第一章物质及其变化

在使用理想气体状态方程时，要注意各物理量的量纲与 R 数值及其单位的一致，即 R=8.314 J·mol-1·K-1 时，式中 n, p, V, T 等物理量只能用它们的基本单位 mol, Pa, m3 和 K。 二、混合气体分压定律(道尔顿分压定律,阿马格分容定律)
由于理想气体分子之间没有作用力，一种气体的压力不因其它气体的存在与否而改变一因 此,理想气体状态方程与气体的分子组成无关。1801 年，道尔顿(J.Dalton)提出：“混合气体的总 压等于各组分气体的分压之和”。这就是混合气体的分压定律.所谓分压，就是指在混合气体中 每一种组分气体单独占有与整个混合气体相同体积时的压力。 p = p(1)+p(2)+…+p(i)式中，p 为 混合气体的总压力，p(i)组分气体的分压。 分压定律可由理想气体状态方程直接导出。如果将理想气体状态方程分别应用于整个混合气体 的 i 组分气体,则有,其中为 i 组分气体物质的量分数。混合气体中组分的分压等于该组分的物 质的量分数与总压力的乘积。这是分压定律的另一种表达形式。
液体在沸腾过程中总会有许多气泡不断地从液体内部逸出,气泡的生成必须有形成气泡的 中心,例如微小的气泡,尘粒,晶体的尖端边角等。当气泡形成后则由小到大直至升到液体表面而 破裂。由于表面张力的关系,气泡中的压力必须大于外界压力才能得以存在,气泡愈小,气泡中的 压力就愈大,因而需要的温度也愈高。所以,对于极于净的水必须将温度升高到沸点以上才能生 成气泡。气泡生成以后增大到一定程度就逸出表面,水就立刻沸腾,同时温度也就立刻回降到正 常沸点,这种现象叫做“过热”。过热现象是产生暴沸,引起事故的根由,尤其是在处理易燃液体 时,随气泡喷溅出的液体与加热火焰相遇会引起火灾。搅拌和加入沸石或碎瓷片等是减少“过热”, 防止暴沸的常用办法。 四、液体的表面张力
的书写，黑斯定律。
教学难点：理想气体状态方程式，道尔顿分压定律，反应热效应，焓变的概念，热化学方程式
的书写，黑斯定律；利用有关公式熟练地进行有关计算。
教学过程：
第一节 物质的聚集状态
物质总是以一定的聚集状态而存在着。通常认为物质有 4 种不同的物理聚集状态，即气态，
液态，固态和等离子态。物质处于什么状态与外界条件密切相关。在通常的压力和温度条件下,
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液体内部的分子与表层分子所受的作用力是不相同的。在液休内部,分子受周围其它分子的 吸引力是对称的,而表层分子受周围其它分子的吸引力是不对称的。因为表面层分子是处在气体 与液体的界面上,气相分子对它吸引力较小,而液体内部分子对它的吸引力较大,因此,表层分子 有朝液体内部迁移的趋势,所以液体表面常显示出自动收缩的现象。
物质主要呈现气态,液态或固态。
物质处于不同状态时,在界面,密度,分子间距离,分子间吸引力,分子运动情况,能量等方面
的差别,使其各具特征.就目前而言,人们对物质状态性质的认识,气体较为充分,固体次之,液体
最差,等离子体正处于探索研究之中。
对任何物质来说,当改变外界条件(如温度,压力等)时,其存在状态亦发生变化.尽管这种变
在实际应用中,混合气体的组成常用各组分气体的体积百分数来表示。在恒温下,把混合气 体分离成各个单独组分,并使其与混合气体具有相同的压力,此时该组分气体所占有的体积称为 该组分的分体积。 1-2 液体
液体没有固定的形状,但有一定体积,一定流动性,一定的掺混性,一定的表面张力和沸点. 液体能像气体那样流动,故两者合称为流体。液体与气体相比,它的密度要高得多,这说明物质处 于液态时分子间的距离要比气态时小得多.液体分子相互靠得很近,分子间的相互作用不能忽略. 这种相互作用使液体具有一定的体积,但不能保持一定的形状.液体的可压缩性比气体差得多而 又略大于固体。由于液体的体积随压力或温度的变化而引起的改变很小,所以它们的状态方程可 近似认为 V≈常数.若要计算质量为 m 的液体或固体的体积,只需查得它们在某温度下的密度 ρ, 即可由体积和密度的关系式求出。
上述密闭容器的盖子若是一个活塞,在恒温条件下用它来调节容器的体积,可发现蒸气压是 不随容器体积的变化而变化的,也不随液体量的多少而变化。这是因为当体积增大后,单位体积 中气体分子数减少(即气体密度减小),破坏了平衡,此时会有更多的分子从液体中逸出,以达到 新的平衡,故蒸气压仍维持原值。反之,当容器体积减小时,单位体积中气体分子数目增加,就会 有更多的气体分子凝聚,达到平衡时蒸气压也和原来一样。液体犹如一个气体分子的“大仓库”, 它随时调节气体密度的大小,所以在一定温度下,液体的蒸气压是一个定值,而与气体的体积和 液体的量无关。
散,并均匀地充满整个容器.因此,气体既没有固定的体积,又无确定的形状,气体的体积实为容
器的容积。在常温常压下,气体分子相距甚远,分子间作用力就小,不同气体可无限均匀地混合,
也极易压缩或膨胀。
在一定温度下,气体分子具有一定能量,在无规则的运动中,气体分子彼此之间及气体分子
与器壁之间产生碰撞,而使气体表现出一定的压力。气体的这些性质在高温,低压的情况下表现
得比较充分。此时,用来描述气体状态的压力(p),体积(V),热力学温度(T)之间有着简单的定量关
系,这个关系称为理想气体状态方程。
一、理想气体状态方程
设想有一种气体,其分子本身不占有空间，分子间也没有相互作用力，这种假想的气体称为
理想气体。实际上气体分子本身占有一定的休积，相互之间也有作用力。不过在通常条件(压力
不同种液体相互混合时,有的可以完全互溶,有的只能部分互溶,有的甚至基本不互溶,这说 明不同种液体分子间的相互作用很不相同。一般来说,在不发生化学反应的情况下,不同种的两 类液体混合时,它们之间的分子相互作用愈相近(似),则互溶得愈好,反之,则不互溶。显然,液体 的性质介于气体与固体之间。因为对液体的结构了解甚少,因此,对液体性质的研究还有待深入。 一、气—液平衡
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304.2 K，氧气是 154.8 K，氦为 5.2 K。 在临界温度以下,气体转化为液体,但分子的热运动并未停止,处于液体表面的少数分子能
克服分子间力,重新飞逸出液面变成气体,此过程称为液体的蒸发(或气化)。如果把液体放置于 密闭的容器中,蒸气分子则不致逃走,已形成的蒸气分子又可能重新撞到液面上而凝聚为液态。 蒸发与凝聚两个过程同时进行,但开始时前者居优势,所以气相中分子逐渐增多随后分子返回 液相的机会增大,到了一定程度,单位时间内分子的出入数目相等,此时两个过程达到平衡,液体 的蒸发和气体的凝聚似乎已经停止,但实际上这两个过程仍在不断进行,只是它们的速度相等而 已,因此,这是一种动态平衡。处于动态平衡的气体叫做饱和蒸气,饱和蒸气对密闭容器的器壁所 施加的压力称为饱和蒸气压,简称蒸气压。 二、蒸气压
不太高，温度不太低)下，可把实际气体近似看作理想气体.对含有物质的量为 n 的理想气体，在
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密闭的容器中其体积(V)，压力(p)和热力学温度(T)之间服从以下关系式： PV = nRT 此式称为理想气体状态方程。式中 R 叫做摩尔气体常数，其值等于 1 mol 任何理想气体的 pV/T 值，其数值可根据阿伏加德罗定律来求得。R=8.314 J·mol-1·K-1 。
晶体与非晶体有些相似之处,但有更多的不同特征: (1) 晶体具有规则的儿何形状,非晶体则没有。 (2) 晶体具有固定的熔点,这些物质在熔点以上呈流体,熔点以下是固态,在熔点时液态和固态共 存。非晶体无固定的熔点,如玻璃受热时只是慢慢软化而成液体,没有固定的熔点。 (3)晶体显各向异性,非晶体显各向同性。
固体不仅具有一定的体积和形状,而且不能流动。固体可由分子,离子或原子等粒子组成, 这些粒子靠得很近,彼此间有着相当强的作用力,致使固体表现出一定程度的刚性和很小的可压 缩性。固体内部的粒子不能自由移动,只能在一定位置上做热振动。固体物质可分为晶体和非晶 体(或无定形体)两大类。通常所说的固体是指晶体而言,无定形体可看作是一种不流动的“过冷 液体”。
蒸气压是液体的重要特性之一,它是温度的函数。液体蒸气压随温度有明显的变化,当温度 升高时,分子的动能增加,表面层分子逸出液面的机会增加,随之气体分子返回液面的数目也逐 渐增多,直到建立起一个新平衡状态,这个过程的总结果是蒸气压增大。若将蒸气压对温度作图, 则可得到一条曲线,叫做蒸气压曲线。 三、沸点
气,液表面存在表面张力,同样,液—液,液—固,固—固的两种不同物质接触时,也存在界面, 在界面上的分子同样受到不对称的吸引力,也存在使界面缩小的趋势,即界面张力。
表面张力或界面张力的存在产生了许多界面现象:把液态农药喷在固态的植物叶面上时,农 药常呈球状而滴落,失去其作用；玻璃管中的水显凹月形；防雨布上不沾雨水；再光滑的固体表 面总是布满尘埃；活性炭可以吸附脱色等等。人们可以利用对表面现象的研究成果,为工农业生 产和日常生活服务。如降低表面张力可以增强农药的药效,增强洗涤效果,而增强表面张力可以 使防雨布真正地防水,增大活性炭脱色能力。 1-3 固体
第一章 物质及其变化
教学目标：
1、掌握物质的三种聚集状态。
2、掌握理想气体状态方程，气态的分压定律，并能熟练进行有关计算。
3、掌握液体的饱和蒸汽压与沸点，固体的特征。
4、掌握反应热效应，焓变的概念，会正确书写热化学方程式；掌握黑斯定律，并会进行有关计
算。
教学重点：理想气体状态方程式，道尔顿分压定律，反应热效应，焓变的概念，热化学方程式
在容器中加热晶体,温度的升高使晶体中的粒子能量增大,振动加剧。在一定的温度和压力 下,粒子的动能增大到足以克服它们之间的相互作用,粒子能够自由移动时,固体开始变成液体, 达到液,固态动态平衡。这时温度不再升高,一直到全部固体变成液体,这一过程叫做固体的熔化, 而相反的过程则称为凝固.在一定条件下,固体与其气体也可达到动态平衡。例如把冰放入密闭 容器中,可测得一定温度下的冰与水蒸气平衡时的蒸气压。温度升高,冰的蒸气压增大.在一定条 件下,固体越过熔化阶段直接变成气体的现象叫做升华,如寒冬的冰雪可也接变成水蒸气,而气 体不经过液化阶段直接变为固体的过程叫做凝华,如晚秋初冬时的降霜即为一例。固体的性质与 其晶体结构密切相关。