《物质的聚集状态
物质的聚集状态 课件
③微粒之间的距离
影响物质体积大小的主要因素
微粒的 微粒的 微粒的 数目 大小 间距
固、液态 √
√
气态√
√
[结论1]
任何1mol固体物质或液体物 质所含的微粒的数目相同，微粒 之间的距离很小，但微粒的大小 不同，所以1mol固体物质或液体 物质的体积往往是不同的。
[结论2]
在温度、压强一定时，相同分子数目 的气体体积大小主要决定于气体分子之间 的距离，而不是分子本身体积的大小。
三、气体摩尔体积
1、定义：单位物质的量的气体所占的体积。
2、符号：Vm
3、单位：L·mol-1
4、表达式： V n Vm
n
V Vm
Vm=
v n
约定特例：在标准状况（273K,101kPa）
拓展视野
微粒排列 外形
晶体 规则 规则几何外形
熔点
固定熔点(mp.)
物质类型 金属/氯化钠
纯碱/冰/干冰
非晶态物质 无规则
无规则 几何外形
无固定熔点
石蜡/玻璃/水泥
小结有关气体各物理量的计算关系
÷M 质量
m ×M
物质的量 ×NA
பைடு நூலகம்
n
÷NA
粒子数 N
×Vm ÷Vm
气体
体积V
(标况）
ρ
物质
Al Fe H2O C2H5OH H2 N2 CO
交流与讨论
摩尔质量 /g.mol-1
26.98 55.85 18.02 46.07
2.016 28.02 28.01
密度
1mol物质的体积
2.70 g.cm-3 7.86 g.cm-3 0.998 g.cm-3 0.789 g.cm-3 0.0899 g.L-1 1.25 g.L-1 1.25 g.L-1
第一章 物质的聚集状态
vap H m
为液体的摩尔蒸发热（摩尔汽化焓）
只要知道p1、p2、T1、T2和 vap H m 五个量 中任意4个，就能求出另外一个物理量。
1.2.3 液体的沸点 液体在蒸发过程中，随着外加温度的升高， 蒸气压也在逐渐增大，当外加温度增加到液体 的饱和蒸气压等于外界（环境）压力时，在整 个液体中的分子都能发生气化作用，液体开始 沸腾，此时的温度就是该液体在该压力下的沸 点（boiling point）。 液体的沸点随外压而变化，压力越大， 沸点也越高。当外压为标准情况的压力（即 101.325kPa）时的沸点，为正常沸点。一般我 们所说的沸点都是正常沸点。
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。
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K
n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
pV R nT 3 3 101325Pa 22.414 10 m 1.0mol 273.15K 8.314 J mol 1 K 1
定量的气体，当压力一定时，气体的体积 V与热力学温度T成正比。 数学式可表示为 或 或 V = V0T/T0 V∞T V1/V2 = T1/T2
查理-盖· 吕萨克定律也可以用图形来表示， 称为等压线—— 直线。如图1.2 所示。
3. 阿伏加德罗定律 在相同的温度和压力下，相同体积的不同 气体均含有相同数目的分子。 1.1.2 理想气体的状态方程 人们将符合理想气体状态方程式的气体， 称为理想气体。
R=8.314 kPaLK-1mol-1=8.314Pa· 3 · -1mol-1 m K
物质的聚集状态
物质的聚集状态
物质的聚集状态主要有气态、液态、固态和等离子态等。
气态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离较大，分子间的相互作用力很微弱，分子可以自由运动。
液态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离较小，分子间的作用力较大，分子可以有限制地运动。
固态是物质的一种聚集状态，特点是分子间的距离很小，分子间的作用力很大，分子只能在平衡位置附近振动。
此外，还有等离子态、超固态和玻色-爱因斯坦凝聚态等其他聚集状态。
当气体中分子运动更加剧烈，成为离子、电子的混合体时，称为等离子态；当压强超过百万大气压时，固体的原子结构被破坏，原子的电子壳层被挤压到原子核的范围，这种状态称为超固态；有些原子气体被冷却到纳开（10－9K）温度时，被称为气体原子（玻色子）都进入能量最低的基态，称为玻色–爱因斯坦凝聚态。
第2章 物质的聚集状态
第2章物质的聚集状态(3学时)2.1 概述2.2 理想气体2.3 溶液2.4 固体—晶体物质的聚集状态：气体、液体、固体以及超临界液体等物质的聚集状态物质由分子组成，在通常情况下，物质呈固态、液态和气态。
固体：有一定的体积和一定的形状液体：有一定的体积气体：没有固定的体积和形状。
组成物质的分子是不停地运动的，并且分子间存在着相互作用力(引力和斥力)。
固体内部粒子的相互作用力最强，液体次之，气体最弱。
2.1 概述1. 相态（phase）：是物质的状态（或简称相，也叫物态）指一个宏观物理系统所具有的一组状态。
一个态中的物质拥有单纯的化学组成和物理特性（如密度、晶体结构、折射率等）。
2.相图表达一系列温度压力下的相平衡关系右图区：液相区，固相区，气相区和超临界区线：两相平衡区，S-L线（BD），S-G线（AB），L-G线（BC）点：三相共存点：B点，临界点：C点，Tc：临界温度，Pc：临界压力✧三相点：273.16K,610.75Pa ✧临界点：647.29K, 22.09MPa水的相图临界点与超临界态✧在临界点以下，气态和液态之间具有显著区别✧在临界点以上，这种区别将不复存在✧这种状态称为：超临界流体（supercritical fluid,简称SCF）如：水的临界点为T= 374.3℃，P c = 22.09MPa，c在此临界点以上，就处于超临界状态，该状态的水就称为超临界水。
超临界流体特点：具有液体和气体的优点，密度大，粘稠度低，表面张力小，有很强的溶解能力。
CO2：临界温度较低（Tc=364.2K），临界压力也不高（Pc=73.8MPa），无毒，无臭，不污染环境，实际工作中使用较多的事超临界流体。
如：用超临界CO：2从咖啡豆中除去咖啡因从烟草中脱除尼古丁大豆或玉米胚芽中分离甘油酯轻易穿过细菌的细胞壁，在其内部引起剧烈氧化反应，杀死细菌。
超临界流体在绿色化工工艺的开发研究中具有重要的价值。
其他聚集态当温度足够高时，外界提供的能量足以破坏分子中的原子核和电子的结合，气体就电离成自由电子和正离子，即形成物质的第四态——等离子态(plasma),电离气体。
教学课件：第一章-物质的聚集状态
气态物质如空气中的水蒸气、二氧化碳等，用于气象观测和气候变 化研究，对环境保护和气候预测具有重要意义。
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气体定律与状态方程
1 2 3
理想气体定律
理想气体遵循玻意耳定律、查理定律和盖吕萨克 定律，这些定律描述了气体在不同条件下的状态 变化。
状态方程
理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P表示压 强，V表示体积，n表示摩尔数，R表示气体常数， T表示温度。
实际气体近似
对于压强较大或温度较低的气体，实际气体可以 近似为理想气体。
04 气态物质
气体分子运动论
01
分子运动论的基本假设
气体由大量做无规则运动的分子组成，分子之间相互作用力可以忽略。
02
分子平均动能
气体分子的平均动能与温度成正比，温度越高，分子运动越剧烈。
03
分子分布
气体分子在空间的分布是均匀的，但在单位时间内与器壁碰撞的分子数
与气体分子速率大小有关，呈现出“中间多、两头少”的分布规律。
流动性
液体具有一定的流动性，可以流动 和变形。
液体的相变与热力学性质
熔点和沸点
熔点和沸点是液体物质的重要热 力学性质。
热容量和导热性
液体的热容量和导热性与温度有 关，不同液体有不同的热容量和
导热性。
相变过程
液体在一定条件下可以发生相变， 如蒸发或凝固。
液体中的溶解与扩散
溶解度
不同物质在液体中的溶解度不同。
气体的相变与热力学性质
相变
01
气体在一定条件下可以发生相变，例如液化、凝华等。相变过
程中气体的热力学性质会发生显著变化。
《物质的聚集状态》PPT课件
（1） （2） （3）
pi V总 = ni R T （ 2 ）
p总V总 = n R T （ 1 ）
式（2）/ 式（1） 得
pi p总
ni =
n
= xi
故 pi = p总•xi
即组分气体的分压等于总压与该
组分气体的摩尔分数之积。P7例题1-2
p总 Vi = ni R T （ 3 ）
p总V总 = n R T （ 1 ） 又 式（3）/ 式（1） 得
由一种（或多种）物质分散于另一种物质所 构成的系统，称为分散系。
分散相： 被分散的物质。 分散介质： 容纳分散相的物质。
按聚集状态或分散质粒大小可对分散系进行分类。
4
按聚集状态分类的分散系
分散相 气体 液体 固体 气体 液体 固体 气体 液体 固体
分散介质 气体 液体 固体
实例 空气、天然气、焦炉气 云、雾 烟、灰尘 碳酸饮料、泡沫 白酒、牛奶 盐水、泥浆、油漆 泡沫塑料、木炭 豆腐、硅胶、琼脂 合金、有色玻璃
pV = nRT
（1-1）
p为气体压力，单位：Pa； V为气体体积，单位：m3; T为气体温度，单位：K；
n为气体的物质的量，单位：mol；
R为摩尔气体常数，取值8.314 Jmol-1K-1 。
8
Question 例1-1 某碳氢化合物的蒸汽，在100℃及
101.325 kPa时，密度ρ=2.55 g·L-1，由化 学分析结果可知该化合物中碳原子数与 氢原子数之比为1:1。试确定该化合物的 分子式。
Vi = ni V总 n
= xi 又有
pi = p总•xi
故
Vi pi = p总• V总
即组分气体的分压，等于总压与
物质的聚集状态
简单推导：假设一定量的某种气体，由始态（P1 V1 T1） 变到终态（P2 V2 T2）,n保持不变，分两步进行，每步 只涉及两个变量。
始态
P1 V1 T1
P2 V2 T2
终态
等温 P2 V’ T1
等压
等温过程 T1: P1, V1 P2, V’ 等压过程 P2: V’, T1 V2, T2
大气成分的演变
• 第一阶段（距今40~45亿年前）：CH4和H2 （含有少量H2O、H2S、NH3、N2、Ar和He） • 第二阶段（距今20~40亿年前）：N2(含有 少量H2O、CO2、Ar、He、Ne和CH4) • 第三阶段（20亿年前至今）：N2和O2 • [成因]火山喷发、雷电作用、大气光化学反 应、轻气体逃逸、植物光合作用等； 可能 由于化学惰性和溶解度低使N2的含量不断 累积提高，水的光化学分解和植物光合作用 有可能导致O2的增加，形成今天的大气。
任何一种物质：V = f (T, P, n) 对于液体和固体，该关系式非常复杂。但是不同的气 体在一定的条件下（高温低压）都符合同一个关系式
PV = nRT
理想气体状态方程
理想气体： （a）气体分子有质量但没有体积 （b）气体分子间除了弹性碰撞外，无其它相互作用力 真正的理想气体是不存在的，但在高温低压条件下， 实际气体接近于理想气体。
x
126 . 4 30 . 96
4 . 08 4
(P4, 白磷，正四面体结构；P4O6=P2O3；P4O10=P2O5)
气体分子量的测定 • 从例3可知，在已知温度和压力的条件下测量密度， 可以测定气体分子量。但许多实际气体与理想气体有 偏离，计算结果偏差较大，如CH3F在273.15 K时(按 理想气体方程ρ/P=M/RT，应该是常数)： P(atm) ρ(g/dm3) ρ/P 1.0000 1.5454 1.5454 0.6667 1.0241 1.5361 0.3333 0.5091 1.5274 ρ/P随P发生变化 • 这是因为实际气体的PV~P关系比较复杂，如维里气 体方程式： PVm = K(T) + P (+ γP2 + δP3 + …) 一级近似 相同温度下所有气体的K(T)相同(273.15 K时, K(T) = 2.271 MPa.L.mol-1, 此时, P = 0), 因气体不同而不同。 压强接近于零的条件下，实际气体才接近理想行为。
物质的聚集状态
物质的聚集状态一、物质的聚集状态物质的聚集状态主要有气态、液态和固态三种。
不同聚集状态物质的特性为：【知识拓展】①固体的构成粒子（分子、原子或离子）不能自由移动，但在固定的位置上会发生振动。
②溶液中的粒子及在一定空间范围内的气体粒子能自由移动。
③固体可以分为固体可以分为晶体和非晶态物质。
二、1mol不同物质体积的比较三、影响物质体积大小的因素1.物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子间的距离三个因素。
1mol任何物质中的粒子数目大致相同的，即为6.02×1023。
因此1mol物质的体积大小主要决定于构成物质的粒子大小和粒子间距离。
2.固体和液体物质：①内部紧密堆积，体积主要由粒子大小决定；②内部紧密堆积，改变温度、压强对体积影响不大；③1mol不同固体、液体的体积不相等。
3.气态物质：①分子间的距离比分子本身的体积大得多（约相差10倍），气体的体积主要由分子间的距离决定；②体积受温度、压强影响大；③同温同压下，同物质的量的气体体积基本相等。
【例1】下列有关气体体积的叙述中，正确的是（）A.一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小是由构成气体的分子大小决定B.一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小是由构成气体的分子数决定C.不同的气体，若体积不同，则他们所含的分子数也不同D.气体摩尔体积指1mol任何气体所占的体积约为22.4L【解析】一定温度和压强下，各种气态物质体积的大小由气体分子数目决定，A错B对；C 中未指明温度和压强，不能确定；D应在标况下【答案】B四、气体摩尔体积1.定义：单位物质的量气体所占的体积，符号Vm ，单位是L/mol(L ·mol -1)或m 3/mol 。
2决定气体摩尔体积大小的因素是 气体分子间的平均距离 ；影响因素是 温度、压强 。
3.标准状况是指 0℃、101kPa 时 的状况，标准状况下1mol 任何气体所占体积都约为22.4L 。
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22.43L
N2
28.02
1.25 g•L-1
22.42L
CO
28.01
1.25 g•L-1
22.42L
[结论]
1. 1 mol不同的固态或液态物质，体积不同。
2.在相同状况下，1 mol气体的体积基本相同。
3. 1 mol固体和液体的体积较小，1mol气体的体积较大。
[讨论]那么不同状态的物质，体积大小跟哪些因素有关呢？
[举例]举一个例子：同学们在做操的时候，一个班在操场上所占的面积和哪些因素有关：
[生]人数、距离、胖瘦
[提问]相类似了，物质的体积与哪些因素有关？
[生]粒子数目、粒子大小、粒子间距
[观看动画]固体、液体和气体的分子存在状态
[思考1]当粒子数一定时，固、液、气态物质的体积主要取决于什么因素？
[生]固、液态的体积主要决定于粒子本身的大小，而气态物质的体积主要决定于粒子间的距离。
的体积相同？
3.在同温、同压、相同质量的下列气体占有的体积由大到小的顺序是：
①Cl2②N2③H2④CO2⑤O2
4（1）一定的温度、压强下，2molO2和1molO3的分子个数比为________，原子个数比为____________，质量比为_________，体积比为__________。
（2）标准状况下，将22gCO2和8gO2混合，改混合气体的体积是__________
物质
体积
Al
26.98
2.70 g•cm-3
9.99 cm3
Fe
55.85
7.86 g•cm-3
7.11 cm3
H2O
18.02
0.998 g•cm-3
18.06cm3
C2H5OH
46.07
0.789 g•cm-3
58.39cm3
H2
2.016
0.0899g•L-1
四、教学过程
[复习旧知]引出新内容
[过渡]那么物质的体积除了跟物质的量有关外，跟物质状态有关吗？
[提问]物质有哪些常见的聚集状态呢？
[生]气态、液态和固态。
[提问]不同状态的物质物理性质上有哪些差异？固体、液体、气体是否有固定的形状和体积？
[生]固体有固定的形状，液体没有固定的形状，但有固定的体积，气体没有固定的形状和体积；气体容易被压缩，而固体、液体不易被压缩。
[过程与方法]
能尝试运用比较方法对信息进行加工。
[情感态度与价值观]
引导学生以化学的眼光从微观的角度支认识丰富多彩的物质世界，使学生认识到宏观和微观的相互转化是研究化学的科学方法之一。
二、教学重点及难点
理解气体摩尔体积等概念并进行简单的计算
三、设计思路
本课时设计先从学生熟悉的“三态”这一宏观特征引入，探究影响物质体积的微观原因，让学生体验从宏观到微观的研究方法，从而引出“气体摩尔体积”的概念，通过一定的讨论、辨析，初步理解“气体摩尔体积”这一重要概念。
[思考2]为什么比较一定量气体的体积，要在相同的温度和压强下进行？
[生]粒子间的距离：T、P
[观看动画]温度和压强对粒子间距离的影响
[结论]T↑→d↑→V↑,P↑→d↓→V↓
[结论]所以相同条件下，1mol任何气体的体积基本相同。
[思考]单位物质的量的物质所具有的质量我们定义为摩尔质量，那么单位物质的量的气体的体积我们可以定义为什么呢？
（2）33.6升氢气的物质的量是______________________________。
（3）16克氧气的体积是______________________________。
（4）44.8升氮气中含有的氮分子数是______________________________。
2.在标准状况下，多少克CO2与4克氢气
2. 1mol气体的体积约为22.4L。
3.标准状况下，1molO2和N2混合气体的体积约为22.4L。
4.22.4L气体所含分子数一定大于11.2L气体所含的分子数。
5.标准状况下，气体的摩尔体积都是22.4L。
6.只有在标准状况下，气体的摩尔体积才可能约为22.4L/mol。
[答案]1、错，物质应是气体
物质的聚集状态教学设计
一、学习目标
[知识与技能]
1.知道不同聚集状态物质的一些特性，根据物质的存在状态进行分类，知道固、液、气态物质的一些特性。
2.了解影响气体体积的主要因素，初步学会运用气体摩尔体积等概念进行简单的计算。
3.能用物质的聚集状态等概念解释一些实际问题。（教参）·
4.引导学生从微观角度理解化学物质的存在状态，在原有基础上提升对化学物质的认识，同时为后续内容的学习打好必要的基础。
[引出]气体摩尔体积的概念
[板书]一.气体摩尔体积
1.定义：单位物质的量的气体所占的体积。
2.符号：Vm
3.单位：L/mol或m3/mol等
4.对象：任何气体（纯净或混合气体）
标准状况(温度0 oC、压强1.01×105 Pa)下1mol气体体积：Vm约22.4L
5.公式n=V/Vm
[思考]1.标准状况下，1mol任何物质的体积都约是22.4L。
2、错，应标明条件－标准状况
3、对，气体体积与分子种类无关
4、错，未指明气体体积是否在相同条件下测定
5、错，“约为”；单位应为L/mol
6、错，不一定
[几点注意]1、状态：气体
2、状况：一定温度和压强下，经常强调是标准状况
3、定量：1mol
4、数值：约22 .4L
5、常温常压: 200C、1.01×105Pa
[过渡]为什么固态、液态和气态物质之间存在这些差异？如何解释这种差异呢？结构决定性质。
[观看动画]由于微观结构上的差异，三种不同聚集状态的物质各有独特的性质。
[过渡]那么我们一起来看看1mol物质所占有的体积？
若已知物质摩尔质量，即1 mol物质的质量，要知道其体积，还需要什么条件?（密度。）
完成表格（标准状况下1mol不同物质的体积）
6、气体体积与微粒数目有关，与种类无关。
7、结论：在标准状况下，1mol任何气体所占的体积
都约为22 .4L。
8、有关计算：(标准状况下）
V=n×22.4L/mol（n为气体的物质的量）
9、在一定温度、压强下，对任何两种气体：n1/n2=N1/N2=V1/V2
[练习]1.在标准状况下
（1）0.5molHCl的体积是______________________________。