无机化学第二版上册

0.320 p NH 3 p 133.0kPa 35.5kPa n 1.200 nO2 0.180 pO2 p 133.0kPa 20.0kPa n 1.200 nNH 3
pN 2 p pNH 3 pO2 (133.0 35.5 20.0)kPa 77.5kPa
VB nB RT p
分体积定律（阿麦加分容积定律）：混合气体的总 体积等于混合气体中各组分气体分体积之和。
V V1 V2 Vi Vi
i
条件：恒温等压
VB nB B —称为B的体积分数 V n
pB VB xB B p V
VB VB
分体积的求解
2.1 气体
气体的最基本特征： 具有可压缩性和扩散性
2.1.1 理想气体 理想气体：分子之间没有相互吸引和排斥，分子本
身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略，分
子间及分子与器壁间的碰撞不造成动能损失。 低压高温下的气体接近于理想气体
2.1.1.1 理想气体状态方程
对气体的状态进行描述时，常用以下物理量： 物质的量（n）——单位（mol） 体积（V）——指气体所在容积的体积
i
条件：恒温等容
对于混合体系
piV总 ni RT
将两式相比，得
p总V总 nRT
pi ni xi p总 n
因此
pi p总 xi
分压的求解
例2-3：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的混合物。 取样分析后，其中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol， n(N2)=0.700mol。混合气体的总压 p=133.0kPa，试计算 各组分气体的分压。 解：n= n(NH3) + n(O2) + n(N2) =0.320+0.180+0.700 =1.200(mol)
STP下，1 mol 理想气体的体积 22.4 L
STP: p = 1 atm = 760 mmHg = 1.01325×105 Pa
T = 273.1K, n=1.0 mol
Vm=22.414L=22.414×10-3m3
101325Pa 22.414 10 m pV R nT 1mol 273.15K
习题：2-2，2-5，2-8，2-11
2.2 液体
液体的特征： 没有固定的外形和显著的膨胀性，有一定的体积、 流动性、掺混性、表面张力、沸点等 2.2.1 溶液浓度的表示方法 1）质量分数（B ）：
物质B的质量除以混合物的质量，用符号 表示。 B
对于溶液而言，溶质B的质量分数为溶质的质量除以溶液的质量 * 质量分数没有单位，但溶质B的质量和溶液的质量单位必须相同 * 质量分数也可以用百分数表示。
分压定律的重要应用——排水集气法
例题2-4: 用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气，反应如下： NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)，如果在19℃、97.8kPa下，以 排水集气法在水面上收集到的氮气体积为4.16 L，计算消耗掉的 亚硝酸铵的质量。
解： T =(273+19)K = 292K
M r ( x ) 42
2.1.2 实际气体状态方程
实际气体受两个相反因素的互相消长的影响： （1）实际分子本身有一定的体积，所以比理想气体更不易压 缩，pV实 >RT （2）实际气体分子之间有吸引力，所以比理想气体更容易压 缩，pV实 <RT 实际气体的体积 实际气体分子可以活动的空间 < 容器的容积 若1mol某气体分子自身体积为b，则忽略分子吸引力 时：
p(V nb) nRT
实际气体的压强 考虑到实际气体分子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ间的相互作用，实际气体分子碰撞器壁 时所产生的压力小于理想气体所产生的压力
p p实 p内
p：理想气体的压强 p实：实际气体的压强
p内：理想气体与实际气体的压强之差
p内
n V
2
设比例系数为a则：
p内
n a V
方根成反比。
B A
例题2-6：50cm3氧气通过多孔性隔膜扩散需要20 秒,20cm3另一种气体通过该膜需要9.2秒,求这种气体 的相对分子质量.
解:单位时间内气体扩散的体积与扩散的速度成正比,故
uO2 ux
50 / 20 20 / 9.2
M r ( x) M r ( O2 )

M r ( x) 32
6
2
UF 11.4 175 H 0.0651
2
或
UF M UF H MH
6 2
6
2
练习：
某气体化合物是氮的氧化物，其中含氮的质量分 数为30.5%。在一容器中充有该氮氧化合物，质量是 4.107g，其体积为0.500 L，压力为202.7 kPa,温度为 0℃，求： （1）在STP条件下该气体的密度； （2）该化合物的相对分子质量； （3）该化合物的分子式。
综合以上三式，可合并为
V ∝ nT／P
实验测得比例系数为R，则 通常写成 pV = nRT
V = nRT／ p 理想气体状态方程
单位：p ----Pa T----K
V ----m3 n----mol
R——摩尔气体常数 R = 8.314 Pa· m3· mol-1· K-1 J· mol-1· K-1 R的值也可以进行如下的推导
3 3
= 8.314J· mol-1· K-1
2.1.1.2 理想气体状态方程的应用
1）计算p，V，T，n四个物理量之一。
用于温度不太低，压力不太高的真实气体
2）气体摩尔质量的计算
pV nRT
m pV RT M
mRT M pV
m n M
M = Mr gmol-1
3）气体密度的计算
292K 时，p(H2O)=2.20kPa 则 p(N2) = p-p(H2O)
p=97.8kPa
V=4.16L
Mr (NH4NO2)=64.04
n B RT pB V
(97.8 2.20)kPa 4.16L =0.164mol n(N2) = -1 -1 8.314J K mol 292K
nB xB n
* 物质的量分数没有单位
对于溶液而言，物质的量分数定义为溶质的物质的量除以溶 液的总的物质的量。 设溶液由溶质B和溶剂A组成
则溶质B和溶剂A的物质的量分数分别为
nB xB n A nB
则
nA xB n A nB
x A xB 1
对于由多种物质组成的混合物：
x
nH 2 O
90 5.0mol 18
0.17 0.033 5.0 0.17 5.0 0.967 5.0 0.17
x H 2O
3）体积分数（ B ）：
在相同温度和压力下，物质B的体积除以混合物的体积， 用符号B 表示。
VB B V
对于溶液而言，体积分数定义为溶质B的体积除以溶液的 体积。 * 体积分数没有单位 * 体积分数也可以用百分数表示
= 2.99kg
例2-2：在373K和100kPa压强下，UF6（密度最大的一 种气态物质）的密度是多少？是H2的多少倍？
pM 解：由 pV nRT ，推出 RT
UF
H
6
100 103 Pa 352 103 kg mol 1 3 11 . 4 kg m 3 1 1 8.314 Pa m mol K 373K 100 103 Pa 2.02 103 kg mol 1 3 0 . 0651 kg m 8.314 Pa m3 mol 1 K 1 373K
例题2-5：在298K时，将压力为3.33×104Pa的N2 0.2 L和压力为 4.67×104Pa的O2 0.3 L移入0.3 L的真空容器中。问混合气体中各 组分气体的分压力、分体积和总压力是多少？ 解：因n,T一定，则 P1V1 = P2V2 N2的分压 P(N2) = O2的分压
0 .2 ×3.33×104 = 2.22×104(Pa) 0 .3 0 .3 P(O2) = ×4.67×104 =4.67×104(Pa) 0 .3
压强（p）——气体分子无规则运动时， 对器壁发生
了碰撞而产生了气体的压强
温度（T）——热力学温度（K）
几个经验定律：
当n,T一定时 V ∝ 1／p p1V1= p2V2
波义耳定律 查理 -盖· 吕萨 克定律 阿佛加德罗定律
当n，p一定时 V ∝T V1／V2=T1／T2 当p，T一定时 V∝n n 1／n2 =V1／ V 2
NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g) 64.04g 1mol m(NH4NO2)=? 0.164mol m(NH4NO2) = 10.5g
2.1.1.4 混合气体分体积定律
分体积：混合气体中某一组分B的分体积VB是该组分 单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有 的体积。
(1) 4.11 g· L-1 (2) M = 92.0 g· mol-1 (3) N2O4
2.1.1.3 混合气体分压定律
混合气体：由两种或两种以上的、相互之间不 发生反应的气体混合在一起组成的体系。 组分气体：混合气体中的每一种气体。 假设各组分气体的物质的量为ni 混合气体的物质的量为n 则有 n ni
i
i种组分气体的摩尔分数用xi表示，则
ni xi n
分压：指组分气体i在相同温度下占有与混合气 体相同体积时所产生的压强，用 pi 表示。
piV总 ni RT
分压定律（道尔顿分压定律）：混合气体的总压 等于混合气体中各组分气体分压之和。
p总 p1 p2 pi pi