化學競賽輔導講義專題一

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1、化學競賽輔導講義專題一：氣體【競賽要求】氣體。理想氣體標準狀態(tài)。理想氣體狀態(tài)方程。氣體密度。分壓定律。氣體相對分子質(zhì)量測定原理?！局R梳理】一、氣體氣體、液體和固體是物質(zhì)存在的三種狀態(tài)。氣體的研究對化學學科的發(fā)展起過重大作用。氣體與液體、固體相比較，具啟兩個明顯特點。1、擴散性當把一定量的氣體充入真空容器時，它會迅速充滿整個容器空間，而且均勻分布，少量氣體可以充滿很大的容器，不同種的氣體可以以任意比例均勻混合。2、可壓縮性當對氣休加壓時，氣體體積縮小，原來占有體積較人的氣休，可以壓縮到體積較小的容器中。二、理想氣體如果有這樣

2、一種氣體：它的分子只有位置而無體積，且分子之間沒有作用力，這種氣體稱之為理想氣體。當然它在實際中是不存在的。實際氣體分子本身占有一定的體積，分子之間也有吸引力。但在低壓和高溫條件下，氣體分子木身所占的體積和分子間的吸引力均可以忽略，此吋的實際氣體即可看作理想氣體。三、理想氣體定律1、理想氣體狀態(tài)方程將在高溫低壓下得到的波義耳定律、杏理定理和阿佛加徳羅定律合并，便可組成一個方程：pV=nRT(1-1)這就是理想氣體狀態(tài)方程。式中〃是氣體壓力，V是氣體體積，幾是氣體物質(zhì)的量，7、是氣體的絕對溫度(熱力學溫度，即攝氏度數(shù)+273)

3、,是氣體通用常數(shù)。在國際單位制中，它們的關(guān)系如下表：表1-1R的單位和值PVnTR國際單位制Pam3molK38.314Pam'或JmolKmolKkPadm3molK8.314嵌腫mobK(1-1)式也可以變換成下列形式:(1-2)rnVRT_pRT_~aF(1-3)則：p=止RT式中加為氣體的質(zhì)量，M為氣體的摩爾質(zhì)屋，Q為氣體的密度。對于一定雖5—定)的同一氣體在不同條件下，則冇：(1-4)冊_即27}T2如果在某些特定條件下，將(1?1)、(1-2)和(1-3)式同時應用于兩種不同的氣體時,又町以得岀一些特殊的應川。如

4、將(1?1)式心型，在等溫、等壓.等容時應用于各種氣體，則可以說明阿佛加德羅定律。因為物質(zhì)的量相等的氣體，含有相等的分子數(shù)。若將(1-2)式專=鈴在等溫、等壓和等容時應用于兩種氣體，則得出:(1-5)如果將(1-3)式q二蘭,在等溫等壓下應用于兩種氣體，則有:PPm2(1-6)若令4=D,Q為第一?種氣體対第二種氣體得和対密度，則有:P(1-7)己知M=2g?moltM空氣二29g?mol_1則M{=2Dh或Mi=29D空氣DH＞為某氣體相對H?的密度，Q空氣為某氣體相對空氣的密度。2、氣體分壓定律和分體積定律(1)氣

5、體分壓定律當研究對彖不是純氣體，而是多組分的混合氣體時，由于氣體具冇均勻擴散而占冇容器全部空間的特點，無論是對混合氣，還是混合氣中的每一組分，均可按照理想氣體狀態(tài)方程式進行計算。當一個體積為V的容器，盛有A、B、C三種氣體，英物質(zhì)的量分別為心、伽、"c，每種氣體具有的分壓分別是Pa、內(nèi)、Pc，則混合氣的總物質(zhì)的量為：(1-8)混合氣的總壓為：P總=Pa+0b+〃c（1-9）在一定溫度下，混合氣體的總壓力等于各組分氣體的分壓力之和。這就是道爾頓分壓定律。計算混合氣各組分的分壓有兩種方法。①根據(jù)理想氣態(tài)方程計算在一定體積的容器屮

6、的混合氣體卩總V=n總RT,混合氣屮各纟R分的分壓，就是該組分單獨占據(jù)總體積時所產(chǎn)牛的壓力，其分壓數(shù)值也可以根據(jù)理想氣態(tài)方程式求出：pAV=nART（1-10）pBV=nBRT?（1-11）pcV=ncRT（1-12）②根據(jù)摩爾分數(shù)計算：摩爾分數(shù)（Xa）為混合氣中某組分A的物質(zhì)的量與混合氣的總的物質(zhì)的量Z比：XA=仏（1-13）幾總混合氣體屮某組分的分壓等于總壓與摩爾分數(shù)的乘積：Pa=/^Xa（1-⑷（2）氣體分體積定律在相同的溫度和壓強下，混合氣的總體積（V總）等于組成混合氣的各組分的分體積Z和：V總=VA+VB+Vc（1

7、-15）這個定律叫氣體分體積定律。根據(jù)混合物中各組分的摩爾分數(shù)等于體積分數(shù)，可以計算出混合氣中各組分的分體積:"總"總得VA=竺V總（1-16）四、實際氣體狀態(tài)方程理想氣體定律是從實驗中總結(jié)出來的，并得到了理論上的解釋。但應用實際氣體時，它只冇一定的適用范圍（高溫低壓），超出這個范圍就冇偏差，必須加以修正。對于實際氣體的實驗值與理想值的偏差，我們常用壓縮系數(shù)z來表示：z=RT其中卩、「、T都是實驗值。若氣體完全理想，則Z=1,否則Z>1或Z

8、體積（即u理=V-/?）；實際上分了Z間也不口J能沒有吸引力（內(nèi)聚力p內(nèi)），這種吸引力使氣體對器壁碰撞產(chǎn)生的壓力減小，使實測壓力要比理想狀態(tài)壓力小（即〃理二卩+p內(nèi)），所以zi,后者起主導作用時,Z<1,若兩種因素恰好相當，則Z=1（