化學 第二章 氣體

化學第二章氣體第一頁，共四十頁，2022年，8月28日低壓氣體的經(jīng)驗定律：Boyle定律氣體基本特征：可壓縮性和擴散性Boyle定律在一定溫度下，一定質(zhì)量氣體的體積與壓力成反比

V1/p或

pV=常數(shù)等溫線第二頁，共四十頁，2022年，8月28日RobertBoyle(1627～1691

)英國物理學家、化學家

英國皇家學會會長從事分子物理、光和電現(xiàn)象、流體力學、聲學、熱學、力學多方面的研究，成果累累。1661年名著《懷疑的化學家》。生理學：研究空氣對生物的作用，發(fā)現(xiàn)肺內(nèi)血液顏色和攝取空氣有關，發(fā)現(xiàn)毛細血管等。第三頁，共四十頁，2022年，8月28日低壓氣體的經(jīng)驗定律CharlesandGay-lussac定律－絕對溫標等壓線

0-273t/℃V/m3p1p2p3第四頁，共四十頁，2022年，8月28日JosephLouisGay-Lussac

(1778-1850)JosephLouisGay-LussacandJean-BaptistseBiotintheirballoonon24August1804(7000meters)蓋·呂薩克創(chuàng)造了當時世界上乘氣球升空的最高記錄。兩次探測的空氣樣品證明，在高空領域，地磁強度恒定不變，空氣的成分也基本相同，只有氧氣的含量隨著高度而減少。

第五頁，共四十頁，2022年，8月28日理想氣體狀態(tài)方程物理模型：分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略。理想氣體：符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體。

pV=nRT

，limp0pVm=RT理想氣體狀態(tài)方程應用：計算p，V，T，n之一氣體摩爾質(zhì)量氣體密度第六頁，共四十頁，2022年，8月28日混合理想氣體組分氣體理想氣體混合物中每一種氣體分壓組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生的壓力Dalton分壓定律混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和

p=p1+p2+，

或

p=

pB

第七頁，共四十頁，2022年，8月28日JohnDalton

(1766-1844)英國化學家創(chuàng)立原子學說解釋化學的基本定律:質(zhì)量守恒定律定比定律倍比定律化合量定律第八頁，共四十頁，2022年，8月28日混合理想氣體Amagat分體積定律

混合氣體中某一組分B的分體積VB

是該組份單獨存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時所占有的體積。第九頁，共四十頁，2022年，8月28日例將高溫下15.2g的NO2

充入10.0dm3

燒瓶，將此燒瓶冷卻到25oC，測得燒瓶中氣體的總壓力為50.65kPa，試求算NO2

和N2O4

的分壓。第十頁，共四十頁，2022年，8月28日第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日例

某日白天的溫度32oC，氣壓為98.37kPa，空氣濕度為80％；晚間溫度為20oC，氣壓為99.30kPa，求算晚間將從空氣中凝結(jié)出百分之幾的露水？（水的飽和蒸汽壓32oC時為4.80kPa，20oC時為2.33kPa）第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日氣體分子運動論基本假設和基本公式氣體由大量結(jié)構完全相同的分子組成，分子間距在低壓條件下遠大于分子本身，分子體積忽略不計；氣體分子總是向各方向混亂而快速地運動。氣體壓力是氣體分子與容器壁不斷碰撞的結(jié)果，為完全彈性碰撞；氣體分子之間不斷碰撞，也是完全彈性碰撞。u2＝ux2＋uy2＋uz2P分子＝碰撞后動量－碰撞前動量＝m(-ux)-mux＝－2mux第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日1，氣體分子運動論中的基本公式－壓力公式?！熬剿俣取睘榉肿铀俣绕椒降钠骄?。

2，p公式說明氣體的壓力是大量分子對器壁無規(guī)則混亂碰撞所產(chǎn)生的平均結(jié)果。第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日氣體分子的平均平動能只與溫度有關，而與m或等無關。平動能越大，溫度越高。第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日均方根速度：溫度越高，氣體M越小，ur越大第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日N2速度分布

N2分子的麥克斯韋速度分布圖f(u)×105/s·m-12001501005000100020003000273K1273K2273Ku/m·s-1第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日麥克斯韋－玻爾茲曼速度分布公式第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日最可幾速度第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日平均速度第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日均方根速度最可幾速度、平均速度、均方根速度第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日三種速率的比較三種速率統(tǒng)計值有不同的應用：在討論速率分布時，要用到最可幾速率；在計算分子運動的平均距離時，要用到平均速率；在計算分子的平均平動動能時，要用到方均根速率。第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日氣體分子的能量分布T2>T1T1T2f(ET)Er第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日氣體運動論的若干應用氣體與器壁的碰撞隙流當器壁上有破裂的地方如有圓形的小孔，則容器內(nèi)的氣體凡碰到小孔處，該氣體就會泄漏出來的現(xiàn)象分子的隙流面第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日氣體運動論的若干應用

格雷厄姆(Graham)定律：隙流速度與分子的摩爾質(zhì)量的平方根成反比富集因子＝第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日例將鈾形成UF6用氣體擴散法分離同位素235U和238U，求算要用多少步的擴散方能將235U從0.7%富集到7.0%？解：

第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日235U由0.7%富集到7.0%需要擴散多少步。一步擴散后：n步擴散后：n=552第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日氣體運動論的若干應用

——分子間的相互碰撞頻率兩個分子的一次碰撞過程第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日運動著的A分子和B分子，兩者質(zhì)心的投影落在直徑為的圓截面之內(nèi)，都有可能發(fā)生碰撞。稱為有效碰撞直徑，數(shù)值上等于A分子和B分子的半徑之和。AB分子間的碰撞和有效直徑虛線圓的面積稱為碰撞截面(collisioncrosssection),數(shù)值上等于。第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日

媽媽新開了個淘寶店，歡迎前來捧場

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個人小廣告：第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日A與B分子互碰頻率

將A和B分子看作硬球，根據(jù)氣體分子運動論，它們以一定角度相碰?；ヅ鲱l率：相對速度：第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日例

將1.0gO2和1.0gH2于300K時在1dm3體積中混合，試求算每秒每單位體積內(nèi)H2與O2的碰撞頻率。已知dO2=0.292nm，dH2=0.234nm。解：第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日實際氣體的狀態(tài)方程

范德華(VanderWaals)方程理想氣體狀態(tài)方程式僅在足夠低的壓力下適合于真實氣體。產(chǎn)生偏差的主要原因是：①氣體分子本身體積；②分子間力。第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日對理想氣體狀態(tài)方程的修正考慮分子本身占有體積：考慮分子間引力：范德華實際氣體狀態(tài)方程:成功：對理想氣體模型進行了簡單而且物理意義明確的修正，解釋了偏差的原因。不足：與大部分實際氣體狀態(tài)方程誤差較大。第三十六頁，共四十頁，2022年，8月28日某些氣體的VanderWaals常量第三十七頁，共四十頁，2022年，8月28日例按理想氣體狀態(tài)方程式和vanderwaals方程式計算1.50molSO2在30oC占有20.0L體積時的壓力，并比較兩者的相對誤差。如果體積減少為2.00L，其相對誤差又如何？解：T=303K，V=20.0L，n=1.50mol，

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