第一章 物质的聚集状态解剖

时，物质的宏观状态就可能发生突变，即从一种 聚集状态变到另一种聚集状态。例如从固态变成 液态，从液态变成气态。当温度继续升高，外界 供给的能量足以破坏气体分子中原子核和电子之 间的结合力，气体就电离成自由电子和正离子组 成的电离气体—— 等离子体(plasma)。
对物质微观模型的认识，应明确以下几点： （1）宏观物质是由大量微粒（分子或原子）组 成的；（2）物质中的分子总是处于不停运动中； （3）在物质中，分子之间存在着相互作用力； （4）当外界条件变化时，物质可以从一种状态 转变为另一种状态。
气体的状态图
1.1.3 混合理想气体的分压和分体积定律 1. 道尔顿(Dalton)分压定律 组分气体：
理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。 分压：
组分气体B在相同温度下占有与混合气体
相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的
分压。
pB
nB R T V
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。
V = V1 + V2 +
或
V VB
B
V
n1RT p
n2 RT p
n1
n2
RT p
VB V
nB n
B
B 称为B的体积分数
pB p
xB
VB V
B
pB B p
例题 氧是人类维持
生命的必需气体，缺 氧生命就会死亡，过 剩的氧会使人致病， 只有在氧气的分压维 持21kPa才能使人体维 持正常代谢过程。在 潜水员自身携带的水 下呼吸器中充有氧气 和氦气（He在血液中 溶解度很小，N2的溶 解度大，可使人得气 栓病）。
p(N2)= p - p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa
分压定律的应用：实验室排水取气法。
例题: 用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮。 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4.16L，计算消耗掉 的亚硝酸铵的质量。
1.1 气 体
1.1.1 低压气体的几个经验定律 1. 玻意耳定律
在定温条件下，定量气体的体积V与其压力p 成反比。
定温下
V ∞ 1/p
或者 pV = C 或 p1V1 = p2V2 = … = C
玻意耳定律可用图形表示，该图形称为等温曲 线——为双曲线。如图1.1所示。
2. 查理-盖·吕萨克定律
pV = nRT
2. 气体摩尔质量的计算
n m M
pV nRT
pV m RT M
M mRT pV
M = Mr gmol-1 3. 气体密度的计算
M mRT pV
M RT
p
=m/V
=
pM RT
理想气体状态方程也可以用以p、V、T为
坐标的立体图来表示。图中曲面上任意一点 都代表一个状态。气体的各种状态只能存在 于曲面上。如在某一指定的温度下，对图形 “切割”，就得到一条等温线。同理，在一 定压力下“切割”，可得到等压线。
64.04g
1mol
m(NH4NO2) =?
0.164mol
64.04g 0.164mol
m(NH4NO2) =
1mol
=10.5g
2. 阿马格分体积定律
分体积:
混合气体中某一组分B的分体积VB是该组 份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。
VB
nB RT p
VB
nB RT p
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 V = V0T/T0
或
V∞T
或
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。
解： T=（273+19）K=292K
p=97.8kPa V=4.16L 292K 时，p（H2O）=2.20kPa Mr (NH4NO2)=64.04
n(N2)
=
(97.8 8.314J
2.20)kPa 4.16L K-1 mol -1 292K
= 0.164mol
NH4NO2(s) 2H2O(g) + N2(g)
R pV nT
101325Pa 22.414 103 m3 1.0mol 273.15K
8.314 J mol 1 K 1
R=8.314 kPaLK-1mol-1=8.314Pa·m3 ·K-1mol-1
理想气体状态方程式的应用：
1. 计算p，V，T，n四个物理量之一。
应用范围： 温度不太低，压力不太高的真实气体。
解：n = n（NH3）+ n（O2）+ n（N2） = 0.320mol + 0.180mol + 0.700mol
= 1.200mol
p(NH3 )
n NH3
n
p
0.320 133.0kPa 35.5kPa 1.200
p O2
n O2
n
p
0.180 35.5kPa 20.0kPa 1.20
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。
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
p = p1 + p2 + 或 p = pB
p1
n1RT V
,
p2
n2 RT V
,
p
n1RT V
n2 R T V
n1
n2
RT V
n = n1+ n2+
分压的求解：
p
nRT V
pBnB RT V Nhomakorabeap
nRT V
pB p
nB n
xB
pB
nB n
p
xB p
x B B的摩尔分数
例题 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。
第1章 物质的聚集状态
物质的聚集状态：
常温下物质有三种聚集状态：气体(gas)、液 体(liqiud)和固体(solid)，这些聚集状态就是宏观 实物（substance)。它们都是由大量分子通过分 子间作用力聚集而成。
在通常情况下，分子间的作用力倾向于使分 子聚集在一起，并在空间形成某种较规则的排 列。随着温度的升高，分子的热运动加剧，力 图破坏有序排列，变成无序状态。当温度升高 到一定程度，热运动足以破坏原有的排列秩序