在第一章 气体与热化学方程式 在常温下,物质通常以三种不同的聚集状态存在,即气体、液体和固体。物质的每一种聚集状态有各自的特征。在这一章我们主要介绍气体。 1.1气体 气体是物质存在的一种形态,没有固定的形状和体积,能自发在充满任何容器。气体分子间的距离较大,所以容易压缩。气体的体积不仅受压力影响,同时还与温度、气体的物质的量有关。通常用气体状态方程式来反映这四个物理量之间的关系。 1.理想气体状态方程 在压力不太高和温度不太低时,气体的体积、压力和温度之间具有下列关系: pV= nRT (1—1) 式中:p——压力,Pa; V——体积,m3; n——物质的量,mol; R——热力学温度,K; T——摩尔气体常数,又称气体常数。 该式称为理想气体状态方程式。我们把在任何压力和温度下都能严格地遵守有关气体基本定律的气体称为理想气体。理想气体状态方程式表明了气体的p、V、T、n四个量之间的关系,一旦任意给定了其中三个量,则第四个量就不能是任意的,而只能取按式(1—1)决定的惟一的数值。 物质的量n与质量m、摩尔质量M的关系为  则式(1—1)可变换成  (1—2) 结合密度的定义,则式(1—1)可以变换为  (1—3) 它反映了理想气体密度随T、p变化的规律。 在标准状况下,1mol气体的体积,代入式(1—1)得  R的数值与气体的种类无关,所以也称能用气体常数。 例1-1:一个体积为40.0dm3的氮气钢瓶,在25℃时,使用前压力为12.5Mpa。求钢瓶压力降为10.0 Mpa时所用去的氮气质量。 解:作用前钢瓶中N2的物质的量为  作用后钢瓶中的N2的物质的量为  则所用氮气的质量为  理想气体实际上是一个科学的抽象的概念,客观上并不存在理想气体,它只能看作是实际气体在压力很低时的一种极限情况。从微观的角度看,理想气体的模型把气体分子看作本身无体积且分子间无作用力。当压力很低时,实际气体体积中所含气体分子的数目很少,分子间距离很大,彼此的引力可忽略不计,实际气体就拉近理想气体。由于理想气体反映了实际气体在低压下的共性,所遵循的规律及表示这些规律的数学公式都比较简单,且容易获得,所以引入理想气体这样一个概念非常重要。 在常温常压下,一般的实际气体可用理想气体状态方程式(1—1)进行计算。在低温或高压时同,由于实际气体与理想气体有较大差别,将式(1—1)加以修正就行了。用这种方法来解决实际气体的问题要简单的多。 2.道尔顿分压定律 在生产和科学实验中,实际遇到的气体,大多数是由几种气体组成的气体混合物。如果混合气体的各组分之间不发生反应,则在高温低压下,可将其看作理想气体混合物。混合后的气体作不一个整体,仍符合理想气体定律。 气体具有扩散性。在混合气体中,每一组分气体总是均匀地充满整个容器,对容器内壁产生压力,并且互不干扰,就如各自单独存在一样。在相同温度下,各组分气体占有与混合气体相同体积时,所产生的压力叫做该气体的分压。1801年,英国科学家道尔顿(J.Dalton)从大量实验中总结出组分气体的分压与混合气体总压之间的关系,这就是著名的道尔顿分压定律。分压定律有如下两种表示形式: 第一种表示形式:混合气体中各组分气体的分压之和等于该气体的总压力。例