不久前我写了一篇关于物质的量基本定义和摩尔质量相关内容的帖子,现在把后一段理想气体状态方程给补上,供准高一们自学时参考。
首先,什么是理想气体?
理想气体是一种理想化的模型,实际上并不存在。它相比实际的气体主要忽略了下面三个物理量:分子自身的体积、分子间的引力和斥力、分子与器壁的引力和斥力。换言之你可以把理想气体想象成一堆自由运动的小弹珠。
然后是克拉伯龙方程了,这是这部分的核心内容。
关于克拉伯龙方程,其实验和推导过程在高中并不重要,你只需要知道pV=nRT即可。其中p代表气体的压强,V是气体的体积,n为气体的物质的量,R为常数,T为气体的温度。这个等式的意义是:气体的压强与体积的乘积等于R倍的物质的量与温度的乘积。这个方程是本章所有问题的基础,遇到题目没有思路先写下这个方程然后标出已知量再说。
注解1:这个方程对于理想气体而言是严格成立的,对于类似于理想气体的气体(比如高温低压状态下的气体)是近似成立的,在高中我们将用它解决问题。
注解2:除了R是一个常数以外,剩下的四个量都是可以变化的。只要知道任意三个就可以求出剩下那个。
注解3:这个方程计算时必须统一单位,其中温度必须用K这个单位,切记!
我们看这个方程,如果令n等于1(也就是说有1mol的理想气体),再令T=273.15K,p=1atm(一个大气压,约101KPa),那么我就能够推测出这1mol气体的体积是一个定值,等于22.4L。这是一个很重要的结论。上述的1个大气压、273.15K的温度就是所谓的标准状况,简称标况。
看看这个结论吧,它是在说明这样一个事实:标况下1mol任何理想气体所占的体积是22.4L,那么理想气体的摩尔体积就是22.4L/mol。我们在处理真实气体时往往按照理想气体处理,所以可以近似认为1mol气体在标况下所占的体积就是22.4L。
注解1:不要拿来1mol气体就说它的体积是22.4L,要看清是不是标况下,切记!
注解2:此结论只适用于气体,不适用于固体。不开玩笑,说经常有这样的题目,说标况下1mol SO3 体积是22.4L,这是错误的,因为SO3在0摄氏度时是固体。
注解3:不管怎们摆弄这些气体,不管是加压还是加热,只要不漏气气体的质量就是一定的,气体的物质的量也是一定的,这一点很容易出题。
这一部分比较难,陷阱很多,不要着急,慢慢来。最后赠送一道小题:
下列说法正确的是:
A、标况下44.8L H20 含有4NA 氢原子。
B、标况下80 g SO3 含有3mol 氧原子。
C、将某理想气体的压强减小为原来的1/2,升温到原来的2倍,则该气体的密度变为原来的4倍。
D、理想气体可以被液化。
解答:B 。
A项标况下的水是液体。B项80g SO3 就是1mol,跟其状态无关,所以含有3mol氧原子。C项根据克拉伯龙方程,体积变为原来的4倍,质量不变,密度应为1/4。D项理想气体永远满足克拉伯龙方程,所以体积可以无限小,不存在液化一说。
首先,什么是理想气体?
理想气体是一种理想化的模型,实际上并不存在。它相比实际的气体主要忽略了下面三个物理量:分子自身的体积、分子间的引力和斥力、分子与器壁的引力和斥力。换言之你可以把理想气体想象成一堆自由运动的小弹珠。
然后是克拉伯龙方程了,这是这部分的核心内容。
关于克拉伯龙方程,其实验和推导过程在高中并不重要,你只需要知道pV=nRT即可。其中p代表气体的压强,V是气体的体积,n为气体的物质的量,R为常数,T为气体的温度。这个等式的意义是:气体的压强与体积的乘积等于R倍的物质的量与温度的乘积。这个方程是本章所有问题的基础,遇到题目没有思路先写下这个方程然后标出已知量再说。
注解1:这个方程对于理想气体而言是严格成立的,对于类似于理想气体的气体(比如高温低压状态下的气体)是近似成立的,在高中我们将用它解决问题。
注解2:除了R是一个常数以外,剩下的四个量都是可以变化的。只要知道任意三个就可以求出剩下那个。
注解3:这个方程计算时必须统一单位,其中温度必须用K这个单位,切记!
我们看这个方程,如果令n等于1(也就是说有1mol的理想气体),再令T=273.15K,p=1atm(一个大气压,约101KPa),那么我就能够推测出这1mol气体的体积是一个定值,等于22.4L。这是一个很重要的结论。上述的1个大气压、273.15K的温度就是所谓的标准状况,简称标况。
看看这个结论吧,它是在说明这样一个事实:标况下1mol任何理想气体所占的体积是22.4L,那么理想气体的摩尔体积就是22.4L/mol。我们在处理真实气体时往往按照理想气体处理,所以可以近似认为1mol气体在标况下所占的体积就是22.4L。
注解1:不要拿来1mol气体就说它的体积是22.4L,要看清是不是标况下,切记!
注解2:此结论只适用于气体,不适用于固体。不开玩笑,说经常有这样的题目,说标况下1mol SO3 体积是22.4L,这是错误的,因为SO3在0摄氏度时是固体。
注解3:不管怎们摆弄这些气体,不管是加压还是加热,只要不漏气气体的质量就是一定的,气体的物质的量也是一定的,这一点很容易出题。
这一部分比较难,陷阱很多,不要着急,慢慢来。最后赠送一道小题:
下列说法正确的是:
A、标况下44.8L H20 含有4NA 氢原子。
B、标况下80 g SO3 含有3mol 氧原子。
C、将某理想气体的压强减小为原来的1/2,升温到原来的2倍,则该气体的密度变为原来的4倍。
D、理想气体可以被液化。
解答:B 。
A项标况下的水是液体。B项80g SO3 就是1mol,跟其状态无关,所以含有3mol氧原子。C项根据克拉伯龙方程,体积变为原来的4倍,质量不变,密度应为1/4。D项理想气体永远满足克拉伯龙方程,所以体积可以无限小,不存在液化一说。



