化学反应中的质量关系和能量关系.ppt

无机化学Inorganicchemistry 1 课程简介 无机化学是化学学科的重要基础课 四大化学之一 第一门化学基础课 是后继化学课及专业课的基础 是培养化工 材料 环境等各类专业工程技术人才的整体知识结构及能力结构的重要组成部分 性质和作用 课程设置与要求 主要内容 化学反应的基本原理 1 4章 重点掌握 物质结构的基础理论 5 8章 理解 主要元素及化合物的基本知识 9 15章 了解 无极实验的基本技能 16章 了解 目的 培养学生具有分析解决一般无机化学实际问题的能力 具有进行无机化学实验和自学无机化学书刊的能力 第一章化学反应中的质量关系和能量关系 第一节物质的凝聚态和层次 3 1物质的聚集态和层次 聚集态 物质三态 气体 液体 固体等离子态 高温 辉度放电 射线辐射等条件下气体分子部分或全部解离为粒子状态 呈现出与有别于气 液 固三态的一种新物态 物质的层次 第一章化学反应中的质量关系和能量关系 第二节化学中的计量 具有确定质子数和中子数的一类单核粒子称为核素 元素是具有相同质子数的一类单核粒子的总称 质子数相等而中子数不等的同一元素的一些原子品种互称为同位素 自然界中氧有三种同位素 16O17O18O含量 99 7590 0370 204碳也有三种同位素 12C13C14C含量 98 8921 108 5 1 2 1相对原子质量和相对分子质量 例如 Ar H 1 0079Ar O 15 999 相对原子质量 Ar 元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1 12之比 以往被称为原子量 6 1 2 1相对原子质量和相对分子质量 例如 Mr H2O 18 0148 18 01Mr NaCl 58 443 58 44 物质的分子或特定单元的平均质量与核素12C原子质量的1 12之比 以前被称为分子量 相对分子质量 Mr 1 2 1相对原子质量和相对分子质量 7 是用于计量指定的微观基本单元 如分子 原子 离子 电子等微观粒子 或其特定组合的一个物理量 符号 n单位 摩 尔 mole mol 物质的量 1 2 2物质的量及其单位 8 系统中的物质的量若为1mol 表示该系统中所包含的基本单元数与0 012kg12C的原子数目相等 0 012kg12C所含的碳原子数目称为阿伏加德罗常数 Avogadro NA 6 022 1023个 1 2 2物质的量及其单位 9 1molH2表示有NA个氢分子2molC表示有2NA个碳原子3molNa 表示有3NA个钠离子4mol H2 O2 表示有4NA个 H2 O2 的特定组合体 其中含有4NA个氢分子和2NA个氧分子 1 2 2物质的量及其单位 10 在使用摩尔这个单位时 一定要指明基本单位 以化学式表示 否则示意不明 例如 笼统说 1mol氢 难以断定是指1mol氢分子还是指1mol氢原子或1mol氢离子 1 2 2物质的量及其单位 11 如含1molO2和4molN2的混合气体中 O2和N2的摩尔分数分别为 x O2 1mol 1 4 mol 1 5x N2 4mol 1 4 mol 4 5 在混合物中 B的物质的量 nB 与混合物的物质的量 n 之比 称为组分B的物质的量分数 xB 又称B的摩尔分数 摩尔分数 1 2 2物质的量及其单位 12 例如 1molH2的质量为2 02 10 3kgH2的摩尔质量为2 02 10 3kg mol 1 某物质的质量 m 除以该物质的物质的量 n M m nM的单位 kg mol 1或g mol 1 摩尔质量 1 2 3摩尔质量和摩尔体积 13 例如在标准状况 STP 273 15K及101 325kPa下 任何理想气体的摩尔体积为 Vm 273 15K 0 022414m3 mol 1 22 414L mol 1 22 4L mol 1 某气体物质的体积 V 除以该气体物质的量 n Vm V n单位 m3 mol 1 摩尔体积 1 2 3摩尔质量和摩尔体积 14 混合物中某溶质B的物质的量 nB 除以混合物的体积 V cB nB V 对溶液来说 即1L溶液中所含溶质B的物质的量单位 摩 尔 每升单位符号 mol L 1 例如若1L的NaOH溶液中含有0 1mol的NaOH 其浓度可表示为 c NaOH 0 1mol L 1物质的量浓度简称为浓度 物质的量浓度 cB 1 2 4物质的量浓度 15 理想气体状态方程 pV nRT p 气体的压力 单位为帕 Pa V 体积 单位为立方米 m3 n 物质的量 单位为摩 mol T 热力学温度 单位为 开 K R 摩尔气体常数 1 2 5气体的计量 16 适用对象 实际工作中 当压力不太高 温度不太低的情况下 气体分子间的距离大 分子本身的体积和分子间的作用力均可忽略 气体的压力 体积 温度以及物质的量之间的关系可近似地用理想气体状态方程来描述 1 2 5气体的计量 17 实验测知1mol理想气体在标准状况下的体积为22 414 10 3m3 则 1 2 5气体的计量 摩尔气体常数 18 1 求摩尔质量M mRT pV2 求密度 m V pM RT或M RT p 1 计算p V T n中的任意物理量2 确定气体的密度和摩尔质量 1 2 5气体的计量 理想气体状态方程的应用 19 气体的分压 pB 气体混合物中 某一分气体B对器壁所施加的压力等于相同温度下该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力 道尔顿分压定律 混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和 p pB 理想气体分压定律 1 2 5气体的计量 20 如组分气体B的物质的量为nB混合气体的物质的量为n混合气体的体积为V则它们的压力 pB nBRT Vp nRT V 总压与分压的关系 1 2 5气体的计量 21 同温同压下 气体物质的量与其体积成正比则 而所以 pB p VBV 总压与分压的关系 1 2 5气体的计量 22 总压与分压的关系 1 2 5气体的计量 23 p N2 p p O2 p CO2 9 33 2 67 2 87 104Pa 3 79 104Pa 1 2 5气体的计量 24 分子式可能和最简式相同 也可能是最简式的整数倍 例如 对于那些非分子型物质 只能用最简式表示例如 离子型化合物氯化钠 习惯上以最简式NaCl表示 1 2 6化学计量化合物 25 具有确定组成且各种元素的原子互成简单整数比的化合物 这类化合物又称整比化合物或道尔顿体 例如 一氧化碳中氧与碳质量比恒为4 3原子比恒为1 1 化学计量化合物 1 2 6化学计量化合物 26 第一章化学反应中的质量关系和能量关系 第三节化学反应中的质量关系 化学计量数 读音 nju 化学反应cC dD yY zZ移项0 cC dD yY zZ令 c C d D y Y z Z 规定 反应物的化学计量数为负 产物的化学计量数为正 1 3 2化学计量数与反应进度 28 因此 对任一化学反应cC dD yY zZ可得 可简化写出化学计量式的通式 0 CC DD YY ZZ B 包含在反应中的分子 原子或离子 B 物质 B的化学计量数 化学计量数 1 3 2化学计量数与反应进度 29 例 N2 3H2 2NH3 0 N2 3H2 2NH3 N2 N2 H2 H2 NH3 NH3 N2 H2 NH3的化学计量数 N2 1 H2 3 NH3 2表明反应中每消耗1molN2和3molH2 生成2molNH3 1 3 2化学计量数与反应进度 化学计量数 30 对于化学计量方程式d dnB B nB B的物质的量 反应进度 单位为mol B B的化学计量数 开始时 0 0 nB 反应进度为 时 nB B 1 3 2化学计量数与反应进度 反应进度 读音 ksai 改写为dnB Bd 31 nB B 即任一化学反应各反应物及产物的改变量 nB 均与反应进度 及各自的计量系数 B 有关 1 3 2化学计量数与反应进度 反应进度 32 例 反应 N2 3H2 2NH3 N2 H2 NH3的化学计量数 N2 1 H2 3 NH3 2 根据 nB B可确定反应进度 对同一化学反应方程式 反应进度 的值与选用反应式中何种物质的量的变化进行计算无关 33 注意 同一化学反应如果化学反应方程式的写法不同 亦即 B不同 相同反应进度时对应各物质的量的变化会有区别 例如 当 1mol时 34 谢谢大家