大学无机化学课件

大学无机化学课件 本文由zyd6891贡献 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 化学与化工学院 自我介绍 邢彦军 副教授，留德博士后 化学与化工学院无机化学教研室 Tel: 67792308 (松江校区) e-mail: xingyj@21cn.com 化学与化工学院 高中化学与大学化学 物质结构基础 知道原子核外电子的能量是量子化的，了解原子 核外电子的排布规律。 能结合有关数据和实验事实认识元素周期律，了 解原子结构与元素性质的关系。 能描述元素周期表的结构，知道金属、非金属在 元素周期表中的位置及其性质的递变规律。 认识化学键的涵义，知道阴、阳离子间可形成离 子键，原子之间可形成共价键。 运用模型了解碳 的成键特征，描述有机化合物的 结构特点。 化学与化工学院 课程目标 了解当代化学学科的主要思想方法 了解当代化学学科的主要领域中基本原理 和基础知识 了解当代化学学科发展的大致情况和主要 方向 接触化学领域的丰富资料 在化学世界中获得启发和灵感 化学与化工学院 要求 预习 上课注意听讲 (内容侧重理论，比 较抽象，与具体专业联系不密切 ) 抓住重点 课后复习和作业 可随时提出要求和建议 讲课进度和速度 化学与化工学院 作业 每次布置5道题(左右)，每次记分10分 每次作业所有同学都要做 按照教务处规定，每次改一半同学的作业， 另一半同学参考其他同学的作业 每次作业发回后，进行习题讲解 学期中有 1~2 次习题练习 化学与化工学院 考试成绩 平时成绩 (20,) 不缺课，迟到，早退 上课认真听讲 上课回答问题 课后习题(严禁互相抄袭) 期末考试成绩 化学与化工学院 (80,) 相关参考教材 无机化学(第四版)，武汉大学主编，高等 教育出版社出版 无机化学(上册，第四版)，北京师范大学 编著，高等教育出版社出版 无机化学习题精解，竺际舜主编，科学出版 社出版 2001.09 普通化学原理，华彤文等编，北京大学出版 社 化学与化工学院 化学是什么? 化学是什么? 研究物质的形成、结构与性质和变化的科学 核心与特征:合成新物质 物质的组成与结 构 物质的性质与变化 为什么是这种结构，为何发生这种变化 化学与化工学院 化学在社会发展中的作用和地位 化学与化工学院 化学的边缘学科 化学与化工学院 化学的分支 无机化学:除碳氢化物及衍生物之外，研究元素、 单质和无机化合物的来源、制备、结构、性质、变 化和应用 分析化学:根据化学和物理原理，应用、研究和改 进测定物质化学成分或组成的方法 有机化学:碳化学，研究有机化合物的来源、制备、 结构、性质、反应 、应用以及有关理论 物理化学:应用物理学原理和方法研究物质的化学 变化 高分子化学: 高分子化学研究高分子化合物的结构、 性能、合成方法、反应机理和高分子溶液性质等 化学与化工学院 《无机化学》课程的主要内容 无机化学》 物质的形 态与结构 气液固体 原子结构 分子结构 晶体结构 物质的变 化规律 化学热力学 化学动力学 酸碱平衡 沉淀平衡 氧化还原 络合平衡 物质的制 备与性质 元素通论 s,ds区元素 p区元素 d区元素 f区元素 定性分析 化学与化工学院 1 物质的量 七个国际单位制中的一个基本物理量 描述物质性质 基本单位――摩尔(mol) 摩尔是一系统的物质的量，该系统中所含的微粒 (基本原体)的数目与12克碳( 12 C )的原子数目相 6 同，则这个系统物质的量为1摩尔。 使用摩尔时，应指明微粒类型，它可以是原子、 分子、离子、电子以及其它粒子，或这些粒子的 特定组合 阿佛加德罗常数(NA): 6.022×1023 化学与化工学院 物质的量 物质的质量 =物质的量 摩尔质量 摩尔质量--1摩尔物质的质量 --1 氢原子(H) 的摩尔质量: 1g/mol 氧原子(O)的摩尔质量: 16g/mol 钠原子(Na)的摩尔质量:23g/mol NaOH分子的摩尔质量: 23+16+1=40g/mol 化学与化工学院 2相 物质的聚集状态:物质在一定的温度和压力条件下所处 的相对稳定的状态，简称物态。 固 液 气 等离子态 相:物理性质和化学性质完全相同的部分。 单相体系:只有一个相的体系，也叫均匀系。 纯液态 纯固态 纯气态 互溶的两种或多种液相(气相) 多相体系:两个或两个以上相的体系，也叫不均匀系。 相与相之间有明确的界面。 固+气(液) 液+气 不互溶的两液相 固1+固2 碳:金刚石、石墨、C60 化学与化工学院 3 热力学温标 威廉?汤姆生 (开尔文爵士) William Thomson 1824-1907，英国 热力学温度:T T= t + T0 (T0=273.15K) 化学与化工学院 三种温度表示 化学与化工学院 第一章 物质的状态 化学与化工学院 气体 气体的最基本特征: 具有扩散性和可压缩性。 人们将符合理想气体状态方程式的气体， 称 为理想气体。 理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分 子本身的体积相对于气体所占有体积完全可 以忽略。 化学与化工学院 理想气体状态方程 (1) 波义尔定律:当n和T一定时，气体的V与p成 反比 V ? 1/p (1) 查理-盖吕萨克定律: n和p一定时，V与T成 正比 V?T (2) 阿佛加德罗定律:p与T一定时，V和n成正比 V?n (3) 化学与化工学院 理想气体状态方程 (2) 理想气体状态方程描述理想气体的T,p,V和物 质的量 n 之间的关系。即 pV=nRT 在SI制中，p的单位是Pa，V的单位是m3，T的单位是K，n的 单位是mol;R是摩 尔气体常数，R的数值和单位与p,V,T 的单 位有关，在SI制中，R = 8.314 J?K-1?mol-1。 严格遵守理想气体状态方程的气体称为理想 气体。 化学与化工学院 理想气体状态方程式的应用 计算p，V，T，n四个物理量之一。 pV=nRT 用于温度不太低，压力不太高的真实气体。 气体摩尔质量的计算 m mRT pV = nRT ? pV = RT ? M = m M pV n= M 气体密度的计算 mRT M = pV 化学与化工学院 ρ= M = m V ρ RT Mp ?ρ= p RT 示例 304mL的某气体在25?C和压力为9.93×104Pa时质量为 0.780克，求该气体的相对分子质量。 解:将题中各数据代入下式，R的数值为8.314 J?K1?mol-1，则 mRT 0.780×8.314× (273 + 25) M= = = 64.0g ? mol ?1 4 ?6 pV 9.93×10 ×304×10 所以该气体的相对分子质量为64.0。 化学与化工学院 分压 组分气体: 理想气体混合物中每一种气体 分压: 组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同 体积时所产生的压力 nB RT pB = V 化学与化工学院 分压定律 某一组分气体在气体混合物中产生的分压等于它单 独占有整个容器时所产生的压力，而气体混合物的 总压力等于其中格组分气体的分压之和。 p = p1 + p2 + ??? 或 p= ? B ?p n1 R T n2 R T p1 = , p2 = , ??? V V n1 R T n2 R T RT p = + + ? ? ? = ( n1 + n 2 + ? ? ? ) V V V n = n1 + n 2 + ? ? ? 化学与化工学院 分压的求解 等温等容下: nBRT nRT pB = nB = x pB = p= B V V p n nB pB = p = xB p n χ 音:chi 喜 化学与化工学院 例题 某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的混合物。 取样分析后，其中 n(NH3)=0.320mol， n(O2)=0.180mol， n(N2)=0.700mol， 混合气体的总压 p=133.0kPa。 试计算各组分气体的 分压。 化学与化工学院 解答 混合气体总的摩尔数为: n= n(NH3) + n(O2) + n(N2) = 1.200mol 将数据代入分压计算 ，则 n( NH3 ) 0.320 ×133.0 kPa = 35.5 kPa p(NH3 ) = p= n 1.200 n(O2 ) 0.180 ×35.5 kPa = 20.0 kPa p(O2 ) = p( NH3 ) = n( NH3 ) 0.320 p(N2 )= p - p(NH3 ) - p(O2 ) = (133.0-35.5-20.0) kPa =77.5 kPa 化学与化工学院 例题 可以用亚硝酸铵受热分解的方法制取纯氮气。 反应如下: NH4NO2(s) ? 2H2O(g) + N2(g) 如果在19?C、97.8kPa下，以排水集气法在水 面上收集到的氮气体积为4.16L， 计算消耗掉 的亚硝酸铵的质量。 化学与化工学院 化学与化工学院 解答 解: T = (273+19)K = 292K p= 97.8kPa V= 4.16L p(H2O) = 2.20kPa Mr (NH4NO2) = 64.04 (97.8 ? 2.20)kPa × 4.16L n(N2 ) = =0.164mol -1 -1 8.314J ? K ? mol × 292K NH4NO2(s) ? 2H2O(g) + N2(g) 64.04g m(NH4NO2) 64.04g × 0.164mol m(NH 4 NO 2 ) = =10.5g 1mol 1mol 0.164mol 化学与化工学院 分体积定律 分体积:混合气体中某一组分B的分体积VB是该组份 单独存在并具有与混合气体相 同温度和压力时所占 有的体积。 V = V1 + V2 + ??? 或 V = ?VB nB RT VB = p n1 RT n2 RT V= + + L = ( n1 + n2 + L) RT = nRT p p p p 化学与化工学院 分体积的求解 体积的求解 等温等压下: nBRT nRT VB = nB = pB = x =? VB = V= B B p p V n p nB VB = V =?BV pB =?B p n 音:phi 化学与化工学院 气体分子运动论 气体由极小的分子组成，每个分子的直径 和分子间的距离相比可忽略不计; 气体分子间相互作用小，分子运动与其他 分子无关，是独立运动; 气体分子以不同速度不断地做无序直线运 动。运动中分子相互碰撞，并连续撞击容 器壁而产生压力。假设所有碰撞均为弹性 碰撞，没有能量损失; 气体分子的平均动能 (1/2mυ2)与气体的绝对 温度成正比。 化学与化工学院 分子速率分布曲线 一定温度下，在一定速率范围内的分子数是一定的， 分子按速率的不同进行一定的分布 化学与化工学院 溶液 (p10) 溶液-- 一种物质以分子或离子状态分散于 另一种物质中得到的分散体系 溶质-- 组成溶液的物质中量少的种类 溶剂-- 组成溶液的物质中量多的种类 水溶液:以水为溶剂 溶液 非水溶液:以除水外的物质为溶剂 化学与化工学院 溶液的浓度 质量百分比浓度 ωB = mB/m = mB/(mB+mA) 以溶质(B)的质量在全部溶液的质量中占有的百分比 质量摩尔浓度 bB = nB/mA 溶质(B)的物质的量与溶剂(A)的质量的比值 物质的量分数(摩尔分数) χ= nB/(nB+nA) 溶质(B)的物质的量占全部溶液的物质的量的分数 物质的量浓度 cB = nB/V 溶质的物质的量除以溶液的总体积 单位:mol?m-3, mol?dm-3, mol?L-1 化学与化工学院 1