第一章气体的性质
第一章 气体的pVT性质-含答案
一、填空题1．温度为400K ，体积为2m 3的容器中装有2mol 的理想气体A 和8mol 的理想气体B ，则该混合气体中B 的分压力p B =（ ）KPa 。
13.3022．在300K ，100KPa 下，某理想气体的密度ρ=80.8275×10-3kg ·m -3。
则该气体的摩尔质量M=（ ）。
3．恒温100°C 下，在一带有活塞的气缸中装有3.5mol 的水蒸气H 2O （g ），当缓慢地压缩到压力p=（ ）KPa 是才可能有水滴H 2O （l ）出现。
4．恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率Tmp V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ =（ ）。
5，一定的范德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率()=∂∂V T /p .6．理想气体的微观特征是：（ ）7. 在临界状态下，任何真实气体的宏观特征为：（ ）8. 在n,T 在一定的条件下，任何种类的气体当压力趋近于零时均满足：()=→pV p lim 0（ ）.9.实际气体的压缩因子定义为Z=（ ）。
当实际气体的Z>1时，说明该气体比理想气体（ ）三、问答题理想气体模型的基本假设是什么？什么情况下真实气体和理想气体性质接近？增加压力真实气体就可以液化，这种说法对吗，为什么？第二章 热力学第一定律――附答案一、填空题1. 理想气体向真空膨胀过程 , 下列变量中等于零的有 : 。
2. 双原子理想气体经加热内能变化为 ，则其焓变为 。
3. 在以绝热箱中置一绝热隔板，将向分成两部分，分别装有温度，压力都不同的两种气体，将隔板抽走室气体混合，若以气体为系统，则此过程 。
4. 绝热刚壁容器内发生CH 4+2O 2=CO 2+2H 2O 的燃烧反应,系统的 Q ___ 0 ; W ___ 0 ;∆U ___ 0;∆H ___ 05. 某循环过程 Q = 5 kJ, 则 ∆U + 2W + 3 ∆(pV) = __________.6. 298K 时, S 的标准燃烧焓为－296.8 kJ ⋅mol －1, 298K 时反应的标准摩尔反应焓 ∆r H m = ________ kJ ⋅mol －1 .7. 已知 的 , 则 的 。
第一章 气体的pVT性质
30.31× 10−3 kg.mol −1 × 0.201 = 6.29 ≈ 6 1× 10−3 kg.mol −1 ∴ C2 H 6
3. 在生产中 用电石 CaC2 CaC2 分析碳酸氢氨产品中水分的含量 = C2H2 g +Ca OH
2
其反应式如下
s + 2H2O l
现称取 2.000g 碳酸氢氨样品与过量的电石完全作用 在 27 50.0cm3 解 试计算碳酸氢氨样品中水分的质量分数为多少
VB = yBV
VB =
nB RT p
压缩因子的定义
Z=
5 范德华方程
pV nRT
或
Z=
pVm RT
a p + 2 (Vm − b ) = RT Vm 二. 本章练习
(一) 选择题
n2a 或 p + 2 (V − nb ) = nRT V
1 对于实际气体,处于下列哪种情况时,其行为与理想气体相近
n=
2 pV p2V p2V = + RT1 RT1 RT2 2 p1T2 = 57900 Pa = 57.9kPa T2 + T1
p2 =
6. 298.15K 时 在一抽空的烧瓶中充入 2.00g 的 A 气体 此时瓶中压力为 1.00 105Pa 今若再充入 3.00g 的 B 气体 解 发现压力上升为 1.50 105Pa 试求两物质 A B 的摩尔量之比
充入气体质量为
0.3897g 时 解
试计算混合气体中乙烷和丁烷的摩尔分数与分压力
M = y1M 1 + y2 M 2 = =
mRT pV
0.3897 g × 8.314 J .K −1.mol −1 × 293.15 K = 46.87 g .mol −1 −4 3 101.325kPa × 2.00 ×10 m M 1 = 30 g / mol M 2 = 58 g / mol
物理化学第一章1
由图查得：Z = 0.90，
m / V pM / ( ZRT ) [101 . 106 44.0 103 / (0.90 8.3145 471)] kg m3
127 kg m 3 127 g dm 3
实验值为124.97 g dm-3，误差1.6%。
第一章
热力学基础
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1-1 气体的性质
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一、物质的状态
物质的微粒或原子存在着下列行为
1.粒子间相互作用
气态
2.热运动
1.粒子间相互作 用
液态
2.热运 动
固态
物质的状态
◆ 三种主要的聚集状态 气体（g）、液体（l）、固体（s）
范德华方程
a,b-范德华常数，与气体种类有关
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节首
2 a / V 1.压力修正项 m ：分子间有吸引力而引入的对P的校正
P理 P +Pa 1 Pa d Pa 2 Vm
2 2 Pa a / Vm
a P理 P + 2 Vm
2.体积修正项
V理 Vm b
Tr (198 273) / 304.3 155 .
pr 101 . / 7.38 137 .
m M m MPV zRT 44 6078 0.02 0.58 8.314 300 3.7 kg
查压缩因子图得：z=0.58
pV nzRT zRT
结论：用压缩因子图计算更为方便
普遍化压缩因子图
压缩因子图的应用：
课件：第一章 气体的pVT性质
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2018/11/9
4．阿马加定律ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1) 分体积 混合气体中，组分B单独存在，并且处于与混 合气体相同的温度和压力时，所产生的体积称组
分B的分体积。
nB RT V p
B
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2018/11/9
§1.1 理想气体的状态方程
理想气体：分子间无相互作用，分子本身无体积
× ×
× ×
可无限压缩
在任何温度、压 力下均符合理想
× × × × × × × × ×
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气体模型，或服
从理想气体状态
方程的气体为理
想气体
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2018/11/9
§1.1 理想气体的状态方程 • 理想气体的状态方程是理想气体的宏 观外在表现
pVm=RT
m pV RT M
Vm=V/n ρ=m/V
或
用于p, V, T, n, m, M, ρ的计算
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2018/11/9
§1.1 理想气体的状态方程 例：计算25℃，101325Pa时空气的密度。
（空气的分子量为29）
解： n p 101325 3 mol m V RT 8.315 273.15 25 3 40.87 mol m n 3 3 d空气＝ M 40.87 29 g m 1.185 kg m V
• 理想气体的微观模型反映了理想气体
的微观内在本质
• 理想气体是真实气体在 p→ 0 情况下
人教版 选修1-2 高二物理 第一章 1.4气体 教学课件(共44张PPT)
解： 化学反应完成后，硝酸甘油释放 的总能量为
Ｗ＝ｍＵ， 设反应后气体的温度为Ｔ，根据题意，有 Ｗ＝Ｑ（Ｔ－Ｔ０）， 器壁所受的压强为 ｐ＝ＣＴ／Ｖ０， 联立以上各式并代入数据，得 ｐ＝3．4×10８ＰA．
7.某压缩式喷雾器储液桶的容量是5.7×10-3m3 ．往桶内倒入4.2×10-3m3的药液后开始打气， 打气过程中药液不会向外喷出．如果每次能打 进2.5×10-4m3的空气，要使喷雾器内空气的压 强达到4标准大气压应打气几次？这个压强能 否使喷雾器内的药液全部喷完？（设大气压强 为1标准大气压）
可以发现秤指针的读数更大。 钢珠的动能越大，对秤盘产生额压力越大
结论
气体压强的大小与两个因 素有关：一是气体分子的 平均动能；二是分子的密 集程度。
注意
1.气体的平均动能越大，分子撞击容器壁 时产生的作用力越大，气体的压强就越大; 温度是分子平均动能的标志，所以气体的 压强就和温度有关。 2.气体越密集，每秒撞击容器壁单位面积 的分子越多，气体压强越大。一定质量的 气体，体积越小，分子越密集，因此气体 压强与体积有关。
4.气体分子的速率分布 和统计规律
根据这个图表我们可以发现温度较高时，速率较大的分 子占得比例大一些，速率小的分子占得比例小一些，对于 一定种类的大量分子来说，在一定温度下，处于一定速率 范围呢的分子数所占的百分比是确定的，呈现一定的规律，
即统计规律。
让我们通过实验来理解统计规律
伽尔顿板
向入口投入大量的小球，观察小球 落下后在槽内的分布。用数量级不 同的小球反复该实验。
气体压强 就是气体
对于容器壁的压强，在国际
名
制中，压强的单位是帕斯卡，
词
简称帕，符号式Pa。
解
01气体课件教案
p / [p]
l’1 l’2
T1<T2<Tc<T3<T4
C
T4
l2
g2
T3 Tc
l1
g1
T2
l
g
T1 g’2 g’1
Vm / [Vm] 真实气体p-Vm等温线示意图
(2) T = Tc
l-g线变为一个拐点C C：临界点(TC、 pc、Vm,c)
Vm (g)= Vm (l)
气体的pVm~p曲线图
四、理想气体定义及微观模型
理想气体宏观定义： 凡在任何温度、任何压力均符合理想 气体状态方程 (pV = nRT) 的气体
理想气体微观模型： 分子本身不占体积 分子间无相互作用力
对实际气体讨论： p0时符合理想气体行为 一般情况低压下可近似认为是理想气体 温度越高、压力越低，越符合理想气体
(2). 道尔顿分压定律
混合气体的总压等于各组分气体分压之和
p = pB = p1 + p2 +
推论：pB = yB p
道尔顿(Dalton J)
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。
第一章 气体的性质及状态方程
§1.1 理想气体p、V、T性质及状态方程 §1.2 实际气体与理想气体的偏差及液化 §1.3 范德华状态方程 §1.4 对应状态原理及普遍化压缩因子图
作业
P32~34 习题1.5、1.6、1.9、1.11、1.13、1.18
物理化学第四版课后答案
第一章气体的pVT性质1.1物质的体膨胀系数与等温压缩率的定义如下试推出理想气体的，与压力、温度的关系。
解：根据理想气体方程1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。
若将其中的一个球加热到100 C，另一个球则维持0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。
标准状态：因此，1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。
（1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力。
（2）隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？解：（1）等温混合后即在上述条件下混合，系统的压力认为。
（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？（3）根据分体积的定义对于分压1.11 室温下一高压釜内有常压的空气，为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行置换，步骤如下：向釜内通氮气直到4倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。
重复三次。
求釜内最后排气至恢复常压时其中气体含氧的摩尔分数。
解：分析：每次通氮气后至排气恢复至常压p，混合气体的摩尔分数不变。
设第一次充氮气前，系统中氧的摩尔分数为，充氮气后，系统中氧的摩尔分数为，则，。
重复上面的过程，第n次充氮气后，系统的摩尔分数为，因此。
1.13 今有0 C，40.530 kPa的N2气体，分别用理想气体状态方程及van der Waals 方程计算其摩尔体积。
实验值为。
解：用理想气体状态方程计算用van der Waals计算，查表得知，对于N2气（附录七），用MatLab fzero函数求得该方程的解为也可以用直接迭代法，，取初值，迭代十次结果1.16 25 C时饱和了水蒸气的湿乙炔气体（即该混合气体中水蒸气分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7 kPa，于恒定总压下冷却到10 C，使部分水蒸气凝结为水。
第一章-气体
第一章 气体自然界中物质的聚集状态一般可分为三种：气体、液体和固体。
气体与液体均可以流动，统称为流体(fluid)；液体和固体又统称为凝聚态(condense)。
无论物质处于哪一种状态，都有许多宏观性质，如压力(pressure)p 、体积(volume)V 、温度(temperature)T 、密度(density)ρ和热力学能(thermodynamic energy)U ，等等。
对于一定量的纯物质而言，p 、V 、T 是三个最基本的性质；而混合物的基本性质还应包括组成。
由一定量纯物质组成的均相流体，p 、V 、T 中任意两个量确定后，第三个量即随之确定，此时就说物质处于一定的状态。
处于一定状态的物质，各种宏观性质都有确定的值和确定的关系。
联系p 、V 、T 之间关系的方程称为状态方程。
本章着重介绍气体的状态方程。
§1-1 理想气体状态方程1.理想气体状态方程气体的物质的量n 与压力p 、体积V 与温度T 之间是有联系的。
从17世纪中叶开始 .先后经过波义尔（Boyle R,1662）、盖-吕萨克（Gay J-Lussac J,1808）及阿伏伽德罗（A Avogadro,1869）等著名科学家长达一个多世纪的研究，测定了某些气体的物质的量n 与它们的p 、V 、T 性质间的相互关系。
得出了对各种气体都普遍适用的三个经验定律(empirical law)。
在此基础上，人们归纳出一个对各种纯低压气体都适用的气体状态方程：nRT pV = (1-1-1a)上式称为理想气体状态方程（state equations of the ideal gas ）。
式中p 的单位为Pa ，V 的单位为m 3，n 的单位为mol ，T 的单位为K 。
R 是是一个对各种气体都适用的比例常数(ratioconstant)，称为摩尔气体常数，在一般计算中，可取R=8.314 J ·mol -1·K -1。
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一、单选题：
1.在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压分别是p A 和分体V A 。
若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问p A 和V A 的变化为：( ）
A ．p A 和V A 都变大；
B ．p A 和V A 都变小；
C ．p A 不变，V A 变小；
D ．p A 变小，V A 不变。
答案:C. 这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。
2.在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的物质的量、分压和分体积分别为A A V ,p ,n A 和B B V ,p ,n B ，容器中的总压为p 。
试判断下列公式中哪个是正确的( )
A ．RT n V A A =p
B ．RT n n V A A B )(p +=
C ．RT n V A A A =p
D ．RT n V B B B =p
答案:A. 只有(A)符合Dalton 分压定律。
3.已知氢气的临界温度和临界压力分别为Tc=33.3K ，pc=1.29×106Pa 。
有一氢气钢瓶，在298K 时瓶内压力为98.0×106Pa ，这时氢气的状态为：（ ）
A ．液态；
B ．气态；
C. 气-液两相平衡；
D. 无法确定。
答案:B. 仍处在气态区。
4.在一个绝热的真空容器中，灌满373K 和压力为101.325kPa 的纯水，不留一点空隙，这时水的饱和蒸汽压为：（ ）
A ．等于零；
B ．大于101.325 kPa ；
C ．小于101.325 kPa ；
D ．等于101.325 kPa 。
答案:D. 饱和蒸汽压是物质的本性，与是否有空间无关。
5.真实气体在如下哪个条件下，可以近似作为理想气体处理（ ）
A ．高温、高压；
B ．低温、低压；
C ．高温、低压；
D．低温、高压。
答案:C. 这时分子间距离很大，分子间的作用力可以忽略不计。
6.真实气体液化的必要条件是：（）
A．压力大于p c；
B. 温度低于T c；
C．体积等于V c；
D. 同时升高温度和压力。
答案:B. 是能使气体液化的最高温度，温度再高无论加多大压力都无法使气体液化。
7.在一个恒温，容积为2 dm3的真空容器中，依次充入温度相同、始态为100kPa，2 dm3的N2（g）和200kPa，1 dm3的Ar(g)，设两者形成理想气体混合物，则容器中的总压力为：（）
A．100 kPa；
B．150 kPa；
C．200 kPa；
D．300 kPa。
答案:C. 等温条件下，200kPa，1气体等于100kPa，2 dm3气体，总压为=100 kPa+100kPa=200kPa 。
8.在298K时，往容积相等的A、B两个抽空容器中分别灌入100g和200g水，当达到平衡时，两容器中的水蒸汽压力分别为p A和p B，则两者的关系为：（）
A、p A<p B；
B、p A>p B；
C．p A= p B；
D．无法确定。
答案:C. 饱和蒸汽压是物质的特性，只与温度有关。
9.在273K，101.325kPa时，摩尔质量为154 g·mol-1的的蒸气可以近似看作为理想气体，则气体的密度为：（单位为g·dm-3）（）
A. 6.87；
B. 4.52；
C. 3.70；
D. 3.44。
答案:A.
10.某体积恒定的容器中装有一定量温度为300K的气体，现在保持压力不变，要将气体赶出1/6，需要将容器加热到的温度为：（）
A. 350K；
B. 250K；
C. 300K；
D. 360K
二、简答题：
1.在两个体积相等地、密封、绝热的容器中，装有压力相等和某理想气体，试问这两个容器中的温度是否相等？为什么？
三、计算题
1.在室温下，某氮气钢瓶内的压力为538Kpa，若放出压力为100Kpa的氮气160dm3，钢瓶内的压力降为132Kpa，试估计钢瓶的体积。
设气体近似作为理想气体。
解：根据道尔顿分压定律，在相同的体积，相同的压力条件下，如图
2.在293K和压力为100Kpa的条件下，将He（g）充入体积为1 dm3的气球内，当气球放飞，上升至某一高度，这时的压力为28Kpa，温度为230K，试求这时气球的体积是原体积的多少倍？
3.设某水煤气中各组分的质量分数分别为：w(H2)=0.064，w(CO)=0.678，w(N2)=0.107，w(CO2)=0.140，w(CH4)=0.011，试计算：
（1）混合气中各气体的摩尔分数
（2）当混合气在670 K和152 kPa时的密度
（3）各气体在上述条件下的分压
解： 设水煤气的总质量为100g ，则各物质的质量分数乘以总质量即为各物质的质量，所以：
则有：
379.039
.642.2)()(y ===总n CO n CO 同理有：)H (y 2=0.500，)(y 2N =0.059，)(y 2CO =0.050，)(y 4CH =0.011。