张祖德无机化学修订版笔记和考研真题详解

　　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：
　　（1）气体分子之间的作用力很微弱，一般可以忽略；
　　（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
　　气体的内聚力是指实际气体分子之间存在的吸引力。
　　（3）实际气体分子之间的相互作用
　　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。
　　③气体分子对器壁的碰撞是弹性碰撞，即碰撞前后总动量不变。
　　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：
　　根据道尔顿分压定律和阿玛加分体积定律，混合气体的理想气体方程式可表示为：