气体的临界常数及在水中的溶解度
气体溶解实验研究气体在溶液中的溶解度
气体溶解实验研究气体在溶液中的溶解度气体的溶解度是指在一定温度和压力条件下，气体分子在溶液中溶解的程度。
研究气体在溶液中的溶解度对于理解物质的溶解行为以及应用于化学工业等领域具有重要意义。
在化学实验室中，我们可以通过一些简单的实验来研究气体的溶解度。
一种常见的实验是研究二氧化碳在水中的溶解度。
首先，我们需要准备两个玻璃容器，一个装满水，另一个置入玻璃纸片和少量的洗洁精。
将纸片浸湿并挂在容器内壁上，然后高度标记两个容器。
接下来，我们用一个吸管将二氧化碳气体从气瓶中抽出，并快速地用塞子封住封有洗洁精的容器。
在实验开始前，记录下容器内二氧化碳气体的压强。
随后，我们可以观察到纸片上的气泡开始冒出，并逐渐增多。
通过观察气泡的数量和大小，我们可以推测二氧化碳在水中的溶解度。
此外，实验中我们还可以通过改变温度和压强来研究气体在溶液中的溶解度。
根据沙斯顿定律，气体溶解度与温度成反比，因此在不同温度下进行实验可以观察到不同的溶解度。
同样地，改变气体的压强也可以影响气体的溶解度。
根据亨利定律，气体溶解度与气体分压成正比。
因此，通过改变压强，我们可以探究气体在不同条件下的溶解度差异。
值得注意的是，气体溶解度还受到其他因素的影响，比如溶液的成分和pH值。
对于不同的气体和溶剂，有不同的溶解度。
例如，氧气在水中的溶解度大约是氮气的三倍。
另外，当溶液的pH值改变时，气体溶解度也会受到影响。
比如，二氧化碳在碱性溶液中的溶解度比在酸性溶液中高。
通过深入研究气体在溶液中的溶解度，我们可以更好地理解溶解现象，并在实际应用中发挥积极作用。
例如，在矿泉水工业中，了解二氧化碳在水中的溶解度有助于调整饮料的气味和口感。
此外，在环境领域中，了解氧气在水中的溶解度可以帮助我们更好地监测水体中的氧气含量，从而评估水质的好坏。
总之，气体溶解实验是一种研究气体在溶液中溶解度的重要方法。
通过改变温度、压强以及溶液的成分和pH值等因素，我们可以更深入地了解气体溶解的规律。
氨的物理特性
危险标记6(有毒气体)
气体常数：49.78
1
名称
氨
2
化学式
NH3
3
CAS注册号
7664-41-7
4
相对分子质量
17.031
5
熔点
195.41K，-77.74℃，-107.9tm)
239.72K，-33.43℃，-28.17oF
7
临界温度
405.65K，-132.5℃，-270.5oF
25×10-6(φ)
---
41
自燃点
651.1℃，1204oF
42
燃烧热，25℃(77oF)气态时
18603.1kj/kg，7999.3BTU/1b
43
美国政府工业卫生工作者会议(ACGIH)阈值浓度
25×10-6(φ)
44
美国职业安全与卫生管理局(OSHA)允许浓度值
50×10-6(φ)
45
美国国立职业安全与卫生研究所(NIOSH)推荐浓度值
-45.9kj/mol
28
气体摩尔吉布斯生成能，25℃时
-16.4kj/mol
29
溶解度参数
29.217(j/cm3 )0.5
30
液体摩尔体积
24.993cm3 /mol
31
在水中的溶解度，25℃时
全溶
32
辛醇-水分配系数，lgKow
---
33
在水中的亨利定律常数，25℃时
---
34
气体黏度，25℃时
19
熔化热，熔点下
332.16kj/kg，142.83BTU/1b
20
气体定压比热容cp，25℃时
2.112kj/(kg? k)，0.505BTU/(1b·R)
真实气体的液化及临界参数
对应状态原理： 当不同气体有两个对比参数相等时，第三个对比
参数也将(大致)相等。
3. 普遍化压缩因子图
将对比参数引入压缩因子，有：
Z
pVm RT
pcVm,c RTc
prVr Tr
Zc
prVr Tr
Zc 近似为常数（Zc 0.26~0.29 ) 当pr , Vr , Tr 相同时，Z大致相同，
Z = f (Tr , pr ) 适用于所有真实气体
•
(0.035+0.025)×8.314×373.15
=
Pa
2.0×10-3
•
• =93.07kPa < 101.325kPa
• 所以H2O肯定为气态 • 定T，pB < pB*，B液体蒸发为气体至pB = pB*
2. 临界参数
由表1.3.1可知：p*=f (T) T ，p*
当T＝Tc 时，液相消失，加压不再可使气体液化。 临界温度 (Tc或tc)：使气体能够液化所允许的最高温度
Z
Vm ห้องสมุดไป่ตู้m
真实 理想
理想气体 Z＝1 真实气体 Z < 1 ： 比理想气体易压缩
Z > 1 ： 比理想气体难压缩
在一定的T，p下，某真实气体的Vm，真实大于理想 气体的Vm，理想，则该气体的压缩因子Z（）
a. >1 b. <1 c. =1 d. 无法判断
答案：a
临界点时的 Zc :
Zc
pcVm,c RTc
a. 气 b. 液 c. 气-液两相平衡 d. 无法确定其状 态
答案：a
3. 真实气体的 p-Vm 图及气体的液化
三个区域： T > Tc T < Tc T = Tc
化学实验：气体的溶解度与溶解动力学
气体溶解度与压力、温度的关系
气体溶解度与压力 的关系：随着压力 的增加，气体溶解 度也增加。
气体溶解度与温度 的关系：随着温度 的升高，气体溶解 度降低。
压力对气体溶解度 的影响：压力越大 ，气体溶解度越高 。
温度对气体溶解度 的影响：温度越高 ，气体溶解度越低 。
溶解动力学
第二章
溶解动力学的定义
实验结果分析
实验数据记录：准确记录实验过程中的各项数据，包括气体溶解度、溶 解速率等。
数据处理：对实验数据进行整理、计算和分析，得出有意义的结果。
结果分析：根据实验结果，分析气体溶解度与溶解动力学之间的关系， 探究影响气体溶解度的因素。
结论总结：总结实验结果，得出结论，并与理论进行比较，验证理论的 正确性。
实验注意事项
第五章
安全注意事项
实验前必须穿戴好防护眼镜、 实验服等个人防护用品
实验室内严禁吸烟、饮食和带 入火种
实验中要保持室内通风良好， 防止中毒和爆炸事故发生
实验后要及时清理实验现场， 确保安全卫生
实验误差分析
气体纯度误差：气体不纯会 影响溶解度，导致实验结果 偏离真实值
温度误差：温度波动会影响 溶解度，导致实验结果不准 确
溶解动力学是研究物质在溶剂中的溶解速率和溶解过程的学科。 溶解动力学主要关注溶解过程中的速率控制步骤和机理。 溶解动力学对于理解物质溶解过程的本质和规律，以及优化溶解过程具有重要意义。 溶解动力学可以通过实验测定和理论计算等方法进行研究。
溶解速率的影响因素
温度：温度越高，溶解速率越快 压力：压力越大，溶解速率越快 搅拌：搅拌可以增加溶质与溶剂的接触面积，从而提高溶解速率 溶质与溶剂的相互作用：溶质与溶剂的相互作用也会影响溶解速率
气体溶解度的计算溶液中气体浓度与气体压力的关系
气体溶解度的计算溶液中气体浓度与气体压力的关系气体溶解度是指气体在溶液中的溶解程度，通常用溶质在溶剂中的质量分数或体积分数来表示。
溶液中气体浓度与气体压力之间存在着密切的关系，下面将详细介绍这一关系以及相应的计算方法。
1. Henry定律Henry定律是描述溶液中气体浓度与气体压力关系的定律。
该定律由英国化学家亨利于1803年提出，被称为亨利定律或亨利-达尔顿定律。
根据Henry定律，当温度恒定时，气体在液体中的溶解度与其压力成正比。
即溶液中气体的浓度（质量分数或体积分数）与气体的分压（压力）之间存在线性关系。
2. Henry定律的数学表示Henry定律可以用以下数学公式表示：C = kP其中C表示气体在溶液中的浓度，P表示气体的分压（压力），k为Henry常数，是与溶质和溶剂有关的常数。
3. Henry常数的影响因素Henry常数取决于多种因素，包括溶质和溶剂的性质，温度等。
不同气体在相同溶剂中的Henry常数不同，反映了气体溶解度的差异。
4. 气体溶解度的计算根据Henry定律，可以通过已知气体分压和Henry常数来计算气体在溶液中的浓度。
具体计算步骤如下：1) 确定溶质和溶剂，记录溶质的分压（压力）P和Henry常数k的值。
2) 将溶质分压P代入Henry定律的公式C = kP中，计算出溶质在溶液中的浓度C。
5. 实例分析以二氧化碳在水中的溶解为例，二氧化碳气体的分压为0.2 atm，Henry常数为3.3 mol/L·atm。
根据Henry定律，可计算出二氧化碳在水中的浓度：C = (3.3 mol/L·atm) × (0.2 atm) = 0.66 mol/L6. 气体浓度与压力关系的应用气体溶解度的计算和气体浓度与压力关系的研究在许多领域具有重要的应用价值。
例如，在环境科学中，研究大气中气体的溶解度有助于了解大气污染的形成机制。
在工业生产中，溶解气体的浓度与压力关系的研究可以指导气体的储存、运输以及溶液的制备等工艺。
气体溶解度 排序
气体的溶解度通常指的是该气体在一定温度和压力下，能够溶解在单位体积溶剂中的最大量。
一般来说，气体的溶解度会随着温度的升高而降低，随着压力的增大而增大。
不同的气体在相同条件下的溶解度也会有所不同。
以下是一些常见气体在水中的溶解度大小排序（在常温、常压条件下）：1.氨气（NH3）：氨气在水中的溶解度非常大，大约是1 体积的水
可以溶解700 体积的氨气。
2.二氧化硫（SO2）：二氧化硫在水中的溶解度也比较大，大约是1
体积的水可以溶解40 体积的二氧化硫。
3.氯化氢（HCl）：氯化氢在水中的溶解度较大，大约是1 体积的
水可以溶解500 体积的氯化氢。
4.二氧化碳（CO2）：二氧化碳在水中的溶解度适中，大约是1 体
积的水可以溶解1 体积的二氧化碳。
5.氧气（O2）：氧气在水中的溶解度较小，大约是1 体积的水可
以溶解0.03 体积的氧气。
6.氮气（N2）：氮气在水中的溶解度非常小，大约是1 体积的水可
以溶解0.02 体积的氮气。
需要注意的是，气体的溶解度会受到温度、压力、溶剂种类等因素的影响，因此在不同条件下，气体的溶解度大小可能会有所不同。
第四章溶解气体
不饱和程度、水面扰动状况、表面积
* 气体溶解与影响因素之间的关系
1） 水中氧气的不饱和度成正比。 2） 扰动状况相关。与水的运动：如波浪、潮汐、河流
的流动。（增加气—液界面接触面） 3） 表面积越大，溶解速率越快。 4） 与风力成正比（增加气—液界面接触面） 5） 当大气的氧气分压或雨水中的氧气分压高于水体中
* 二、水中氧气的消耗
1、鱼、虾等养殖生物呼吸 2、水中微型生物耗氧 3、底质耗氧 4、逸出
1、鱼、虾等养殖生物呼吸
耗氧量=mg/（尾×单位时间） 耗氧率=mg/（每g鱼体重×单位时间）
黄良敏, 谢仰杰, 刘涛等. 条纹斑竹 鲨耗氧率的研究. 集美大学学报(自 然科学研究). 2005,10(4):305310.
1）（日或季）变化明显：
日变化：白天十几小时增氧，晚上反而耗氧。
季变化：养鱼池（哈尔滨）冬季光合作用产氧速率表 层0.21～12.45，平均2.34～2.11mg•L-1•d-1，仅为 夏季的11～13%
2）水层差别大。
一般河流、湖泊 表层 夏季
表层是中层的4-100倍， 平均16倍
产氧速率 0.5-10g/m2•d
• 研究养鱼池的“水呼吸”耗氧速率的大小，对于了解池 塘溶解氧的变化规律，建立溶解氧周日变化的动态方程， 测报溶氧,预防浮头都具有重要的理论和实际意义.
• 水呼吸耗氧的测定：
a. 2个瓶子，一黑一白； b. 同一水层取水； c. 测白瓶中的含氧量，同时黑瓶沉入取水水层； d. 一定时间后，取出黑瓶测定含氧量； e. 白瓶减黑瓶，单位换算求得水呼吸耗氧量。
23.2mg/L
101.325kPa
道尔顿分压定律： PB=PT× ΦB
=1.2atm×40% =101.325kPa/atm×1.2atm×40%
如何判断气体在水中的溶解度
如何判断气体在水中的溶解度气体溶解度是指单位体积溶液中溶解气体的量，通常用摩尔分数或体积分数表示。
判断气体在水中的溶解度可以通过实验或计算来完成。
以下是一些常用的方法和技巧来判断气体在水中的溶解度。
实验方法：1. 饱和溶解度实验：将一定体积的水置于密闭容器中，加入少量待测气体，并充分搅拌，使其达到饱和状态。
然后通过测量溶液中气体的分压、体积或其他物理性质的变化来得到溶解度的数值。
一般情况下，饱和溶解度实验可以通过气体压力法、量热法等不同的实验方法来进行。
2. 溶解度曲线法：将一定质量的溶质在不同温度下溶解在一定质量的水中，测量溶解质的质量或体积，并绘制溶解度与温度的图像。
根据溶解度曲线的变化趋势，可以判断气体在水中的溶解度随温度的变化规律。
计算方法：1. Henry定律：Henry定律指出，在一定温度下，气体的溶解度与其分压成正比。
根据Henry定律，可以通过测量气体在水中的分压和溶液中气体的浓度，来计算气体的溶解度。
2. Raoult定律：Raoult定律适用于能够互相溶解的液体混合物。
当液体中同时存在溶质和溶剂时，Raoult定律描述了溶质分子和溶剂分子的相互作用关系。
根据Raoult定律，可以通过测量气体在水中的摩尔分数和溶液中的总体积，来计算气体的溶解度。
3. Van't Hoff因子：Van't Hoff因子描述了溶液中电离物质数量与化学物质数量之间的关系。
对于电解质溶液来说，气体溶解度的计算需要考虑Van't Hoff因子，因为电离后的离子会影响气体在水中的溶解度。
综合应用实验和计算方法可以获得较为准确的气体溶解度。
但需要注意的是，在实际应用中，溶解度可能会受到其他因素的影响，如溶质之间的相互作用、溶剂的性质以及溶解条件（如温度、压力等）。
因此，在判断气体在水中的溶解度时，需要综合考虑多种因素，并结合实验和计算方法来进行。
总结：通过实验和计算方法可以判断气体在水中的溶解度。
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7.3760
0.468
SO2
157.6
7.8837
0.525
COS
102.0
5.8765
0.44
SO3
217.8
8.2069
0.63
GeCl4
279.0
3.8501
0.65
SbCl3
521.0
-
0.84
HBr
90.0
8.5514
-
SiClF3
34.5
3.4651
-
HCl
51.5
8.3082
0.45
0.325
51
乙酸乙酯
Ethyl acetate
C4H8O2
250.1
3.8491
0.308
52
乙酸丙酯
Propyl acetate
C5H10O2
276.2
3.3628
0.269
53
乙酸丁酯
n-Butyl acetate
C6H12O2
306.0
-
-
54
乙酸异丁酯
i-Butyl acetate
C6H12O2
47
甲酸丙酯
Propylformate
C4H8O2
264.9
4.0609
0.309
48
甲酸异丁酯
i-Butylformate
C5H10O2
278.0
3.8805
0.29
49
甲酸戊酯
Amylformate
C6H12O2
303.0
-
-
50ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
乙酸甲酯
Methyl acetate
C3H6O2
233.7
4.6941
C3H8O
235.16
4.7640
0.273
63
甲基乙基醚
Methyl ethyl ether
C3H8O
164.7
4.3972
0.272
64
三甲基胺
Trimethylamine
C3H9N
160.1
4.0730
0.233
65
丙 胺
n-Propylamine
C3H9N
233.8
4.7417
-
66
丁腈
Butyronitrile
490.0
2.8876
0.860
NF3
-39.2
4.5290
-
AsCl3
318.0
-
0.720
NH3
132.4
11.276
0.235
BBr3
300.0
-
0.90
NO
-93.0
6.4844
0.52
BCl3
178.8
38.704
-
NO2
158.0
10.132
0.55
BF3
-12.3
4.9849
-
N2F4
3.7488
0.742
D2O
370.8
21.662
0.36
TiCl4
365.0
4.6607
0.56
H2S
100.0
8.9364
0.346
UF6
232.6
4.6607
1.41
H2Se
138.0
3.8501
-
ZrCl4
505.0
5.7651
0.730
有机化合物气体的临界常数
Critical Constants of Organic Compound Gases
0.233
43
环丙烷
Cyclopropane
C3H6
124.65
5.4945
-
44
丙 酮
Acetone
C3H6O
236.5
4.7823
0.278
45
甲酸甲酯
Methylformate
C2H4O2
214.0
6.0035
0.349
46
甲酸乙酯
Ethylformate
C3H6O2
235.3
4.7377
0.323
(CH3CO)2O
296.0
4.6812
-
32
溴乙烷
Bromoethane
C2H5Br
230.7
6.2311
0.507
33
氯乙烷
Monochloroethane
C2H5Cl
187.2
5.2686
-
34
乙 烷
Ethane
C2H6
32.28
4.8795
0.203
35
乙 醇
Ethanol
C2H5OH
243.1
1
氯二氟甲烷
Chlorodifluoromethane
CHClF2
96.0
4.9768
0.525
2
氟二氯甲烷
Fluorodichloromethane
CHCl2F
178.5
5.1673
0.522
3
氯 仿
Chloroform
CHCl3
263.4
5.4712
0.5
4
氟三氯甲烷
Fluorotrichloromethane
分子式(Molecular formula)
临界温度(Critical temperature)Tc/℃
临界压力(Critical pressure)
pc/(106Pa)
临界密度(Critical density)
ρc/(g/ml)
分子式(Molecular formula)
临界温度
(Critical temperature)
CH2Cl2
237.0
6.6871
-
9
氯代甲烷
Chloromethane
CH3Cl
143.1
6.6790
0.353
10
氟甲烷
Fluoromethane
CH3F
44.55
5.8765
0.300
11
甲 烷
Methane
CH4
-82.60
4.6049
0.162
12
甲 醇
Methanol
CH3OH
239.43
36.2
3.7488
-
B2H6
16.6
4.0528
-
N2H4
380.0
14.691
-
BiCl3
906.0
11.955
1.21
N2O
36.41
7.2443
0.452
(CN)2
127
5.9778
-
PH3
51.6
6.5351
-
CO
-140.24
3.4985
0.301
SF6
45.54
3.7589
0.736
CO2
3.4144
0.576
39
全氟乙烯
Tetrafluoroethylene
C2F4
33.3
3.9433
0.58
40
丙炔
Propyne
C3H4
129.23
5.6273
0.245
41
丙腈
Propanenitrile
C3H5N
291.2
4.1845
0.240
42
丙 烯
Propylene
C3H6
91.8
4.6202
C2H2Cl2
243.3
5.5118
-
25
1,1-二氟乙烯
1,1-Difluoroethene
C2H2F2
30.1
4.4327
0.417
26
1-氯-1,1-二氟乙烷
1-Chloro-1,1-difluoroethane
C2H3ClF2
137.1
4.1237
0.435
27
乙 烯
Ethene
C2H4
9.2
18.946
-
12
I2
546.0
-
1.64
13
K
1950.0
16.211
0.187
14
Kr
-63.8
5.5016
0.919
15
Li
2950.0
68.897
0.105
16
N2
-147.0
3.3942
0.313
17
Na
2300.0
35.462
0.198
18
Ne
-228.75
2.7559
0.484
19
O2
Tc/℃
临界压力(Critical pressure)
pc/(106Pa)
临界密度(Critical density)
ρc/(g/ml)
空气(Air)
-140.6
3.7691
0.313
HfCl4
450.0
5.7752
1.05
AlBr3
356.0
2.6343
0.510
HgCl2
700.0
-
1.56
AlCl3
0.558
20
三氟乙烯
Trifluoroethene
C2HF3
271.0
5.0153
-