无机化学上册：第二章-物质的状态

第二章物质的状态任课教师：陆晓晶专业：09级材料化学时间：2009.9.23地点：教学楼1302教室无机化学（Ⅰ）安徽师范大学化学与材料科学学院PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion本章要求：1.掌握理想气体的状态方程2.掌握混合气体分压定律第二章物质的状态3.掌握气体扩散定律重点：理想气体的状态方程和道尔顿分压定律及其应用。分压的计算。难点：分压概念的理解、掌握和应用PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion第二章物质的状态等离子体（Plasma）物质存在的三种状态物质存在的三种状态固态（solid）液态（liquid）气态（gas）液晶PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion液晶：有些物质在由晶体向液体的转变过程中，要经历一种各向异性的液态，这种状态的物质叫液晶。1888年，奥地利科学家莱尼茨尔发现胆甾醇脂在某温度范围内呈白色浑浊液，并发出多彩美丽的珍珠光泽。液晶具有液体的流动性和晶体的有序排列、各向异性的特点，从而具有特别的光、电、磁特性。等离子体：升高温度，气体分子会分裂变成独立的原子，再升高温度，原子会发生电离产生带正电荷的原子核（离子）和带负电荷的电子，当这种电离过程频繁发生时，使电子和离子的数值达到一定浓度时，物质的状态发生根本的变化。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion第一节气体一、理想气体的状态方程2.理想气体Æ只有位置、不占体积，具有质量的几何点）（分子体积与气体体积相比，可以忽略不计）Æ分子间无相互作用力Æ分子之间及分子与器壁间发生的碰撞不造成动能损失3.实际气体高温、低压1.气体的特性：扩散性和压缩性PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion∝1pV∝TCharles－Gay∙Lussac定律V∝nAvogadro定律V∝nTpPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion理想气体状态方程式（p，V，T）pV=nRT物理量国际单位制p（压力）PaV（体积）m3n（物质的量）molT（温度单位）KR（气体摩尔常数）R=8.314Pa·m3·mol-1·K-1(或J·mol-1·K-1)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion=nRT＝(m/M)RT(n=m/M)ρ=m/Vp(m/ρ)=nRTρ=pm/nRTM=m/nÆ求摩尔质量MÆ求密度（ρ)ρ=(pM)/(RT)M=mRT/pVPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion℃和98.7kPa下，0.4L某气体的质量为0.842g，求该气体的相对分子质量？解：M=———mRTpV=——————————————0.842g×8.314Pa·m3·mol-1·K-1×293K9.87×104Pa×4×10-4m3=51.95(g·mol-1)答:该气体的相对分子质量为51.95。思考：这题对你有何启发？仅仅是数学计算么？PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion总？n1n2n总？p1p2+恒温下V1V2V总？混合ABPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion=n总RT=(n1+n2)RT=n1RT+n2RT=pAV+pBV=(pA+pB)Vp总=pA+pBPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion二、道尔顿气体分压定律1.在相同温度下，混合气体的总压等于各组分气体分压之和。分压：在同一温度下，混合气体中的某组分气体单独占有整个混合气体的体积时所呈现的压强。p总=p1+p2+p3+...+pip总=∑piPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion、证明：当T一定时，，设有i种气体混合在体积为V的容器内，若各组分气体均为理想气体，则p总V=n总RT=(n1+n2+……+ni)RT=n1RT+n2RT+……niRT=p1V+p2V+……+piV=(p1+p2+……+pi)Vp总=∑pi=p1+p2+……+pip总V=n总RTpiV=niRT——=——pip总nin总pi=p总nin总——PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion=nin总——定义：摩尔分数pi=p总xi1=∑xi=x1+x2+……+xi结论：组分气体的分压与xi成正比PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion时，将压力为200kPa的氮气0.2L和100kPa的氧气0.3L同时移入0.3L的真空容器中，问混合气体中各组分气体的分压和混合气体的总压各是多少？解:根据分压的定义来计算想一想：能否用其他方法求得？想一想：能否用其他方法求得？p=RT=p1=200kPa×——=133.3kPa0.3L0.2LN2nN2V总V总V1p=RT=p2=100kPa×——=100kPa0.3L0.3LO2V总nO2V总V2p总＝p+p=133.3+100=233.3(kPa)N2O2PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion解:根据分压定律来计算p＝p总－p=95.6-2.81=92.79(kPa)N2H2O利用干燥前后的n不变来计算Vp=p总N2V总N2N2V=V总=92.79×0.0575/95.6＝0.0558(L)p总N2p答:①N2的分压为92.79kPa②干燥后N2的体积为0.0558L例3、由NH4NO2分解制N2，在296K，95.6kPa下，用排水法收集到0.0575LN2,计算①N2的分压②干燥后N2的体积（已知296K时水的饱和蒸气压为2.81kPa）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion——=——u1u2r2r1Öu气体的扩散速度ρ密度•内容：同温同压下，气体的扩散速度与其密度的平方根成反比（1831年，英国物理学家格拉罕姆（Graham））三、气体扩散定律PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion＝·mRTVp同温同压下，气体的扩散速度与其相对分子质量的平方根成反比。ABBAuu=ρρ()()rBABrAMMmm=Mr＝·RTρpPDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion例题：P22例2－8v生成白烟后会有什么现象？Questionv按题目要求先算出白烟出现的位置。v如何保证白烟的位置与计算结果符合？v扩散的时间可以预测么？PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion备注：•§2－1中1－2，1－3，1－4，1－5自学；•§2－2自学；•§2－3希望同学先自学一下，有关知识在第四章中讲到四种晶体时会讲到。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion作业：P44-451，2，3，8，10不用抄题，写清题号即可。PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion反应的方向——指定条件下，正反应能否自发进行；3.反应过程的能量变化——放热？吸热？2.反应的限度——如果能，正反应能进行到什么程度4.反应的机理——反应的历程5.反应的速率——反应的快慢N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion热力学第一定律（能量守恒与转化定律）——自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，在转化中能量的总数量不变。或第一类永动机是不可能造成的。(1884年，迈尔)热力学第二定律——凡是自发过程都是不可逆的，而且一切不可逆过程都可以与热功交换的不可逆相联系。或第二类永动机是不可能造成的。克劳修斯：不可能把热从低温物体转到高温物体而不引起其他变化。开尔文：不可能从单一热源取出热使之完全变为功而不发生其他变化。热力学第三定律——绝对零度不可达到但可以无限趋近。（1906年，能斯特提出，普朗克和路易斯改进）PDFcreatedwithpdfFactoryProtrialversion