理想气体状态方程

第一章 物质及其变化 气体分压定律 分压力(pi) 在混合气体中，每一种组分气体总是均匀地充满整个容 器，对容器内壁产生压力，并且不受其他组分气体的影响， 如同它单独存在于容器中那样。各组分气体占有与混合气体 相同体积和相同温度时所产生的压力叫做分压力(pi) 。 道尔顿分压定律: 混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。 P总=pa+pb+pc
理想气体状态方程式：
pV=nRT
p—气体压力，单位为Pa(帕)；
V—气体体积，单位为m3(立方米)；
n—气体物质的量，单位为mol(摩)； T—气体的热力学温度，单位为K(开)； R—摩尔气体常数，又称气体常数。
第一章 物质及其变化
标准状态（T= 273.15K，p=101.325 kPa）下，测 得1.000mol气体所占的体积为22.414×10-3m3， 则： R=pVnT=101.325×103Pa×22.414×10-3 m3/1.000mol×273.15K=8.314N· m· mol-1· K-1 （或8.314牛· 米· 摩-1· 开-1) =8.314 J· mol-1· K-1(或8.314焦· 摩-1· 开-1)
第一章 物质及其变化
热化学方程式
热化学方程式： 表示化学反应及其热效应的化学方程式称为热化 学方程 例：H2（g)+1/2O2(g)→H2O(g) △rHm㊀(298K)=-241.8kJ.mol1。 书写热化学方程式，需注意以下几点：
(1)需注明反应的温度和压力条件，如果反应是在298 K下 进行的，习惯上也可不予注明。 (2)反应的焓变(ΔH)值与反应式中的化学计量数有关 (3) 需在反应式中注明物质的聚集状态。常用“s” 表示固态，“l”表示液态，“g”表示气态。 (4) 逆反应的热效应与正反应的热效应数值相同 而符号相反
第一章 物质及其变化
例1：已知 Sn(s)+Cl2(g)→SnCl2(s); △rHm㊀ =-349.8kJ.mol-1 SnCl2(s)+ Cl2(g) → SnCl4(l); △rHm㊀ =-195.4kJ.mol-1 计算 Sn(s)+ Cl2(g) → SnCl4(l) 的△rHm㊀ =？
第一章 物质及其变化
蒸发 饱和蒸气
凝聚
在恒定温度下，与液体平衡的蒸气称为饱和蒸气。 饱和蒸气压 饱和蒸气的在该温度下所具有蒸气压称为饱和蒸气 压,简称蒸气压。
第一章 物质及其变化
液体的沸点
沸点 液体的蒸气压等于外界压力时的温度即为液体 的沸点。 正常沸点 如果外界压力为101.325 kPa时的沸点就叫正 常沸点。
第一章 物质及其变化 蒸汽压与温度的关系 液体的沸点随外界压力而变化。若降低液面上的 压力，液体的沸点就会降低。在海拔高的地方大气 压力低，水的沸点不到100℃，食品难煮熟。
不同的物质具有不同沸点
第一章 物质及其变化
固体
有一定的几何外形
有固定的熔点
第一章 物质及其变化
各向异性
晶体的某些性质具有方向性，像导性、传热性、 光学性质、力学性质等，在晶体的不同方向表现出明 显的差别。例如，石墨晶体是层状结构，在平行各层 的方向上其导电、传热性好，易滑动。又如，云母沿 着某一平面的方向很容易裂成薄片。
第一章 物质及其变化
例1:在0.0100m3的容器中含有2.50×10-3molH2,1.00×10-3molHe和 3.00×10-4molNe,在35°C时总压力为多少? 解:1、根据理想气体状态方程可知: pi=(niRT )/ v 则: p（H2）= n（H2）RT / v 2.50× 10-3×8.314×(273+35)
解 Sn(s) +Cl2(g)
△rHm㊀ =？
途径Ⅰ
Cl2(g)
SnCl4(l)
△rHm㊀ =-195.4kJ.mol1
△rHm㊀ =-349.8kJ.mol-1
SnCl2(s)
途径Ⅱ
第一章 物质及其变化 例2、已知 C（石墨）+O2（g) →CO2(g) ;△rHm㊀ =-393.5kJ.mol-1 CO(g)+1/2 O2（g) → CO2(g) ; △rHm㊀ =-282.99kJ.mol-1 求反应： C（石墨）+ 1/2 O2（g) → CO(g)的△rHm㊀ =？ 解 C（石墨）+O2（g) △rHm㊀ =？ △rHm㊀ =-393.5kJ.mol-1
第一章 物质及其变化
当N2由2dm3增加到3dm3时：
p（ N2）
P2v2
V
0.06MPa×2dm3 3dm3
=0.04MPa
(3)混合气体总压力：（思考：总压力为什么不是0.36MPa) P总=p（O2）+P（N2）=0.1MPa+0.04MPa=0.14MPa (4)O2、N2的分体积(思考:VO2能否用P（o2）v（o2）=n（O2）RT计 算?) P（O2） 0.1MPa 3 3dm × =2.14dm3 V（ O2 ） V总× 0.14MPa P总 V（ N2 ） V总× P（N2 ） P总 3dm3× 0.04MPa 0.14MPa =0.86dm3 返回
铅笔写字
第一章 物质及其变化
等离子体
等离子体 是物质的另一种存在形式。当气态物质接受足够高的 能量(如强热、辐射、放电等)时，气体分子将分解成原子， 原子进一步电离成自由电子和正离子，它们的电荷相反而 数量相等，当气体中有足够数量的原子电离时，将转化为 新的物态—等离子体，有人称它为物质的第四态。 等离子体实际上是高度电离的气体。
第一章 物质及其变化
第一节 物质的聚集状态
物质总是以一定的聚集状态存在。常温、常压下，通 常物质有气态、液态和固态三种存在形式，在一定条件下 这三种状态可以相互转变。此外，现已发现物质还有第四 种存在形式—等离子体状态。
第一章 物质及其变化
气体
基本特征：具有扩散性和可压缩性；存在状状态几乎与它们的化学组成无关
△rHm㊀(298K) △H:焓变；
第一章 物质及其变化
r:反应焓变； （紧跟在反应式后时可省略） m:反应进度为1mol时的反应焓变；表示按指定 的化学反应计量方程式进行反应的焓变。（未指 明反应进行的量，即不作定量 计算时可省略） ㊀：标准状态;也称热力学标准状态。 气体：除指其表现出理想气体性质外，其压 力（或在混合气体中的分压）值为标准压力p ㊀ 即 101.325kPa 液体或固体:是指处在p ㊀下的 纯液体或纯固体 溶液：溶液表现为理想溶液时，溶质溶度为 标准摩尔质量浓度bB㊀,即1mol-1kg-1。当浓度不是很 大时，可用物质的量浓度代替，即 1mol-1L-1 298K:反应温度；当反应温为298K 时可省略.
途径Ⅰ
CO2(g)
△rHm㊀ =-282.99kJ.mol-1
CO(g)+1/2 O2（g)
途径Ⅱ
第一章 物质及其变化 课堂练习 已知 ① Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) △rHm㊀ (1)=- 24.7kJ.mol-1 ② 3 Fe2O3(s) + CO(g) =2 Fe3O4(s)+ CO2(g) △rHm㊀ (2)=- 46.4kJ.mol-1 ③ Fe3O4+ CO(g) =3FeO(s)+ CO2(g) △rHm㊀ (3)=36.1kJ.mol-1 求 ④ FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g) △rHm㊀ (4)=？
恒容热效应 QV=U2-U1=ΔU 恒压热效应 Qp=H生成物-H反应物=ΔH
第一章 物质及其变化 放热反应 ΔH＜0 若生成物的焓小于反应物的焓，则反应过程中多余的 焓将以热量形式放出，该反应为放热反应。 吸热反应 ΔH＞0 若生成物的焓大于反应物的焓，则反应过程中要吸收热 量，该反应为吸热反应。
第一章 物质及其变化 气体分压定律 理想气体定律适用于气体混合物 ，则分压定律 可以表示为：
pi=p总×ni/n 总 = p 总 × xi
（ ni/n 总 =xi)
混合气体中组分气体的分压等于总压乘以组分气 体的摩尔分数。
例1
Байду номын сангаас
第一章 物质及其变化 气体分体积定律 分体积 各组分气体具有与混合气体相同压力和 相同温度时所占有的体积叫做分体积(Vi) 。 分体积定律:混合气体的总体积等于各组分气体的分体 积之和： V总 =VA +VB +VC +…
=0.12mol
0.06×103kPa×2dm3 =0.048mol
8.314×(25+273) RT (2) O2、N2的分压是它们各自单独占有3dm3时所产生的压力。当O2由1dm3 增加到3dm3时： P1v1 0.3×103kPa×1dm3 p（ O2） =0.1MPa 3 3dm V
n（ N2）
第一章 物质及其变化
反应进度： 比利时化学家唐德提出的概念
对任一反应 0=ΣBBB ξ= nB (ξ) – nB(0)
B
=
△ nB
B
说明： 1、反应进度与物质的量具有同样的量纲 mol 2、由于反应进度是将反应中某物质的变化量除以其计 量数，这样可消除因计算系数不同而引起的差异。 例：合成氨反应 3、对于指定的化学计量方程式，当△nB= B时， 则ξ=1mol。它表示各物质按化学计量方程式进行 了完全反应。由于ξ的定义与化学计量数有关，所 返回 以在使用此量时必须表明具体化学计量方程式。 例：合成氨反应
第一章 物质及其变化
学习指南 第一节 物质的聚集状态
第二节 化学反应中的质量关系和能量关系
习题 习题参考答案
第一章 物质及其变化 本章重点 1.气体的性质； 2.理想气体状态方程； 3.分压定律； 4.质量守恒定律与能量守恒和转化定律。 本章难点 1.分压定律； 2.焓变； 3.热化学方程式。