授課教師宋天佑崔小兵

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1、授課教師宋天佑崔小兵第一章化學基礎知識氣體溶液，稀溶液的依數性酸堿理論1.1氣體的狀態(tài)方程1.1.1理想氣體1.描述氣體狀態(tài)的物理量物理量單位壓力p帕斯卡Pa（N?m－2）物理量單位壓力p帕斯卡Pa（N?m－2）溫度T開爾文K體積V立方米m3物質的量n摩爾mol2.理想氣體的基本假定符合下面兩條假定的氣體，叫做理想氣體：①忽略氣體分子的自身體積，將分子看成有質量的幾何點且分子與分子之間、分子與器壁之間的碰撞，是完全彈性碰撞，即碰撞過程中無動能損失。②忽略分子間的作用力，在高溫和低壓下，實際氣體分子間的距離相當大

2、。且分子間的作用力極弱。故氣體分子自身的體積遠遠小于氣體占有的體積。高溫和低壓下的實際氣體很接近理想氣體。因此理想氣體的這種假定是具有實際意義的。3.氣體壓力的產生氣體壓力是氣體分子對器壁碰撞的結果。有一質量為m，速度為?，垂直于器壁方向運動的氣體分子碰撞器壁。根據理想氣體的基本假定，無動能損失，它以速度－?彈回。碰撞過程中動量的改變量為（－m?）－m?=－2m?動量的改變量等于器壁對分子的作用力F′的沖量Ft=－2m?′F′=－t2m?設分子對器壁的作用力為F，它是器壁對分子的作用力F′的反作用力，所以有F=

3、t2m?這個作用力和分子運動的方向一致，在一定面積的器壁上形成氣體的壓力。F=t2m?對于其運動方向與器壁不垂直的分子，可以考慮其在垂直方向的分運動。盡管這種碰撞是不連續(xù)的，但由于分子極多，碰撞的時間間隔極小，故形成的壓力在宏觀上是連續(xù)的。這好比在大雨中，雨點對雨傘的作用。4.理想氣體的經驗公式Boyle定律n，T一定時V?p1?讀做正比于Gay-Lussac定律n，p一定時V?TAvogadro定律p，T一定時V?nV?TV?nV?p1綜合以上三式，得pnTV?以R做比例系數，則有即pV=nRT此式即為理想氣

4、體狀態(tài)方程式。V=pnRT上式中nTpVR=則R=8.314J?mol－1?K－1若壓力p的單位為PanTpVR=體積V的單位為m3物質的量n的單位為mol溫度T的單位為K看出pV乘積的物理學單位為焦耳（J）從式R=和R=8.314J?mol－1?K－1nTpV從物理學單位上看pV是一種功。所以pV的單位為N?m－2?m3pPaN?m－2Vm3=N?m=J若壓力用Pa體積用dm3溫度用K物質的量用mol為單位，則R=Pa?dm3?mol－1?K－18.314?103nTpVR=這個R用于處理壓力與濃度的關系時，

5、十分方便。R=8.314?103Pa?dm3?mol－1?K－1如用在下面的公式中式中c是以mol?dm－3為單位的濃度。p=cRTp=RTVn由pV=nRT可得pV=RTMmpRT又可得M=·Vm式中m是氣體的質量；M是氣體的摩爾質量。狀態(tài)方程有許多拓展pRT得M=?·式中?是氣體的密度。pRT由M=·VmpRT故?=M·說明氣體的密度?與其摩爾質量M成正比。pRT由式?=M·1.1.2實際氣體的狀態(tài)方程理想氣體去掉兩條基本假定，則還原為實際氣體。1.實際氣體的壓力p實理想氣體的壓力p，是忽略分子間的吸引力，

6、由分子自由碰撞器壁產生的結果。實際氣體的壓力p實是碰撞器壁的分子受到內層分子的引力，不能自由碰撞器壁的結果。所以p實

7、憑氣體分子在其中運動，且可以無限壓縮的理想空間。原因是理想氣體分子自身無體積但實際氣體的分子體積不能忽略如圖mdm3的容器中，充滿nmol實際氣體。實際氣體的體積V實=mdm3但是，由于分子自身體積的存在，分子在這mdm3的體積內不能隨意運動。且這mdm3體積也不可無限壓縮，壓縮的最終結果是變成分子的自身體積V分。V分故從mdm3的V實中去掉V分后，則剩下理想空間。即V=V實－V分則nmol分子的體積V分=nbdm3而理想氣體的體積V=（m－nb）dm3若分子的摩爾體積為bdm3?mol－1如圖實際氣體的體積V

8、實=mdm3V分=nbdm3一般關系式為V=V實－nb（2）V=（m－nb）dm33.實際氣體的狀態(tài)方程將（1）和（2）兩式，代入理想氣體狀態(tài)方程式pV=nRTV=V實－nb（2）p=p實+a（1）nV（）2這個方程式是荷蘭科學家范德華（VanderWaals）提出的，稱為范德華方程。這是實際氣體狀態(tài)方程中的一種形式。得（V實－nb）=nRT[p實+a]nV（）2式中a，b稱為氣體的范