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1、第一章 气体,第一篇 化学反应原理,2019/8/11,2,第一篇 化学反应原理,内容提要（宏观层次上） （应用-计算为主） 1.化学反应在给定条件下能否朝预期方向进行？若能反应，目标产物的收率是多少？ 2.单位时间内能生成多少目标产物？ 内容：气体的pVT关系；化学反应热效应；化学反应速率及影响因素；化学平衡；酸碱平衡；沉淀溶解平衡；氧化还原平衡及电化学。,2019/8/11,3,本章要求 掌握理想气体状态方程和气体分压定律的应用；一般了解气体分子动理论及van der Waals方程；学会运用有关公式熟练进行计算的技能。 重点：理想气体状态方程及其应用； 难点：分压定律的应用,第一章 气体
2、,2019/8/11,4,1.1 理想气体状态方程 1.2 （理想)气体混合物 1.3 气体分子动理论 1.4 真实气体,目 录,2019/8/11,5,1.1 理想气体状态方程,气体的特性：易扩散、可压缩 1.无固定体积和形状 2.不同气体可以任意比例相互均匀混合 3.密度小，易被压缩,2019/8/11,6,理想气体的基本假定： 1.忽略气体分子本身的体积，将其看成是有质量的几何点。 2.忽略分子之间的相互作用力。 实际气体在压力不高和温度不低的条件下，接近理想气体。,2019/8/11,7,一、理想气体状态方程,2019/8/11,8,Avogadro定律：相同温度和压力下，相同体积的不
3、同气体均含有相同数目的分子。 NA=6.021023mol-1 (pV=nRT) 标准条件状况(standard condition） 101.325kpa和273.15K（即0）-STp 标准条件下1mol气体: 体积 Vm=22.410-3m3 22.4L =22.4dm3,2019/8/11,9,单位换算: 1atm=101.325kpa=760mmHg 1ml=1cm3=10-3L=10-3dm3=10-6m3 1m=102cm=103mm=106um=109nm=1012pm T(K)=273.15+t(）,2019/8/11,10,补：有效数字与科学计数法,有效数字： 科学实验中实
4、际能测量到的数字。 3.4568 ，最后一位是“可疑数字”（也是有效的），其余各位数都是准确的。 反映了所用仪器和实验方法的准确度。,2019/8/11,11,温度计：9.00.1,2019/8/11,12,台秤：4.5g ，称准至0.1g ，4.50.1g 天平4.5mg0.0045g 称准至0.0001g 有效数字都是2位,2019/8/11,13,有效数字位数的表示如下： 数值 0.0056；0.0506；0.5060；56；56.0；56.00 位数 2位 3位 4位 2位 3位 4位 “0”在数字的中间或数字后面时, 应当包括在有效数字的位数中。但是,如果“0”在数字的前面时,它只是
5、定位数字,用来表示小数点的位置,而不是有效数字。,2019/8/11,14,数字的修约 “四舍六入五成双”规则。等于时，若后面跟非零的数字，进位；若恰好是或后面跟零时，按留双的原则，前面数字是奇数，进位；前面的数字是偶数，舍弃。 下列测量值修约成两位有效数字时的结果应为： 4.147 4.1；6.2623 6.3；3.4510 3.5；2.5500 2.6；4.4500 4.4。,2019/8/11,15,科学计数法： 把一个大于10的数记成n10x的形式,其中n是整数位只有一位的数,x为正整数,像这样的记数法叫做科学计数法. 用科学计数法表示下列各数： （1）696000; 6.96105
6、（2）1000000; 1.00106 （3）0.000058. 5.810-5,2019/8/11,16,二、理想气体状态方程的应用,1.计算有关物理量 解题步骤： 已知：列出题中所给条件，换成国际单位 求：未知数 解：列出公式，代入数据及其单位,2019/8/11,17,例1-1： 实验室:Na+H2=2NaH,反应前用N2置换装置。氮气钢瓶的容积是50.0升，温度为25，压力15.2MPa。(1)计算钢瓶中氮气的物质的量n（N2)和质量m（N2);(2)置换5次后，钢瓶压力下降至13.8MPa。计算在25 ，0.100MPa下，平均每次耗用氮气的体积。,2019/8/11,18,计算中注
7、意公式中要代入数据和单位后得结果； 另数字间相乘用“”而不要用“”；单位间用“”,2019/8/11,19,2.确定气体的密度和摩尔质量 例:1-2 Ar的质量0.7990g,温度为298.15K,压力为111.46kPa,体积为0.4448L。计算氩的摩尔质量M(Ar),相对原子质量Ar(Ar)及标准状况下氩的密度(Ar),摩尔质量：1mol物质的质量。 符号M,单位kgmol-1 相对原子质量(原子量)：元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12的比值。 元素的相对原子质量（原子量)是纯数。,2019/8/11,20,相对分子质量:化学式中各原子相对原子质量的总和即相对分子质量，用符
8、号Mr表示。 相对分子质量在数值上等于摩尔质量,单位不同。 O2的相对分子质量 Mr(O2)=32 1mol O2的质量 m(O2)=0.032kg O2的摩尔质量 M=0.032kgmol-1 摩尔质量的概念与化学式一一对应,2019/8/11,21,2019/8/11,22,课堂练习 例：一敞口烧瓶中盛有空气，欲使其量减少四分之一，需把温度从288K提高到多少？,解：由题意知，p、V恒定， 则依据 pV=nRT n1RT1 =n2RT2 n1/n2=T2/T1 4/3= T2/288K T2=384K,2019/8/11,23,1.2 气体混合物,组分气体：理想气体混合物（不发生反应）中每
9、一种气体叫做组分气体。 【O2 ;N2】 各组分气体的相对含量可用分压pB、分体积VB、摩尔分数xB、体积分数B等表示。,2019/8/11,24,分压：一定温度下，混合气体中的某种气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压力。,O2,N2,O2+N2,+,T、V、p总=p1+p2,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。 p=p1+p2+ 或p=pB Dalton分压定律,T、V、p1,T、V、p2,2019/8/11,25,分压定律,XB:摩尔分数,2019/8/11,26,解：n(O2)=16g/32gmol-1=0.5mol p(O2)V=n(O2)RT p(O2)3.
10、0dm3=0.5mol8.314Jmol-1K-1300 p(O2)=4.16102(kPa) 同理：p(N2)=8.314102(kPa) p总=p(O2)+ p(N2)=12.48102(kpa),例：有一3.0dm3的容器，内盛16gO2，28gN2，求300K时N2，O2的分压及混合气体的总压。,2019/8/11,27,排水法收集的气体是含水蒸气的混合气体。 p气体p总p水 温度一定，水的分压（饱和蒸气压）为定值。 气液两相平衡时蒸气的分压即为该液体的饱和蒸气压。 例：p7 1-4,2019/8/11,28,据反应：XH2+2H2O=X（OH）2+2H2 生成0.0155mol的H2
11、需XH2为0.00775mol M（XH2）=W/n=42，M（X）=40g/mol CaH2,例：0.326gXH2 遇水生成X(OH)2和H2，在294K、1atm下收集得到0.384dm3H2，问XH2是什么氢化物？(294K水的饱和蒸气压是2.35kPa),解：所得H2的物质的量为,2019/8/11,29,1.4 真实气体,p,CO2,O2,H2,理想气体 pVm=RT,pVm,理想气体与实际气体产生偏差原因： 气体分子本身的体积 分子间力,2019/8/11,30,真实气体状态方程-van der Waals,a、b均为范德华常数，由实验确定。 a与分子间引力有关; b与分子自身体
12、积有关。,2019/8/11,31,小 结 1-1 理想气体气体状态方程 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体积可以忽略（具有质量的几何点）。 实际气体在低压和高温的条件下，接近理想气体。,2019/8/11,32,计算：pV=nRT ; 注意单位kPa(Pa)、m3(L)、8.314、K 标准条件(standard condition,或标准状况） 101.325kPa和273.15K（即0）-STP 1.2 气体混合物 分压：一定温度下，混合气体中的某种气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压强。 分压定律：pB=xBp总 p总=p1+p2+p3+pB,201
13、9/8/11,33,真实气体的 van der Waals,理想气体与实际气体产生偏差原因： 气体分子本身的体积 分子间力,2019/8/11,34,计算题应注意问题,1.解题步骤要完整：推导过程、计算公式、公式中带入数据和单位、计算结果； 2.数字间相乘用“”不用“”，23，不用2.3； 3.各字母标记的意义要注明。例p1(H2),p2(H2) 4.一个题中有效数字的位数尽量相同，用科学计数法。 作业：P19-20: 2、4、6,2019/8/11,35,课后作业,1.某气体化合物是氮的氧化物，其中含氮的质量分数是(N)=30.5%;某一容器中充有该氮氧化物的质量是4.107g,体积为0.500L，压力为202.65kPa,温度为0。试求 (1)标准状况下，该气体的密度；(2)该氧化物的相对分子质量Mr和化学式。 2.在容积为50.0L的容器中，充有140.0g的CO和20.0g的H2,温度为300K,试计算（1）CO与H2的分压；（2）混合气体的总压。,