授课教师宋天佑崔小兵.ppt

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1、授课教师宋天佑崔小兵第一章化学基础知识气体溶液，稀溶液的依数性酸碱理论1.1气体的状态方程1.1.1理想气体1.描述气体状态的物理量物理量单位压力p帕斯卡Pa（N•m－2）物理量单位压力p帕斯卡Pa（N•m－2）温度T开尔文K体积V立方米m3物质的量n摩尔mol2.理想气体的基本假定符合下面两条假定的气体，叫做理想气体：①忽略气体分子的自身体积，将分子看成有质量的几何点且分子与分子之间、分子与器壁之间的碰撞，是完全弹性碰撞，即碰撞过程中无动能损失。②忽略分子间的作用力，在高温和低压下，实际气体分

2、子间的距离相当大。且分子间的作用力极弱。故气体分子自身的体积远远小于气体占有的体积。高温和低压下的实际气体很接近理想气体。因此理想气体的这种假定是具有实际意义的。3.气体压力的产生气体压力是气体分子对器壁碰撞的结果。有一质量为m，速度为，垂直于器壁方向运动的气体分子碰撞器壁。根据理想气体的基本假定，无动能损失，它以速度－弹回。碰撞过程中动量的改变量为（－m）－m=－2m动量的改变量等于器壁对分子的作用力F′的冲量Ft=－2m′F′=－t2m设分子对器壁的作用力为F，它是器壁对分子的

3、作用力F′的反作用力，所以有F=t2m这个作用力和分子运动的方向一致，在一定面积的器壁上形成气体的压力。F=t2m对于其运动方向与器壁不垂直的分子，可以考虑其在垂直方向的分运动。尽管这种碰撞是不连续的，但由于分子极多，碰撞的时间间隔极小，故形成的压力在宏观上是连续的。这好比在大雨中，雨点对雨伞的作用。4.理想气体的经验公式Boyle定律n，T一定时Vp1读做正比于Gay-Lussac定律n，p一定时VTAvogadro定律p，T一定时VnVTVnVp1综合以上三式，得pnTV

4、以R做比例系数，则有即pV=nRT此式即为理想气体状态方程式。V=pnRT上式中nTpVR=则R=8.314J•mol－1•K－1若压力p的单位为PanTpVR=体积V的单位为m3物质的量n的单位为mol温度T的单位为K看出pV乘积的物理学单位为焦耳（J）从式R=和R=8.314J•mol－1•K－1nTpV从物理学单位上看pV是一种功。所以pV的单位为N•m－2•m3pPaN•m－2Vm3=N•m=J若压力用Pa体积用dm3温度用K物质的量用mol为单位，则R=Pa•dm3•mol－1•K－1

5、8.314103nTpVR=这个R用于处理压力与浓度的关系时，十分方便。R=8.314103Pa•dm3•mol－1•K－1如用在下面的公式中式中c是以mol•dm－3为单位的浓度。p=cRTp=RTVn由pV=nRT可得pV=RTMmpRT又可得M=·Vm式中m是气体的质量；M是气体的摩尔质量。状态方程有许多拓展pRT得M=·式中是气体的密度。pRT由M=·VmpRT故=M·说明气体的密度与其摩尔质量M成正比。pRT由式=M·1.1.2实际气体的状态方程理想气体去掉两条基本假定，

6、则还原为实际气体。1.实际气体的压力p实理想气体的压力p，是忽略分子间的吸引力，由分子自由碰撞器壁产生的结果。实际气体的压力p实是碰撞器壁的分子受到内层分子的引力，不能自由碰撞器壁的结果。所以p实

7、nV（）2令a为比例系数，则有p内=anV（）22.实际气体的体积V实理想气体的体积，是指可以任凭气体分子在其中运动，且可以无限压缩的理想空间。原因是理想气体分子自身无体积但实际气体的分子体积不能忽略如图mdm3的容器中，充满nmol实际气体。实际气体的体积V实=mdm3但是，由于分子自身体积的存在，分子在这mdm3的体积内不能随意运动。且这mdm3体积也不可无限压缩，压缩的最终结果是变成分子的自身体积V分。V分故从mdm3的V实中去掉V分后，则剩下理想空间。即V=V实－V分则nmol分子的体积

8、V分=nbdm3而理想气体的体积V=（m－nb）dm3若分子的摩尔体积为bdm3•mol－1如图实际气体的体积V实=mdm3V分=nbdm3一般关系式为V=V实－nb（2）V=（m－nb）dm33.实际气体的状态方程将（1）和（2）两式，代入理想气体状态方程式pV=nRTV=V实－nb（2）p=p实+a（1）nV（）2这个方程式是荷兰科学家范德华（VanderWaals）提出的，称为范德华方程。这是实际气体状态方程中的一种形式。得（V实－nb）=nRT[p实+a]nV（）2式中a，b称为气体的范