第1章 气体、液体和溶液的性质
1.1 复习笔记
一、气体的性质
1.理想气体
理想气体必须符合两个条件:
(2)气体分子本身所占的体积远小于气体的体积。即气体分子之间作用力可以忽略,分子本身的大小可以忽略。
2.理想气体定律
(1)波义耳定律
在温度和气体的量恒定时,气体的压力与体积的乘积是一个常数。可用代数式表示:
n,T不变时,pV=C(常数)或者
①
(2)查理定律
在气体的物质的量和压力不变时,气体的体积与温度成正比。必须说明的是,此温度要用开尔文温标,它与摄氏温标有如下的关系:
查理定律可用代数式表示:
n,P不变时,
(常数)或者
②
(3)Avogadro假设
在同温同压下,相同体积的不同气体含有相同的粒子数。Avogadro假设可用代数式表示:
T,P不变时,
③
由①,②,③式可以联立成
即
,引入比例系数R,得
pV=nRT
该式为理想气体状态方程式。式中,R为通用气体常数,简称气体常数。
3.理想气体方程式的应用
一般情况下,在实验中确定温度和压力(只要是敞开体系,反应体系的压力与外界大气压相同),测得某气体的密度,就可以求得该气体的摩尔质量。
4.实际气体
(1)压缩因子Z
压缩因子Z表示实际气体的实验值与理想值的偏差。即
(2)气体的内聚力
力的类型与分子之间的距离有关。
①实验证明
a.两个氩原子核之间距离
时,f排斥起主要作用;
b.
时,f引力起主要作用;
c.
时,氩原子之间的作用忽略。
②复杂分子的作用
对复杂分子的作用,呈现出近程排斥,中程吸引,远程为零的规律性。
a.当排斥力起主要作用时,
,因为在排斥力的作用下,即使增大一定的压力,由于排斥力的抵抗,气体的体积也不会变小,所以V实际偏大,产生正偏差,故
;
b.当吸引力起主要作用时,
,由于分子之间存在的吸引力,使分子对外界的压力变小,所以P实际偏小,产生负偏差,故
(4)修正的气态方程式
式中,a,b称为van der Waals常数,由实验确定。
与
相比:
①
,n为摩尔数,b为修正体积的常数,其含义为每摩尔分子自身占有的体积,所以v实-nb表示扣除了气体分子自身体积的空间体积,即为Vid。
②
,实际气体压力降低的因素:a.由于分子内存在相互作用,分子对器壁的碰撞次数减少,而碰撞次数与分子的密度(n/V)成正比;b.分子对器壁碰撞的能量减少,它也正比于n/V,所以压力降低正比于n2/V2,即
(5)分子运动论基本假设
①物质由分子、原子或离子所组成。同一化学性质的物质,其粒子的大小、形状和作用是一样的。
②分子作不规则运动,并均匀分布于整个容器空间。无规则的分子运动不作功,没有能量损失。体系的温度不会自动降低。
5.道尔顿分压定律
(1)道尔顿分压定律
在温度和体积恒定时,混合气体的总压力等于各组分气体单独存在时的压力之和。即在理想气体混合物中,各组分气体的分压(pi)等于总压(p总)乘以该组分的摩尔分数(xi)。
,xi为第i组分的摩尔分数
即pi=xip总
(2)阿玛加分体积定律
①阿玛加分体积是指混合气体中某组分i单独存在,并且同混合气体的温度,压强相同时,所具有的体积Vi。用图表示为:
图1-1
②混合气体的总体积是同温同压下各组分分体积之和。
由理想气体状态方程式推导如下: