=r r(RT/P)=(0.8

5、99 8.31 353)/15.6 =169(g mol-1)已知已知 原子量原子量 Xe 131,F 19,XeFxXeFx 131+19x=169 131+19x=169 x=2x=2 这种氟化氙的分子式为：这种氟化氙的分子式为：XeFXeF2 2你现在浏览的是第七页，共38页2 混合气体分压定律混合气体分压定律、一定，气体：nA,PA=nA(RT/V)气体 B：nB,PB=nB(RT/V)总=PA+PB =(nA+nB)(RT/V)PA/总=nA/(nA+nB)=nA/n总 PA=（nA/n总）总 TVPAPBnBnA理想气体、的混合理想气体、的混合(A与与B不反应不反应)单独混合后P总

6、你现在浏览的是第八页，共38页混合气体分体积定律混合气体分体积定律、P 一定，一定，气体：nA,VA=nA(RT/P)气体 B：nB,VB=nB(RT/P)V总=VA+VB =(nA+nB)(RT/P)VA/V总=nA/(nA+nB)=nA/n总 VA A=(nA A/n总总)V总总总总 又又 PA/总总=nA/n总总（T,V一定）一定）VA=V总总(P PA/总总)（T,P一定）一定）TPVAVBnA理想气体、的混合单独 nB混合后 V V总总总总P总=PVAVB你现在浏览的是第九页，共38页体积分数摩尔分数体积分数与摩尔分数的关系道尔顿（道尔顿（Dalton)Dalton)分压定律分压定律

7、你现在浏览的是第十页，共38页例例例例1 1 A、B两种气体在一定温度下，在一容器中混合，混合后下面表达式是否正确？1PAVA=nART2P V=nART3PVA=nART4PAV=nART5PA(VA+VB)=nART6(PA+PB)VA=nART否 否是是是是P总总V分分=P分分V总总=n分分RT你现在浏览的是第十一页，共38页例例2 在58C将某气体通过一盛水容器，在100 kPa 下收集该气体1.00 dm3。问：1.温度不变，将压力降降为50.0 kPa 时，气体的体积体积是多少？2.温度不变，将压力压力增加增加到200 kPa 时，气体的体积体积是多少？3.压力不变，将温度升高升高

8、到100 C 时，气体的体积体积是多少？4.压力不变，将温度温度降降至至 10 C 时，气体的体积体积是多少？解题思路1.该气体与水蒸气的混合气体的总体积总体积总体积总体积,n n总总总总不变，不变，不变，不变，P1V1=P2V2 2.压力增加会引起水蒸气的凝聚，但该气体的摩尔数没有变化，可以用该气体的分压来计算总体积：P P气气气气1 1V V1 1=n=n气气气气RTRT =P P气气气气2 2V V2 2 3.n3.n总总总总不变，不变，不变，不变，V1/T1=V2/T2=常数4.温度降低也会引起水蒸气的凝聚，但该气体的摩尔数没有变化，可以用该气体的分压来计算总体积：P P气气气气1 1

9、V V1 1/T/T1 1=n=n气气气气R R =P=P气气气气2 2V V2 2/T/T2 2你现在浏览的是第十二页，共38页例例2 2 在58C将某气体通过一盛水容器，在100 kPa 下收集该气体1.00 dm3。问：1.温度不变，将压力降降为50.0 kPa 时，气体的体积体积是多少？2.温度不变，将压力增加增加到200 kPa 时，气体的体积体积是多少？3.压力不变，将温度升高升高到100 C 时，气体的体积体积是多少？4.压力不变，将温度降降至 10 C 时，气体的体积体积是多少？解：解：1.P1 V1=P2 V2 100 1.00=50.0 V2 V2=2.00(dm3)2.5

10、8 C时，P水=18.1 kPa,P气体=(100-18.1)kPa V2=(P气1 V1)/P气2=(100-18.1)1.00)/(200-18.1)=0.450(dm3)3.V1/T1=V2/T2 1.00/(273+58)=V2/(273+100)V2=1.13(dm3)4.P1V1/T1=P2V2/T2 10 C时 P水=1.23 kPa,P气体=(100-1.23)kPa (100-1.23)V2/(273+10)=(100-18.1)1.00)/(273+58)V2=0.709(dm3)你现在浏览的是第十三页，共38页3 实际气体实际气体 与与 Van der Waals 方程方

11、程 理想气体：理想气体：PV=nRT 实际气体实际气体:Z=(PV)/(nRT)Z 称为压缩系数称为压缩系数 Z=1 为理想气体为理想气体分子间作用力分子间作用力：Z 1 （V增大）增大）偏离理想气体的程度，取决于：偏离理想气体的程度，取决于：1.温度：温度：T 增加，趋向于理想气体增加，趋向于理想气体 2.压力：压力：P 减小，趋向于理想气体减小，趋向于理想气体 3.气体的性质：气体的性质：沸点愈高与理想状态偏差愈大沸点愈高与理想状态偏差愈大你现在浏览的是第十四页，共38页温度愈升高，愈接近理想气体温度愈升高，愈接近理想气体 N2你现在浏览的是第十五页，共38页不同气体的比较（不同气体的比较

12、（1摩尔摩尔,300K)你现在浏览的是第十六页，共38页气体气体 Z-P 图的讨论图的讨论常压常温下，常压常温下，沸点低的气体，接近理想气体沸点低的气体，接近理想气体起初增加压力时起初增加压力时，对于分子量较大的分子，对于分子量较大的分子，分子间作用力增加占主导，使得分子间作用力增加占主导，使得 Z 1你现在浏览的是第十七页，共38页Van der Waals 方程方程 (P+a n2/V2)(V-nb)=nRT其中，其中，a、b 为为 范德华常数范德华常数 a 用于用于校正压力校正压力，是与分子间作用力有，是与分子间作用力有 关的常数，分子间作用力与气体浓度关的常数，分子间作用力与气体浓度

13、的平方成正比的平方成正比 b 约等于气体凝聚为液体时的摩尔约等于气体凝聚为液体时的摩尔体积体积你现在浏览的是第十八页，共38页a和b,似与分子间作用力及其分子的质量有关。你现在浏览的是第十九页，共38页Graham气体扩散定律扩散在同温同压下，气体的扩散速度与气体密度的平方根成反比。Vi(1/i)1/2，较重气体的扩散速度较慢。VA/VB=(B/A)1/2=(MB/MA)1/2U为扩散速度；为扩散速度；d为密度；为密度；M为分子量；为分子量；1、2为不同气体为不同气体你现在浏览的是第二十页，共38页习题习题 与与 思考题思考题1.室温下，将室温下，将1.0 atm、10 dm3 的的 H2 与

14、与1.0 atm、20 dm3 的的 N2 在在 40 dm3 容器中混容器中混合，合，求求：H2、N2 的分压、分体积、及摩的分压、分体积、及摩尔比。尔比。2.在在20 C、99 kPa 下，用排水取气法收集下，用排水取气法收集 1.5 dm3 的的 O2,问问：需多少克：需多少克 KClO3 分解分解？2 KClO3=2 KCl+3 O2 (查水（查水（20 C）的蒸气压为）的蒸气压为 2.34 kPa)你现在浏览的是第二十一页，共38页习题与思考题解答习题与思考题解答1.解：解：1）求分压）求分压 T 一定，一定，n 不变不变（混合前后）（混合前后）P1V1=P2V2 1.0 10=40

15、 =0.25(atm)1.0 20=40 =0.5(atm)2）求分体积）求分体积 V VA A=V V总总总总 (P PA A/总总总总)=40 =40 =13(dm3)=40 =40 0.5/0.75 =0.5/0.75 =27(dm3)3）求摩尔比）求摩尔比 =0.25 /0.5 =0.25 /0.5 =0.5你现在浏览的是第二十二页，共38页习题与思考题解答习题与思考题解答习题与思考题解答习题与思考题解答2.解解 2 KClO3=2 KCl+3 O2 2/3 1 =RT =99 2.34=96.7(kPa)=0.060(mol)=2/3 需需 KClO3=2/3 =2/3 0.0595

16、 122.5 =4.9(克）克）你现在浏览的是第二十三页，共38页二二 液体液体1.气体的液化气体的液化问题：问题：1）是否所有气体都可以液化？）是否所有气体都可以液化？2）什么样的条件下可以液化？什么样的条件下可以液化？例：例：冬天带眼镜进屋时，镜片会变得模糊。冬天带眼镜进屋时，镜片会变得模糊。家庭用液化气，主要成分是丙烷、丁烷，加压后变家庭用液化气，主要成分是丙烷、丁烷，加压后变成液体储于高压钢瓶里，打开开关（减压）后即气化。成液体储于高压钢瓶里，打开开关（减压）后即气化。但有时钢瓶还很重却不能点燃。是因为但有时钢瓶还很重却不能点燃。是因为C5H12 或或C6H14等级烷烃室温时不能气化所

17、致。等级烷烃室温时不能气化所致。温度温度温度温度压力压力气气气气体体体体性性性性质质质质Tc 以下，均可以下，均可以下，均可以下，均可你现在浏览的是第二十四页，共38页临界现象临界现象Tb（沸点）（沸点）室温室温 Tc 室温，室温，室温下室温下加压加压不能不能液化液化Tb 室温，室温，室温下加压室温下加压可可液液化化Tb 室温室温 Tc 室温，室温，在常温常压下在常温常压下为为液体液体?你现在浏览的是第二十五页，共38页 临界常数：临界常数：临界温度临界温度 Tc:每种气体液化时，各有一个每种气体液化时，各有一个特定温度叫临界温度。特定温度叫临界温度。在在Tc 以上，无论以上，无论怎样加大压力

18、，都不能使气体液化。怎样加大压力，都不能使气体液化。临界压力临界压力 Pc:临界温度时，使气体液化临界温度时，使气体液化所需的最低压力叫临界压力。所需的最低压力叫临界压力。临界体积临界体积 Vc:在在Tc 和和 Pc 条件下，条件下，1 mol 气体所占的体积叫临界体积。气体所占的体积叫临界体积。均与分子间作用力及分子质量有关。均与分子间作用力及分子质量有关。你现在浏览的是第二十六页，共38页2.液体的气化液体的气化：蒸发蒸发 与与与与 沸腾沸腾蒸发蒸发:液体表面的气化现象叫蒸发（evaporation)。敞口容器干干涸涸吸热过程吸热过程分子的分子的 动能：动能：红色：大红色：大黑色：中黑色：

19、中蓝色：低蓝色：低你现在浏览的是第二十七页，共38页气体分子的动能分布气体分子的动能分布 与 蒸发的关系蒸发的关系分分子子的的份份数数分子的动能分子的动能蒸发所需分子蒸发所需分子的最低动能的最低动能你现在浏览的是第二十八页，共38页2.液体的气化液体的气化：蒸发蒸发 与与与与 沸腾沸腾蒸发蒸发 冷凝冷凝 “动态平衡动态平衡”恒温恒温分子的分子的 动能：动能：红色：大红色：大黑色：中黑色：中蓝色：低蓝色：低饱和蒸气压：饱和蒸气压：与液相处于动态平衡的与液相处于动态平衡的这种气体叫饱和蒸气，它的压力叫饱这种气体叫饱和蒸气，它的压力叫饱和蒸气压，简称和蒸气压，简称蒸气压蒸气压。饱和蒸气压的特点：饱和

20、蒸气压的特点：1.温度恒定时温度恒定时，为，为 定值；定值；2.气液共存时气液共存时，不受量，不受量的变化；的变化；3.不不同的物质同的物质有不同的数有不同的数值。值。蒸发：密闭容器你现在浏览的是第二十九页，共38页沸腾沸腾:带活塞容器，带活塞容器，活塞压力为活塞压力为 P沸点与外界压沸点与外界压力有关。外界力有关。外界压力等于压力等于101 kPa(1 atm)时时的沸点为的沸点为正常沸正常沸点点，简称，简称沸点沸点。当温度升当温度升高到蒸气高到蒸气压与外界压与外界气压相等气压相等时，液体时，液体就就沸腾沸腾，这这个温度就是个温度就是沸点沸点。热源热源沸腾沸腾是在液体的表面是在液体的表面和内

21、部同时气化。和内部同时气化。2.液体的气化液体的气化：蒸发蒸发 与与与与 沸腾沸腾你现在浏览的是第三十页，共38页例：水例：水的沸点为的沸点为 100 C，但在，但在高山上高山上，由于，由于大气压降低，大气压降低，沸点较低沸点较低，饭就难于煮熟。，饭就难于煮熟。而而高压锅高压锅内气压可达到约内气压可达到约10 atm，水的沸，水的沸点约在点约在180 C左右，饭就很容易煮烂。左右，饭就很容易煮烂。“过热过热”液体：液体：温度高于沸点的液体称为温度高于沸点的液体称为过热液体，易产生过热液体，易产生爆沸爆沸。蒸馏时蒸馏时一定要一定要加入沸石或搅拌，加入沸石或搅拌，以引入以引入小气泡，产生气化中心，

22、避免爆沸。小气泡，产生气化中心，避免爆沸。你现在浏览的是第三十一页，共38页蒸气压曲线蒸气压曲线:曲线曲线为气液共为气液共存平衡线；存平衡线；曲线曲线左侧左侧为为液液相相区；区；右侧右侧为为气相气相区。区。蒸蒸气气压压温度温度正常沸点正常沸点2.液体的气化液体的气化：蒸发蒸发 与与与与 沸腾沸腾你现在浏览的是第三十二页，共38页水及二氧化碳的相图：水及二氧化碳的相图：左图左图左图左图(a):(a):A A 正常沸点；正常沸点；正常沸点；正常沸点；B B 凝固点；凝固点；凝固点；凝固点；D D 临界点临界点临界点临界点:218 atm,374:218 atm,374C;C;三相三相三相三相点点点

23、点：0.0098 0.0098 CC,4.58 torr(6.10,4.58 torr(6.10 10102 2 Pa)Pa)。压压压压力力力力温度温度COCO2 2常压下能以液体存在吗？常压下能以液体存在吗？常压下能以液体存在吗？常压下能以液体存在吗？2.液体的气化液体的气化：蒸发蒸发 与与与与 沸腾沸腾你现在浏览的是第三十三页，共38页3.蒸气压的计算蒸气压的计算蒸气压的对数与蒸气压的对数与 的直线关系的直线关系:lg p=A/T+BA=-(Hvap)/2.303R Hvap 为气体的摩尔为气体的摩尔 蒸发热蒸发热 103/K-1你现在浏览的是第三十四页，共38页3.蒸气压的计算蒸气压的计

24、算 （描述气（描述气-液平衡）液平衡）克拉佩龙克拉佩龙-克劳修斯克劳修斯Clapeyron-Clausius 方程方程:lg p=-(Hvap)/2.303RT+B温度温度 T1 时，时，lg p1=-(Hvap)/2.303RT1+B温度温度 T2 时时,lg p2=-(Hvap)/2.303RT2+B两式相减，得两式相减，得 lg p2 lg p1=-(Hvap)/2.303R（1/T2 1/T1）或或 lg(lg(p p2 2 /p p1 1)=)=HHvapvap/2.303R/2.303R(T(T2 2 T T1 1)/T)/T2 2 T T1 1 应用：应用：1）计算液体的蒸发热；

25、计算液体的蒸发热；2)求蒸气压求蒸气压 要注意要注意R 的单位与的单位与 Hvap的的单位一致单位一致。你现在浏览的是第三十五页，共38页三、溶液的浓度溶液的浓度（自学）1 质量百分比浓度质量百分比浓度2 质量摩尔浓度质量摩尔浓度3 摩尔分数浓度摩尔分数浓度4 物质的量浓度物质的量浓度你现在浏览的是第三十六页，共38页第6章 小结一、理想气体状态方程1 理想气体的概念2 PV=nRT 的运用、的运用、R 的取值的取值 3 密度和摩尔质量的计算 PV=(m/M)RT，=(PM)/(RT)二、Dolton 分压定律（混合气体）PA=(nA/n总总)总总(T,V 不变）不变）V VA A=V=V总总 (P(PA A/总总)（T,P一定）P总V分=P分V总=n分RT三、临界温度(Tc),临界压力(Pc),气液平衡气液平衡 lg(p2/p1)=Hvap/2.303R(T2 T1)/T2 T1 （R与H的单位要一致）四、质量浓度和体积浓度等（M和是换算的条件）你现在浏览的是第三十七页，共38页PP.204208习题习题：6.3 6.19 6.22 6.38 6.39 你现在浏览的是第三十八页，共38页