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1、2023/4/171化学基础化学基础2023/4/172第三章第三章 物质的聚集状态物质的聚集状态 主要内容主要内容学习目标学习目标2023/4/174学习内容学习内容物质的相态物质的相态相和相图；饱和蒸汽压和相和相图；饱和蒸汽压和 温度温度气体气体理想气体、混合气体、实际气体理想气体、混合气体、实际气体溶液溶液稀溶液依数性；非电解质溶液气稀溶液依数性；非电解质溶液气 液平衡；电解质的电解液平衡；电解质的电解胶体胶体胶体的特殊性质；物质的表面特征胶体的特殊性质；物质的表面特征2023/4/175气体气体实际气体和气体液化实际气体和气体液化【问题【问题3-6】按照理想气体状态方程式计算】按照理想
2、气体状态方程式计算40时时CO2的摩尔体积，与实际测得的实际体的摩尔体积，与实际测得的实际体积比较。积比较。2023/4/176CO2在在40、不同压力下按理想气体状态方程计、不同压力下按理想气体状态方程计算的摩尔体积与实际体积的对比算的摩尔体积与实际体积的对比压力压力/kPa实际体积实际体积/10-6m3按理想气按理想气体状态方体状态方程计算的程计算的体积体积/10-6m3 压力压力/kPa实际体积实际体积/10-6m3按理想气按理想气体状态方体状态方程计算的程计算的体积体积/10-6m3100100101010025574.025574.02449.02449.025705.025705.
3、02571.02571.05050100100100100380.0380.069.369.3513.0513.0256.7256.72023/4/177一、范德华方程一、范德华方程请比较两个公式有什么不同？请比较两个公式有什么不同？lb是是1mol气体分子的等效体积气体分子的等效体积a是气体内压力与气体体积平方成反比的是气体内压力与气体体积平方成反比的比例系数比例系数（1）不是把气体分子看成质点，而是看成具有）不是把气体分子看成质点，而是看成具有一定的体积一定的体积，减去有效体积。，减去有效体积。（1）考虑分子间作用力对体积和压力的影响，考虑分子间作用力对体积和压力的影响，加上内部压力。加上
4、内部压力。在压力为几兆帕的范围内，使用范德华方程在压力为几兆帕的范围内，使用范德华方程往往可得到比理想气体状态方程好的结果，但往往可得到比理想气体状态方程好的结果，但压力更高时，范德华方程的计算结果同实验值压力更高时，范德华方程的计算结果同实验值存在比较大的偏差。存在比较大的偏差。：CO2在在40不同压力下按范德华方程计算的摩不同压力下按范德华方程计算的摩尔体积与实际体积对比关系尔体积与实际体积对比关系压力压力/kPa实际体积实际体积/10-6m3按理想气按理想气体状态方体状态方程计算的程计算的体积体积/10-6m3 按范德华按范德华方程计算方程计算的体积的体积/10-6m3压力压力/kPa实
5、际体积实际体积/10-6m3按理想气按理想气体状态方体状态方程计算的程计算的体积体积/10-6m3按范德华按范德华方程计算方程计算的体积的体积/10-6m31001001000100025574.025574.02449.02449.025705.025705.02571.02571.025597.025597.02471.32471.35050100100100100380.0380.069.369.3513.0513.0256.7256.7395.0395.088.988.9首先，首先，“西气东输西气东输”管道要有较高的压力管道要有较高的压力【问题【问题3-7】请查阅我国】请查阅我国“西气
6、东输西气东输”的管道压力是的管道压力是采用什么方法计算的。采用什么方法计算的。使用理想气使用理想气体状态方程体状态方程？使用范德华使用范德华方程计算？方程计算？二、压缩因子二、压缩因子对于理想气体对于理想气体，Z=1Z1 时时，pVmRT，气体的可压缩性比理想气体小气体的可压缩性比理想气体小 难压缩难压缩 Z1 时，时，pVmRT，气体的可压缩性比理想气体气体的可压缩性比理想气体好好 容易压缩容易压缩若某气体若某气体Z1，则该气体与理想气体发生了偏差则该气体与理想气体发生了偏差压缩因子法公式简单工程计算常用压缩因子法公式简单工程计算常用对于对于不同的气体，压缩因子不同的气体，压缩因子Z的数值是
7、不一定相同的。的数值是不一定相同的。压缩因子压缩因子Z的数值可以通过每种气体的临界参的数值可以通过每种气体的临界参数通过计算和查找压缩因子图而得到。数通过计算和查找压缩因子图而得到。混合气体的压缩因子混合气体的压缩因子Z的数值可以通过每种气的数值可以通过每种气体的压缩因子按照体积分数计算得到。体的压缩因子按照体积分数计算得到。三、气体的液化三、气体的液化 气体在某温度下加压，体积会不断缩小，到气体在某温度下加压，体积会不断缩小，到一定程度会产生液化现象。一定程度会产生液化现象。请考虑，是在所有温度下加压都可以使气请考虑，是在所有温度下加压都可以使气体液化吗？体液化吗？还是看看实际测定的气体的不
8、同温度下的压还是看看实际测定的气体的不同温度下的压力和体积的关系变化吧！力和体积的关系变化吧！图图 真实气体真实气体p-Vm等温线示意图等温线示意图 AB段（除B点）只有气相存在。BD水平段 l-g两相平衡共存。DE段（除D点）只有液相存在。图3-5 二氧化碳压力-体积图l1 1、临界温度、临界温度每种气体液化的最高温度每种气体液化的最高温度l2 2、临界参数、临界参数临界温度、临界压力和临界体积临界温度、临界压力和临界体积l3 3、临界状态、临界状态物质在临界温度、临界压力下状态物质在临界温度、临界压力下状态l4 4、临界状态、临界状态一旦温度降低或压力降低，将迅速一旦温度降低或压力降低，将
9、迅速气化。气化。16 临界参数临界参数当当T T T Tcc时，液相消失，加压不再可使气体液化。时，液相消失，加压不再可使气体液化。临界温度临界温度Tc：使气体能够液化所允许的最高温度：使气体能够液化所允许的最高温度 临界温度以上不再有液体存在，临界温度以上不再有液体存在，p*=fp*=f(T T)曲线终止于临界温度；曲线终止于临界温度；临界温度临界温度 T Tcc时的饱和蒸气压称为临界压力时的饱和蒸气压称为临界压力由表可知：由表可知：p*=fp*=f(T T)TT，p p*临界压力临界压力 p pcc:在临界温度下使气体液化所需的最低压力在临界温度下使气体液化所需的最低压力临界摩尔体积临界摩
10、尔体积V Vm,cm,c：在：在T Tc c、p pc c下物质的摩尔体积下物质的摩尔体积Tc、pc、Vc 统称为物质的临界参数统称为物质的临界参数l1 1、得到液态气体，例如：液氧、液氮等。、得到液态气体，例如：液氧、液氮等。这些液态气体便于储存和携带，例如：液氧。这些液态气体便于储存和携带，例如：液氧。一旦减压会迅速气化、吸热，起到瞬间冷冻的效果，并一旦减压会迅速气化、吸热，起到瞬间冷冻的效果，并对人体无害，例如：液氮。对人体无害，例如：液氮。工业上已有很成熟的工艺将空气压缩、降温，将氧和氮工业上已有很成熟的工艺将空气压缩、降温，将氧和氮分离并液化。分离并液化。l2 2、超临界流体萃取、超
11、临界流体萃取一制药和食品工业采用较多，一制药和食品工业采用较多，多使用二氧化碳：一时它的临界点温度容易达到，成多使用二氧化碳：一时它的临界点温度容易达到，成本低，二是萃取后不会产生二次污染问题。本低，二是萃取后不会产生二次污染问题。气体的液化有哪些应用气体的液化有哪些应用2023/4/1718内容总结内容总结1.理解实际气体与理想气体的区别理解实际气体与理想气体的区别；2.了解了解范德华方程、压缩因子计算过程范德华方程、压缩因子计算过程；3.理解理解气体液化的过程和状态变化气体液化的过程和状态变化；4.理解理解气体液化的有关应用。气体液化的有关应用。2023/4/1719课后任务课后任务l作业
12、：作业：l1.医院里做冷冻用的液化气体是那种气体，为医院里做冷冻用的液化气体是那种气体，为什么能够达到冷冻的目的？什么能够达到冷冻的目的？l2.盛装不同气体的钢瓶颜色和标识是不尽相同盛装不同气体的钢瓶颜色和标识是不尽相同的，请搜集的，请搜集.查找并记录统计。查找并记录统计。2023/4/1720课后任务课后任务作业：作业：l1、23，100kPa时时3.2410-4 kg某理想气某理想气体的体积为体的体积为2.810-4m3，试求该气体在，试求该气体在100kPa，100时的相对密度。时的相对密度。l2.水煤气的体积百分数分别为水煤气的体积百分数分别为H2，50%；CO，38%；N2，6.0%
13、；CO2，5.0%；CH4，1.0%。在。在25，100kPa下，（下，（1）求各组分）求各组分的摩尔分数及分压；（的摩尔分数及分压；（2）计算水煤气的平均）计算水煤气的平均摩尔质量和在该条件下的相对密度摩尔质量和在该条件下的相对密度。2023/4/1721课后任务课后任务l下次课要解决的问题：下次课要解决的问题：l【问题【问题3-9】在湖南卫视有一个电视节目，介绍生】在湖南卫视有一个电视节目，介绍生活小窍门。一位姑娘将牛奶倒入食品袋中，将少活小窍门。一位姑娘将牛奶倒入食品袋中，将少量白色粉末与冰块一起放入塑料饭盒中，将装牛量白色粉末与冰块一起放入塑料饭盒中，将装牛奶的食品袋放在冰块上面，盖上
14、盖子摇晃几奶的食品袋放在冰块上面，盖上盖子摇晃几min后，后，牛奶拿出来后竟然凝固，加上水果就做成了一份牛奶拿出来后竟然凝固，加上水果就做成了一份牛奶沙冰。这种白色的粉末是什么？牛奶很快被牛奶沙冰。这种白色的粉末是什么？牛奶很快被冷却凝固的道理何在？冷却凝固的道理何在？2023/4/1722课后任务课后任务l下次课要解决的问题：下次课要解决的问题：l【问题【问题3-10】在生活中有这样一种现象，当天气】在生活中有这样一种现象，当天气阴沉将下雨时，池塘里的鱼会不断跃出水面。原阴沉将下雨时，池塘里的鱼会不断跃出水面。原因是气压低，水中氧气量减少造成的。那么，水因是气压低，水中氧气量减少造成的。那么，水中的氧气与大气压力有很么关系？中的氧气与大气压力有很么关系？