治疗白癜风最专业的医院 http://pf.39.net/bdfyy/jdsb/180323/6122185.html一、气体
气体、液体和固体是物质存在的三种状态。气体的研究对化学学科的发展起过重大作用。气体与液体、固体相比较,具有两个明显特点。
1、扩散性
当把一定量的气体充入真空容器时,它会迅速充满整个容器空间,而且均匀分布,少量气体可以充满很大的容器,不同种的气体可以以任意比例均匀混合。
2、可压缩性
当对气体加压时,气体体积缩小,原来占有体积较大的气体,可以压缩到体积较小的容器中。
二、理想气体
如果有这样一种气体:它的分子只有位置而无体积,且分子之间没有作用力,这种气体称之为理想气体。当然它在实际中是不存在的。实际气体分子本身占有一定的体积,分子之间也有吸引力。但在低压和高温条件下,气体分子本身所占的体积和分子间的吸引力均可以忽略,此时的实际气体即可看做理想气体。
三、理想气体定律
1、理想气体状态方程
将在高温低压下得到的波义耳定律、查理定理和阿佛加德罗定律合并,便可组成一个方程:
pV=nRT(1-1)
这就是理想气体状态方程。
式中p是气体压力,V是气体体积,n是气体物质的量,T是气体的绝对温度(热力学温度,即摄氏度数+),R是气体通用常数。
在国际单位制中,它们的关系如下表:
表1-1R的单位和值
D为第一种气体对第二种气体的相对密度
2、气体分压定律和分体积定律
(1)气体分压定律
当研究对象不是纯气体,而是多组分的混合气体时,由于气体具有均匀扩散而占有容器全部空间的特点,无论是对混合气,还是混合气中的每一组分,均可按照理想气体状态方程式进行计算。
当一个体积为V的容器,盛有A、B、C三种气体,其物质的量分别为nA、nB、nC,每种气体具有的分压分别是pA、pB、pC,则混合气的总物质的量为:
n=nA+nB+nC
混合气的总压为:p=pA+pB+pC
在一定温度下,混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和。这就是道尔顿分压定律。
计算混合气各组分的分压有两种方法。
①根据理想气态方程计算
在一定体积的容器中的混合气体
pV=nRT
混合气中各组分的分压,就是该组分单独占据总体积时所产生的压力,其分压数值也可以根据理想气态方程式求出:
pAV=nART
pBV=nBRT
pCV=nCRT
②根据摩尔分数计算:
摩尔分数(XA)为混合气中某组分A的物质的量与混合气的总的物质的量之比
混合气体中某组分的分压等于总压与摩尔分数的乘积
(2)气体分体积定律
在相同的温度和压强下,混合气的总体积(V)等于组成混合气的各组分的分体积之和:V=VA+VB+VC
这个定律叫气体分体积定律。
根据混合物中各组分的摩尔分数等于体积分数,可以计算出混合气中各组分的分体积
四、实际气体状态方程
理想气体定律是从实验中总结出来的,并得到了理论上的解释。但应用实际气体时,它只有一定的适用范围(高温低压),超出这个范围就有偏差,必须加以修正。
对于实际气体的实验值与理想值的偏差,我们常用压缩系数Z来表示
出现这种偏差,是由于实际气体分子本身的体积不容忽视,那么实测体积总是大于理想状态体积(实际上分子之间也不可能没有吸引力(内聚力P),这种吸引力使气体对器壁碰撞产生的压力减小,使实测压力要比理想状态压力小
既与容器内部的分子数目成正比,又与近壁分子数目成正比。这两种分子数目又都与气体的密度成正比
注意,上式中p、V、T都是实测值;a和b都是气体种类有关的特性常数,统称为范德华常数。(1-17)式称为范德华方程。它是从事化工设计必不可少的依据。
五、气体相对分子质量测定原理
1、气体相对分子质量测定
一定温度和压强下,只要测出某气体的密度,就可以确定它的相对分子质量。
2、气体精确相对分子质量测定
p值如下表:
从表中数据可以看到,压力越大,p越大,不是常数。因为压力越大,气体分子间的吸引力越大,分子本身的体积也不能忽略,因而就不能用理想气体状态方程来描述了