普通化学 课件-绪论+

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,普 通 化 学,教学参考书,1、?普通化学? 赵仕铎主编,中国农业大学出版社,2、?普通化学? 北京农业大学主编,3、 ?普通化学原理? 北京大学出版社,4、?无机化学? 上 武汉大学出版社,5、?无机化学?生物类 孙淑声、赵玉琳编,6、?普通化学练习册? 热农大化学教学部编,教学方案学时,绪论 2学时,第一章 气体和溶液 5学时,第二章 化学热力学根底 6学时,第三章 化学平衡原理 2学时,第四章 化学反响速率 4学时,第五章 酸碱反响 6学时,第六章 沉淀溶解反响 3学时,第七章 原子结构 6学时,第八章 化学键与分子结构 6学时,第九章 氧化复原反响 6学时,第十章 配位化合物 4学时,绪 论,一、化学是什么样的一门科学,化学研究物质的组成、结构、性质及其变化规,律的一门根底科学,简而言之,化学是研究,物质变化的科学 .,化学最初被划分为两个分支学科: 无机化学和有,机化学;,后来又被分为四个分支学科:,以研究碳氢化合物及其衍生物为对象的有机化学;,以研究所有元素及其化合物为对象的无机化学;,以研究物质化学组成的鉴定方法及其原理为内,容的分析化学;,以应用物理测量方法和数学处理方法研究物质,及其反响,寻求化学性质与物理性质间本质联系的,普遍规律为内容的物理化学.,由于化学研究工作的开展,化学知识的广泛应用,以及不同学科领域的相互渗透,化学又出现许多分支:,如高分子化学、放射化学、地球化学、工业化学、,农业化学、环境化学、生物化学等,二、社会和科技开展都需要化学,五大危机,资源、能源、人口、粮食、环境,四大理论,天体、地球、生命、人类的起源,和演化,世纪科技热点,可控热核反响，信息高速公路，生命科学方面的人类基因，生物技术征服癌症、心脑血管疾病和爱滋病，纳米材料与技术，智能材料及环境问题等,环境中的五大全球性问题,温室效应、酸雨、臭氧层、水质污染、森林减少,本书中经常遇到的几个重要概念,:,1.化学计量系数,化学反响的通式:,2. 反响进度,反响进度是用来表示化学反响进行程度的物理量.,第一章 气体和溶液,教学目标,掌握理想气体状态方程式及其应用,掌握理想气体分压定律的应用,了解均相分散系和多相分散系的概念,熟练掌握各种溶液的组成标度及有关计算,掌握稀溶液的通性,有关计算及应用,胶体溶液,了解外表活性物质和乳浊液的根本知识,1.1,气体,1.1.1,理想气体状态方程式,气体的最根本特征： 具有可压缩性和扩散性。,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，分子之间,及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。,人们将符合理想气体状态方程式的气体，称为,理想气体。,pV,=,nRT,人们通常把,低压、高温,条件下的实际气体近似看作理想气体,.,描述气体性质的物理量：压强,(,p,),，,体积 (,V,),，,温度 (,T,),和,物质的量 (,n,),。,波义尔 (,Boyle),定律：,当,n,和,T,一定时，气体的,V,与,p,成,反比,V,1/,p,(,b),查理盖吕萨克,(,CharlesGayLussac),定律,：当,n,和,P,一定,时，气体的,V,与,T,成正比,V,T,(,c),阿佛加德罗 (,Avogadro),定律：,当,p,和,T,一定 时，气体的,V,与,n,成正比,V,n,理想气体状态方程式的应用,1.,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。,2.,气体摩尔质量的计算,3.,气体密度的计算,=,=,m,/,V,组分气体：,理想气体混合物中每一种气体叫做,组分气体。,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，叫做组分气体,B,的分压,。,1.1.2,道尔顿理想,气体分压定律,V,RT,n,p,i,i,=,分压定律：,混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。,p = p,1,+,p,2,+,或,p,=,p,i,n,=n,1,+,n,2,+,分压的求解：,x,i,i,的摩尔分数,V,RT,n,p,i,i,=,i,i,i,x,n,n,p,p,=,=,p,x,p,n,n,p,i,i,i,=,=,解：,n= n,(NH,3,)+,n,(O,2,)+,n,(N,2,),=1.200mol,=0.320mol+0.180mol+0.700mol,例题：某容器中含有,NH,3,、,O,2,、,N,2,等气体的混合物。,取样分析后，其中,n,(NH,3,)=0.320mol,，,n,(O,2,)=0.180mol,，,n,(N,2,)=0.700mol,。混合气体的总压,p,=133.0kPa,。试计算各,组分气体的分压。,p,(N,2,),= p- p,(NH,3,),- p,(O,2,),=(133.0-35.5-20.0)kPa,=77.5kPa,1. 2,液体,1.2.1,饱和蒸气压,1.蒸发: 液体分子脱离液体外表变为气体的过程叫蒸发.,2.饱和蒸气压:一定温度下,当液体分子的蒸发速度与气体分,子的凝结速度相等时,此时液体上方的蒸气压力称为该温度,下液体的饱和蒸气压.,液体的饱和蒸气压与液体本身和温度有关,;,在相同,温度下,越容易蒸发的液体,饱和蒸气压值越大,;,同一种液,体,温度越高,饱和蒸气压值越大,;,几种液体的蒸汽压曲线,1.3,分散系,分散体系：由一种或几种物质分散到另一种物,质中所形成的体系 。如：牛奶、碘酒等,起分散作用的物质称为分散剂。如：酒精,其中被分散的物质称为分散质，如：碘,分散系按分散质粒子大小分类:,分散系类型,分散质粒子直径,分散质,主要性质,分子或离子分散系,1,nm,小分子、,离子或原子,均相、稳定、扩散快、颗粒能透过半透膜,胶体分散系,高分子,溶液,1-100,nm,大分子,均相、稳定、扩散慢、颗粒不能透过半透膜,溶胶,1-100,nm,分子的小聚集体,多相、较稳定、扩散慢、颗粒不能透过半透膜,粗分散系,100,nm,分子的大聚集体,多相、不稳定、扩散很慢、颗粒不能透过滤纸,1.4.,溶液的组成标度,1.4.1 质量分数质量百分比浓度,溶质的质量占全部溶液质量的百分数,。,m,B,为溶质的质量，,SI,单位为,kg；,m,为溶液的质量，,SI,单位为,kg。,1.4.2.,摩尔分数,溶液中某一组分,B,物质的量占全部溶液的物质的量,的分数.,n,B,为溶质的物质的量，,SI,单位为,mol；,n,为溶液的物质的量，,SI,单位,mol。,1.4.3.,物质的量浓度,在每升溶液中所含溶质,B,的物质的量。,例：含,H,2,SO,4,为98%，密度为1.8,g/cm,3,的,H,2,SO,4,溶,液中，,c(H,2,SO,4,),以及,c(1/2 H,2,SO,4,),1.4.4.,质量摩尔浓度,n,B,为溶质的物质的量，,SI,单位为,mol；,m,A,是溶剂的质量，,SI,单位为,Kg。,在每千克溶剂中所溶解溶质,B,的物质的量。,1.4.5,几种溶液组成标度之间的关系,溶液的,性 质,一类由溶质的本性决定的，如密度、颜色、导电性、酸碱性等,另一类是由溶质粒子数目的多少决定的,与溶质的本性无关，我们把这一类性质称为,稀溶液的通性,，或者称为,依,数性。,稀溶液的通性,溶液的蒸气压下降,溶液的沸点上升和凝固点下降,溶液的渗透压,1.5,稀溶液的依数性,1. 蒸气压下降,纯水,糖水,蒸气压下降,在同一温度下，溶液的蒸气压总是低于纯,溶剂的蒸气压。纯溶剂的蒸气压与溶液的蒸气,压之差，称为溶液的蒸气压下降。,Raoult拉乌尔,定律,在一定的温度下，难挥发非电解质稀溶液,的蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中,溶剂摩尔分数的乘积。,数学表达式为：,P=P*X,A,式中,: P,为溶液的蒸气压，单位为,Pa ；,P*,为溶剂的饱和蒸汽压，单位为,Pa。,对于一个两组分的系统来说，因：,X,A,X,B,=1,X,A,=1X,B,P=P*X,A,P=P*1XB= P*P*XB,P=P*P=P*X,B,Raoult拉乌尔 定律：,在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下,降值与溶质的摩尔分数成正比 。,对稀溶液：,如溶剂为1000g水，在1000g 水中溶解了nBmol的,溶质，那么bB= nB,同时 nA =1000/18.01=55.52mol，,在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气,压下降值与溶质的质量摩尔浓度成正比 。,Raoult拉乌尔 定律：,例：以下溶液中蒸汽压最高的是( ),A0.01mol.kg-1 C3H8O3溶液,B、 0.01mol.kg-1 H2SO4溶液,C、 0.1mol.kg-1 C6H12O6溶液,D、 0.1mol.kg-1 NaCl溶液,2. 溶液的沸点上升和凝固点下降,沸点：当溶液的饱和蒸汽压等于外界大气压时，这时溶液的温度即为溶液的沸点。,由于稀溶液的蒸汽压降低，导致稀溶液的沸点比纯溶剂的高。,K,b,称为溶剂的沸点升高常数；,K,b,只与溶剂本身有,关，与溶液的浓度、温度、溶质无关。,溶液的凝固点：溶液与冰共存的温度。,在溶液的凝固点时，溶液的饱和蒸汽压等于冰的饱和蒸汽压，但不等于外界大气压。,应用：1应用稀溶液沸点升高、凝固点降低测分子量。,例：30克某难挥发非电解质溶于120克水中,使水的凝固点下降到1.860C,该物质的摩尔质量是( ) (Kf=1.86),A. 30 B. 120 C. 186 D. 250,例1：0,.18%的葡萄糖(分子量为180)溶液的凝固点与( ),溶液的凝固点近似相等.,A. 0.1,mol,.,kg,-1,的蔗糖,B.,0.01,mol,.,kg,-1,的尿素,C. 0.02,mol,.,kg,-1,的,NaCl D.,0.01,mol,.,kg,-1,的,KCl,2解释植物的某些生理现象抗旱、抗寒。,例2： 浓度为0.01 molkg-1的KNO3溶液，实验测得其,凝固点下降了0.0359K，那么该溶液的电离度为 ,A.0.93 B、0.52 C、0.48 D、93,渗透压：,等渗溶液：,半透膜两边溶液的浓度相同，渗透压相等的溶液,3. 渗透压,溶液与纯溶剂用半透膜隔开，假设在溶液上加一额,外压力，恰能使渗透作用到达平衡，这个额外压,力就是该溶液的渗透压。 阻止溶剂通过半透膜,进入溶液所施加于溶液的最小额外压力,1886年，荷兰物理学家,Vant Hoff,指出稀溶液,的渗透压定律与理想气体定律相似，即：,当溶液为稀溶液时，,c,B,=b,B,所以：,或,1.6,两挥发组分的溶液,、,蒸馏和分馏原理,两种挥发性液体A和B混合后,假设两组分分子间作用力,相同或相近时,可认为A、B两组分在所有浓度范围内均服,从拉乌尔定律,即:,此时溶液的蒸气压等于二组分蒸气压之和,:,符合上述性质的溶液称为理想溶液,.,例:有一理想溶液由苯和甲苯组成,溶液中苯的摩尔分数为,0.33,甲苯的摩尔分数为0.67,20，P*(C6H6)=10KPa,P*(C6H5CH3)=2.9KPa,求(1)此时溶液蒸气中,苯和甲苯的分,压;(2)溶液蒸气中,苯和甲苯的摩尔分数.,1.7,胶体溶液,胶体分散系,溶胶,高分子溶液,胶体溶液的分散质粒子是由大量分子或原子聚集,而成，粒子直径一般在1-100nm，比外表积大，具有,很强的吸附能力，可以选择性的吸附溶液中某些带电,离子，使溶胶带电。高度分散的多相体系。,包括金、银等金属和许多不溶性的氢氧化物、卤化物、硫化物等如：FeOH3溶胶.,高分子化合物的水溶液,如：淀粉、动物胶,高分子化合物的水溶液,如：淀粉、动物胶,1.7.1,胶体的制备,1,、分散法,用胶体磨把要分散的物质和分散剂一同反复地研磨，直,到所需的分散程度。,2,、凝结法,1化学反响法,水解反响：,FeCl3 + 3H2O = FeOH3 +3HCl,稀溶液,煮 沸,红褐色溶胶,复分解反响：,2H,3,AsO,3,+ 3H,2,S = As,2,S,3,+ 6H,2,O,稀溶液,黄色溶胶,2改换溶剂法,将硫的无水酒精溶液滴入水中，形成硫溶胶。,1.7.2,胶体的特性,丁达尔Tyndall效应,将一束光照射到溶胶上时，在光的垂直方向上可以看到,一条发亮的光柱。,丁达尔Tyndall效应产生的原因：胶体粒子对光的散,射作用。,1.,光学性质,2.,动力学性质,布朗Brown运动,布朗运动产生的原因：溶剂分子对胶粒的撞击作用。,.,电学性质,电泳,和电渗,电泳,给溶胶加上一电场，溶胶,粒子会发生定向迁移的现象,电渗,将分散质固定，让分散剂,在电场作用下迁移的现象,a电泳示意图,正溶胶：,负溶胶：,负,FeOH3溶胶、AlOH3溶胶、,As,2,S,3,溶胶、,Sb,2,S,3,溶胶、,H,2,SiO,3,溶胶,溶胶带电的主要原因有：,1吸附作用,a、,选择性吸附：溶胶粒子选择吸附了与其组成有关的离子,而带电,。,例： FeCl3 + 3H2O = FeOH3 +3HCl,FeOH3 +HCl = FeOCl + 2H2O，,FeOCl = FeO,+,+ Cl,-,Fe(OH),3,溶胶对,FeO,的吸附而带正电,例： 2,H,3,AsO,3,+ 3H,2,S = As,2,S,3,+ 6H,2,O,H,2,S = H + HS,-,As,2,S,3,溶胶对,HS,吸附而带有负电,b、,离子交换吸附：吸附剂本身等量地置换出另一种电荷符,号相同的离子到溶液中去的缘故。,土壤胶体,Ca,2+,+ 2,NH,4,+,土壤胶体,NH,4,+,NH,4,+,+,Ca,2+,2离解作用,硅胶粒子带负电 ：,H,2,SiO,3,= HSiO,3,+ H,+,， HSiO,3,=SiO,3,2,+ H,+,1.7.4 胶团的结构,例： AgNO3 + KI 过量 = AgI溶胶 + KNO3,AgNO3过量 + KI AgI + KNO3,AgImnAg +n x NO3-x+ xNO3-,胶核 电位离子 反离子 反离子,固定层,胶粒,扩散层,胶团,例： AgNO3+ KI 过量 = AgI溶胶 + KNO3,胶团的结构：AgImnI-n x K+x- xK+,例： FeCl3 + 3H2O = FeOH3 溶胶 +3HCl,例： 2,H,3,AsO,3,+ 3H,2,S = As,2,S,3,+ 6H,2,O,胶团的结构：,(,As,2,S,3,),m,nHS,(nx)H,x,xH,胶团的结构：FeOH3 mnFeO+n x Cl-x+ xCl-,例：,35ml 0.008 mol.L-1NaCl 溶液与45ml0.005,mol.L-1AgNO3 溶液混合制成AgCl溶胶，该溶胶的,电位离子是 ,A. Na+ B. Cl- C. Ag+ D. NO3-,B,胶团的结构：AgClmnCl-n x Na+x- xNa+,例1：,将0.01,mol,.,L,-1,的,AgNO,3,溶液和0.005,mol,.,L,-,KBr,溶,液体积混合后，形成溶胶的胶团结构,_,AgBrmnAg +n x NO3-x+ xNO3-,用酒石酸锑钾和饱和,H,2,S,溶液(过量)制成的溶胶胶团结构式 ：,例2：,(,Sb,2,S,3,),m,nHS,(nx)H,x,xH,KOOCCHCHCOOSb,OH OH,1.7.5 溶胶的稳定性和聚沉,1. 胶体的稳定性,2. 溶胶的聚沉,溶胶聚沉的影响因素,参加电解质,参加相反电荷的溶胶,加热,溶胶浓度过大,1动力学稳定性，由于溶胶粒子具有强烈的布朗运动。,2由于同种胶粒带电荷相同，产生排斥作用；另外，带电胶粒的水合作用，形成一层溶剂化膜。,例:Fe(OH)3溶胶粒子电泳时向负极方向移动，那么下,列电解质中,对Fe(OH)3溶胶的聚沉能力最大的是,( ),A、 0.01mol/L Na3PO4,B、0.02mol/L Na2SO4,C、 0.01mol/L MgSO4,D、0.03mol/L NaCl,A,例2：,等体积的0.015 mol.L-1 KI溶液与0.012 mol.L-1 AgNO3溶液混合制备AgI溶液，以下电解质中，对该溶胶的聚沉值最小的是 ,A NaCl B. Na2SO4,C. Mg(NO3)2 D. Ca(NO3)2,D,感胶离子序 ：同价离子的聚沉能力相近，但随水化离子半径,的增大而减小 。,如：以下阳离子对As2S3溶液的聚沉能力的顺序为：,CsRbKNaLi,Ba2Sr2Ca2Mg2,