大学无机化学课件

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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@https://www.360docs.net/doc/4818383795.html,
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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。
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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
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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
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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
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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
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（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
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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
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化学在社会发展中的作用和地位
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化学的边缘学科
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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
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《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
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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
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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
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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
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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)
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三种温度表示
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第一章物质的状态
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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。
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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)
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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。
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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
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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。
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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
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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 + ? ? ?
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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
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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。
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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公式，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
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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。
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解答
解： T = (273+19)K = 292K p= 97.8kPa V= 4.16L p(H2O) = 2.20k

Pa 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
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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
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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
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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。
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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
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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
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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
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