Chương 1: Khí
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
1-1 Áp suất của chất khí
Force
P =




Area
1.00 atm
760 mm Hg
1.01325 bar
760 torr
Force (N)
P (Pa) =
Area (m2)
Điều kiện tiêu chuẩn:
P = 1 atm = 760 mm Hg
T = 0°C
= 273.15 K
1-2 Các định luật cơ bản của chất khí
• Boyle 1662
(Nhiệt độ không đổi)
1
P~
V
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
PV = constant
VD (Boyle)
Relating Gas Volume and Pressure – Boyle’s Law.
P1V1 = P2V2
P1V1
= 694 L
V2 =
P2
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Vtank = 644 L
1-2 Các định luật cơ bản của chất khí
(Áp suất không đổi)
Charles 1787
Gay-Lussac 1802
V~T
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
V=bT
1-2 Các định luật cơ bản của chất khí
• Avogadro 1811: trang 8
Ở cùng đk nhiệt độ và áp suất, những thể tích bằng
nhau của các khí đều chứa cùng một số phân tử
V~n
hay
V=cn
Đk tiêu chuẩn: 1 mol khí = 22.4 L khí
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
1-2 Các định luật cơ bản của chất khí
• Boyle’s law
V ~ 1/P
• Charles’s law
V~T
• Avogadro’s law V ~ n
nT
V~
P
Phương trình trạng thái khí lý tưởng:
PV = nRT
Khí lý tưởng (Trạng thái lý tưởng đạt được khi áp suất giảm đến
mức các phân tử khí ở xa nhau và lực hút giữa chúng tiến đến 0)
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Hằng số khí
PV = nRT
PV
R=
nT
= 0.082057 L atm mol-1 K-1
= 8.3145 J mol-1 K-1
= 1.987 cal mol-1 K-1
= 62400 ml mmHg/mol-1 K-1
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Vận dụng
VD 1:
Determining a Molar Mass with the Ideal Gas Equation.
Polypropylene is an important commercial chemical. It is used
in the synthesis of other organic chemicals and in plastics
production. A glass vessel weighs 40.1305 g when clean, dry
and evacuated; it weighs 138.2410 when filled with water at
25°C (δ=0.9970 g cm-3) and 40.2959 g when filled with
propylene gas at 740.3 mm Hg and 24.0°C. What is the molar
mass of propylene?
Strategy:
Determine Vflask. Determine mgas. Use the Gas Equation.
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
HD
Determine Vflask:
Vflask = mH2O : dH2O = (138.2410 g – 40.1305 g) : (0.9970 g cm-3)
= 98.41 cm3 = 0.09841 L
Determine mgas:
mgas = mfilled - mempty = (40.2959 g – 40.1305 g)
= 0.1654 g
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Example 5-6
HD
Use the Gas Equation:
PV = nRT
M=
m
RT
PV =
M
m RT
M=
PV
(0.6145 g)(0.08206 L atm mol-1 K-1)(297.2 K)
(0.9741 atm)(0.09841 L)
M = 42.08 g/mol
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
VD 2:
Using the Ideal gas Equation in Reaction Stoichiometry
Calculations.
The decomposition of sodium azide, NaN3, at high temperatures
produces N2(g). Together with the necessary devices to initiate
the reaction and trap the sodium metal formed, this reaction is
used in air-bag safety systems. What volume of N2(g), measured
at 735 mm Hg and 26°C, is produced when 70.0 g NaN3 is
decomposed.
2 NaN3(s) → 2 Na(l) + 3 N2(g)
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Bài tập
1. Một lít khí C3H8 ở 180oC và 1 atm nặng bao nhiêu?
2. Tính khối lượng phân tử trung bình của không khí bão hòa hơi
nước ở 25oC và áp suất chung là 1 atm. Áp suất hơi nước ở nhiệt
độ đó là 23,7mmHg. Có thể coi không khí khô gồm 80% nitơ và
20% oxy theo thể tích.
3. Nếu áp suất khí quyển là 760mmHg và không khí chứa 0,046%
CO2 theo khối lượng thì trên 3,43km2 mặt đất có bao nhiêu tấn
CO2?
4. Hai bình A và B chứa đầy oxy và nitơ ở 25oC được nối với nhau
bằng một khóa.
Thể tích (ml)
Áp suất (atm)
A
O2
500
1
B
N2
1500
½
Tính:
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Bài tập
a) Áp suất chung
b) Áp suất riêng phần của mỗi khí sau khi mở vòi và khí được trộn
lẫn ở nhiệt độ không đổi (giả thiết khí lý tưởng)
c) Phần mol của O2 trong hỗn hợp cuối.
5. Trong thí nghiệm Maye, người ta làm bay hơi 0,2350g chất lỏng, thể
tích không khí bị đẩy ra được đo trên nước trong buret khí ở 23oC và
730mmHg là 40,2ml. Không khí trong buret bão hòa hơi nước, nên áp
suất chung cần trừ đi áp suất hơi nước là 21,0mmHg. Khối lượng phân
tử gam của hơi là bao nhiêu?
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Định luật Dalton
- Áp suất toàn phần của hỗn hợp khí bằng tổng các áp suất riêng
phần của các khí trong hỗn hợp
- Định luật Dalton chỉ đúng đối với khí lý tưởng
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Định luật Dalton
Ptot = Pa + Pb +…
Vtot = naRT/Pa
;
ntot = na + nb+…
Vtot = ntotRT/Ptot
na
naRT/Vtot
Pa
=
=
ntotRT/Vtot
ntot
Ptot
na
= a
ntot
- a là phần mol của khí A
- Tổng phần mol của tất cả các cấu tử bằng 1
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Vận dụng
Prentice-Hall © 2002
General Chemistry: Chapter 6
Slide 17 of 41
1-3 Xác định khối lượng phân tử của chất khí từ dữ liệu thưc nghiệm
Đối với khí lý tưởng:
Chất khí càng gần với khí lý tưởng khi P tiến đến 0. Do đó trong
trường hợp khí thực thì:
P 0
Xây dựng đồ thị phụ thuộc của d/P vào P
Ngoại suy đường thẳng cắt trục tung tại điểm ứng với giá trị d/P
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Bài tập
1. Khối lượng riêng của ammoniac (g/l) được xác định ở những áp
suất khác nhau, tại 0oC như sau:
0,77169 ở 1atm
0,51515 ở 2/3atm
0,38293 ở 1/2atm
0,25461 ở 1/3atm
Tính khối lượng phân tử của ammoniac?
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Vận dụng
Prentice-Hall © 2002
General Chemistry: Chapter 6
Slide 20 of 41
1-4 Khí thực
• PV/nRT = 1
• Deviations occur for real gases.
– PV/nRT > 1 - molecular volume is significant.
– PV/nRT < 1 – intermolecular forces of attraction.
Van der Waals Equation:
a: là hằng số đặc trưng cho tương tác giữa các phân tử
b: là hằng số đặc trưng cho kích thước của các phân tử
Bài tập
1. Tính thể tích của một mol metan ở 0oC và 50atm
a) Dùng phương trình trạng thái khí lý tưởng
b) Phương trình Vander waals
2. Dùng phương trình Vander waals, tính áp suất gây ra bởi 1 mol
cacbon đioxit ở 0oC và trong các thể tích:
a) 1,00lít
b) 0,05lít
c) Lặp lại việc tính toán đối với 100oC và 0,05 lít.
Hóa Đại Cương 2- Chương 1
Vận dụng
Prentice-Hall © 2002
General Chemistry: Chapter 6
Slide 23 of 41
Real Gases