§3-1 理想气体状态方程式
教学目的:掌握理想气体方程及分压定律。
教学过程:
[课题引出]影响气体的性质的主要是压力(p)、体积(V)、温度(T)和物质的量(n)。用一公式将其联系在一起——理想气体方程
[板] pV = nRT
式中p —— 气体压力,Pa(帕);
V —— 气体体积,m3(立方米);
n —— 气体物质的量,mol(摩尔);
T —— 气体的热力学温度,K(开);
R —— 摩尔气体常数,8.314 J· mol-1 · K-1;
m —— 理想气体物质的质量;
M ——理想气体物质的摩尔质量。
例1在容积为20.0L的真空钢瓶内充入氢气,当温度为293.15K时,测得瓶内气体的压强为1.013×107 Pa,试计算钢瓶内氢气的质量。
解: 由于
所以
§3-2气体分压定律
[课题引出] 实际生活和工业生产中所遇到的气体大多为混合气体。
[板]一、道尔顿分压定律
道尔顿的气体分压定律,写成数学式是:
p总= p1 +p2 +p3 + …
二、分压计算公式
[推导]根据理想气体状态方程式,有下列关系式:
piV总= niRT (3-4)
混合气体的状态方程可写成:
p总V总= nRT (3-5)
用式(3-4)除以式(3-5)得到:
pi/p总= ni/n (3-6)
用xi表示ni/n,xi称为混合气体中某气体的摩尔分数,则式(3-6)可以写成:
pi = xi p总 (3-7)
或 pi=(ni /n)p总 (3-8)
例3在体积为0.50L的烧瓶中充满NO和O2混合气体,温度为298K,压强为1.23×105Pa。反应一段时间后,瓶内总压变为8.3×104Pa。求生成NO2的质量。
解: 反应后气体的物质的量为
反应前气体的物质的量为
设反应生成xmolNO2气体,由反应式
可知:生成xmol的NO2需消耗0.5xmol的O2和xmol的NO,共消耗反应物的物质的量为
x+0.5x=1.5x(mol)
x=0.016(mol)
则生成NO2的质量为0.016×46=0.74(g)。
例2有一个3.0L的容器,内盛16g氧气,28g氮气,1g氢气,20g氩气,求300K时氮气、氧气、氢气、氩气的分压及混合气体的总压。