基础化学全套课件.docx

1、基础化学全套课件基础化学全套课件 基 础 化学基 础 化学绪 论绪 论introductionintroduction一、无机化学的研究对象一、无机化学的研究对象一、无机化学的研究对象无机化学:研究元素的单质和化合物的组成、无机化学:研究元素的单质和化合物的组成、结构、性质和反应的一门学科。结构、性质和反应的一门学科。研究对象:除去碳氢化合物及其大多数衍生物外,除去碳氢化合物及其大多数衍生物外,研究对象:包括所有元素和它们的化合物的化学性质以及和化包括所有元素和它们的化合物的化学性质以及和化学性质有关的物理性质,新化合物的制备,组成和结学性质有关的物理性质,新化合物的制备,组成和结构分析等。构

2、分析等。二、无机化学发展的各个时期二、无机化学发展的各个时期二、无机化学发展的各个时期1、 古代化学15世纪前的化学史1、 古代化学15世纪前的化学史我国古代化学工我国古代化学工造纸造纸艺的三大发明: 艺的三大发明:陶瓷技术陶瓷技术黑火药黑火药造纸 ? ?发明于汉代,最初是用蚕丝,接着是用麻纤造纸 ? ?发明于汉代,最初是用蚕丝,接着是用麻纤维,到了蔡伦造纸术,已经大大扩大了造纸原料。维,到了蔡伦造纸术,已经大大扩大了造纸原料。纸的发明,对人类文明是一个伟大贡献。纸的发明,对人类文明是一个伟大贡献。黑火药? ?发明于唐代,其原料是硫黄(S)、硝石黑火药? ?发明于唐代,其原料是硫黄(S)、硝石

3、(KNO )和木碳(C),主要反应式为:(KNO )和木碳(C),主要反应式为:33 2KNO + 3C + S N + 3CO + K S2KNO + 3C + S N + 3CO + K S3 2 2 23 2 2 2陶瓷技术? ?我国的陶瓷技术历史殷殷流长,陶器是陶瓷技术? ?我国的陶瓷技术历史殷殷流长,陶器是瓷器发明的前身,到了唐代,瓷器技术已相当成瓷器发明的前身,到了唐代,瓷器技术已相当成熟,江西景德镇的瓷器古今中外闻明,我国的瓷器熟,江西景德镇的瓷器古今中外闻明,我国的瓷器技术是在唐代开始传入非洲和欧洲。技术是在唐代开始传入非洲和欧洲。古代的其它化学工艺有:酿酒,制糖,染料,金属古

4、代的其它化学工艺有:酿酒,制糖,染料,金属冶炼,制药等等。冶炼,制药等等。2、近代无机化学的建立2、近代无机化学的建立前期阶段 无机化学发展的第一(孕育)阶段15-18世纪前期阶段 无机化学发展的第一(孕育)阶段15-18世纪初,在此阶段,逐步形成了酸、碱、盐、元素、化合物和化初,在此阶段,逐步形成了酸、碱、盐、元素、化合物和化学试剂等概念,发现了硫酸、盐酸、氨和矾等化合物。学试剂等概念,发现了硫酸、盐酸、氨和矾等化合物。后期阶段 ? ? ? ? ? ? ? ?无机化学分支学科的建立和发展阶段。或称无 无机化学分支学科的建立和发展阶段。或称无后期阶段机化学发展的第二阶段18世纪后期-19世纪末

5、,这一阶段,机化学发展的第二阶段18世纪后期-19世纪末,这一阶段,对化学有重大贡献的科学家有:对化学有重大贡献的科学家有:波义耳(Boyle,1627-1691,英国物理学家),他波义耳(Boyle,1627-1691,英国物理学家),他的重要论著是怀疑派化学家,敢对旧的理论提的重要论著是怀疑派化学家,敢对旧的理论提出批判,提出了元素的科学概念,恩格斯对他的评出批判,提出了元素的科学概念,恩格斯对他的评价是:“波义耳把化学确立为科学 ”。价是:“波义耳把化学确立为科学”。拉瓦锡(Lavoisier,1743-1794,法国化学家),他的重要论著是燃烧概论,提出了燃烧是氧化过程的重大化学理论问

6、题,彻底否定了所谓物质燃烧过程中的 “燃素”论。他是氧元素的发现者。道尔顿(Dalton,1768-1844,英国的中学教师),他的重要论著是化学哲学新体系,提出了著名的原子学说,并对当时知名的几条化学定律(物质不灭定律、定比定律,倍比定律)提出解释,奠定了化学的理论基础,被恩格斯称为化学之父:“化学中的新时代是从原子论开始的(所以近代化学的始祖不是拉瓦锡,而是道尔顿)”。其他的化学发现有:门捷列夫发现元素周期律,阿佛加德罗确立其他的化学发现有:门捷列夫发现元素周期律,阿佛加德罗确立分子论,盖斯的盖斯定律等等。分子论,盖斯的盖斯定律等等。 现代无机化学发现代无机化学发3、现代无机化学的发展3、

7、现代无机化学的发展3、现代无机化学的发展展阶段的特点: 展阶段的特点:1 从宏观到微观? ?19世纪末,随着物理学科新技术的采用,1 从宏观到微观化学的研究开始进入了微观世界,卢瑟福(Rutherford)提出了含核的原子模型,玻尔(Rohr)提出了量子化原子模型,揭示了原子内部的构造奥秘,认识了物质的无限可分性。20世纪30年代初,建立了在量子力学基础上的现代化学键理论2 从定性描述向定量化发展? ?随着分析仪器精密度的提高,2 从定性描述向定量化发展特别是近30年来电子显微镜和电子计算机的使用,使化学分析手段更加准确、快速,检测手段先进。如:核磁共振、x-射线衍射、质谱等先进仪器。3 既分

8、化又综合,出现许多交叉和边缘学科? ?如无机化学与3 既分化又综合,出现许多交叉和边缘学科? ?有机化学的结合形成了有机金属化学、与生物学结合形成了生物无机化学、与固体物理结合形成了无机固体化学,此外还有物理无机化学、无机高分子化学、地球化学等等。基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论一、气体第一章第一章二、溶液及其浓度表示法物质及其聚集状态物质及其聚集状态三、稀溶液的依数性四、胶体五、表面现象首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南

9、通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论学习目标学习目标1.会运用理想气体状态方程、分压定律和分体积定律进行1.会运用理想气体状态方程、分压定律和分体积定律进行有关计算。 有关计算。2.掌握溶液的各种浓度的表示方法和有关计算。2.掌握溶液的各种浓度的表示方法和有关计算。3.了解分散系统的分类及基本特征。了解胶体的生成、胶3.了解分散系统的分类及基本特征。了解胶体的生成、胶 体的性质与 体的性质与胶体结构 胶体结构的关系。 的关系。4.理解稀溶液的依数性与浓度间的定量关系及在测定非电4.理解稀溶液的依数性与浓度间的定量关系及在测定非电

10、解质摩尔质量方面的应用,并能利用稀溶液的依数性解 解质摩尔质量方面的应用,并能利用稀溶液的依数性解 释其在生产中的应用。 释其在生产中的应用。5.掌握固体表面吸附的类型及其特点,熟悉吸附等温线的5.掌握固体表面吸附的类型及其特点,熟悉吸附等温线的 种类和吸附方程式的意义。 种类和吸附方程式的意义。 首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论第一节 气体第一节 气体气体的最基本特征:气体的最基本特征:具有可压缩性和扩散性具有可压缩性和扩散性首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职

11、业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论一、 理想气体状态方程式一、 理想气体状态方程式1、理想气体1、理想气体人们将符合理想气体状态方程式的气体,称为理人们将符合理想气体状态方程式的气体,称为理想气体。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。首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论理想气体:分子不占体积分子间无相互作用低压低于数百千帕低于数百千帕高温273K273K实际气体:分子有体积

12、分子间有相互作用首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论2、 理想气体状态方程式2、 理想气体状态方程式P V n R TP V n R TP:气体压力,SI单位为PaP:气体压力,SI单位为Pa33V: 气体体积,SI单位为mV: 气体体积,SI单位为mn n: : 气体的物质的量, 气体的物质的量, S SI I单位为 单位为m mol olT: 气体的热力学温度,SI单位为KT: 气体的热力学温度,SI单位为KR: 摩尔气体常数R: 摩尔气体常数注意!注意!气体常数R的取值和单位与p

13、、V的单位有关 气体常数R的取值和单位与p、V的单位有关 适用范围:适用范围: 温度不太低,压力不太高的真实气体。 温度不太低,压力不太高的真实气体。首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论pVnRTpVnRT 在STP下,p101.325kPa,T273.15K 在STP下,p101.325kPa,T273.15K-3 3-3 3 n1.0mol时,V 22.414L22.41410 m n1.0mol时,V 22.414L22.41410 mmmpVRnT3 3?101325 Pa 2

14、2.4 10 m?1.0mol 273 .15 K?1 1?8 .314 J mol K首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论表1-1 R的取值和单位与p、V的单位关系 表1-1 R的取值和单位与p、V的单位关系 p V R值 R单位p V R值 R单位 备注备注3 -1 -13 -1 -1Pa m 8.314 J.mol .K SI单位制Pa m 8.314 J.mol .K SI单位制3 -1 -13 -1 -1Pa dm 或l 8314 Pa?l?mol ?KPa dm 或l 83

15、14 Pa?l?mol ?K 我国使我国使用单位用单位3 -13 -1atm dm 或l 0.08206 atm?l?mol-1?Katm dm 或l 0.08206 atm?l?mol-1?K 已废止已废止pVnRT pVnRT 首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论理想气体状态方程应用计算p,V,T,n四个物理量之一:pV nRTmnMmRTM计算气体摩尔质量:pVm?VpM计算气体密度:?R T首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术

16、学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论理想气体状态方程式的应用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(1) 计算p,V,T,n 四个物理量之一p V n R T p V n R T p V p Vp V p V n、T一定(恒温过程): n、T一定(恒温过程):1 1 2 21 1 2 2 n、p一定(恒压过程): n、p一定(恒压过程):V / V T / T V / V T / T 1 2 1 21 2 1 2p / p T / T p / p T / T n、V一定(恒容过程): n、V一定(恒容过程):1 2 1 21 2 1 2 n一定

17、(任意过程): n一定(任意过程): p V / T p V / T p V / T p V / T 1 1 1 2 2 21 1 1 2 2 2首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论(2)气体摩尔质量的计算(2)气体摩尔质量的计算pV nRTmpV RTmMnMmRTMpV-1M : gmol首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论44例1:当温度为360K时,压力为9.610 P

18、a时,0.4 例1:当温度为360K时,压力为9.610 Pa时,0.4 L的丙酮蒸气重0.744g。求丙酮的分子量。L的丙酮蒸气重0.744g。求丙酮的分子量。mRT 0.7448.314 360mRT 0.7448.314 360解:解:M ? ?M ? ?4 -34 -3PV 9.610 0.4 10PV 9.610 0.4 10-1-157.99 g?mol 57.99 g ?mol 答:丙酮的分子量为57.99。答:丙酮的分子量为57.99。首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪

19、论例题23在容积为10.0 dm 的真空钢瓶内充入氯气,当温度为7288K时,测得瓶内的压强为1.0110 Pa。试计算钢瓶内氯气的质量,以千克表示。 m M pV解:由 pVnRT RT mM RT7 ?3M pV 70.9 ?1.01 ?10 ?10.0 ?10mRT 8.3142882991 (g)2.991 (kg)首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论(3)气体密度的计算(3)气体密度的计算P V n R TP V n R TmpMn?MRT m / V首页 前页 后页 结束首

20、页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论例题3实验测得,在310?C、101.3KPa时,磷蒸气的密度为-32.64g.dm 。试通过计算求310?C时磷蒸气的分子式。 pM解:?RT? M RTp3?RT 2.64 ?10 ?8.314 ?310+273 M3p 101.3 ?10-1=126.3 g?mol ?126.3 / 31 4.07 4, 分子式P 4首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论二、气

21、体分压定律二、气体分压定律P 总总1、 Dalton分压定律 1、 Dalton分压定律 混合 n , P 混合 n , P n , P n , P n , P 总 总n , P n , P n , P 总 总1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3VVV V VV V V在同温下,把三种理想气体混合,混合气体的压强是在同温下,把三种理想气体混合,混合气体的压强是多少? 多少? 首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论:H 12道尔顿分压定律道尔顿分压定律: O 22: N 3 2混

22、合气体的总压力等于V各组分气体分压之和p(总压力) pp p3+= 1 2+VV V首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论 三种气体单独存在时: 三种气体单独存在时: 由理想气体状由理想气体状P V n RT P V n RT 态方程1 1 态方程1 1P V n RT P V n RT 3 33 3P V n RT P V n RT 2 22 2 混合气体: 混合气体: P V n RT n + n + n RT n RT + n RT + n RT 总总 总 1 2 3 1 2 3P

23、 V + P V + P V P + P + P V1 2 3 1 2 3所以得到:P P + P + P总 什么是分压?1 2 3分压:各组分气体单独占有整个体积时的压强首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论 组分气体:混合物气体中每一种气体叫做组分气体。混合物气体中每一种气体叫做组分气体。 分压:在相同温度下,某组分气体单独存在且具有与混合气体相同体积时的压强,称为该组分的分压。 分压定律:混合气体的总压混合气体中各组分气体分压之和混合气体的总压混合气体中p p + p +p p +

24、 p +1 2 1 2 或 p p或 p pii首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论n R TnRTippiVVpnii? x某组分的摩尔分数x某组分的摩尔分数xi i ip nni?p x ppi in首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论例题5:某容器中含有NH 、O 、N 等气体的混合物。例题5:某容器中含有NH 、O 、N 等气体的混合物。3 2 23 2 2取样分析后,

25、其中 n( NH ) 0.320mol, n( O )取样分析后,其中 n( NH ) 0.320mol, n( O )3 23 20.180mol, n( N ) 0.700mol。混合气体的总压0.180mol, n( N ) 0.700mol。混合气体的总压22p133.0kPa。试计算各组分气体的分压。p133.0kPa。试计算各组分气体的分压。解:n n(NH )+n(O )+n(N )解:n n(NH )+n(O )+n(N )3 2 23 2 20.320mol+0.180mol+0.700mol0.320mol+0.180mol+0.700mol1.200mol1.200mol

26、 3200n NH3.0 kPa133p NHp3n120035.5kPa35.5kPa首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论0.180n O?2?133.0 kPap Op?21.200n20.0kPapN p- pNH - pO 2 3 2133.0-35.5-20.0kPa77.5kPa首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论分压定律的应用分压定律的应用P p +pP p +p

27、总 氢气 水蒸气总 氢气 水蒸气首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论2、分体积定律2、分体积定律 分体积:n ,V n , V n , V 1 1 2 2 总 混合混合 P P P首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论分体积:分体积:在相同温度下,某组分气体单独存在且与混合气体具有相同压强在相同温度下,某组分气体单独存在且与混合气体具有相同压强时的体积,称为该组分的分体积。时的体

28、积,称为该组分的分体积。混合气体总体积 = (组分的分体积) 混合气体总体积 = (组分的分体积) V VV V总 i总 i首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论Vi 体积分数: 体积分数:iV称为i的体积分数称为i的体积分数iV nB Bxi iV np Vi ixi iP Vpx p? pi i i首页 前页 后页 结束首页 前页 后页 结束南通纺织职业技术学院染化系 南通纺织职业技术学院染化系基础化学电子教案 绪 论基础化学电子教案 绪 论298K下,将101.3KPa的2升N 和50.65KPa的3升O 放入6L2 2 例题6例题6的真空容器中,求N 和O 的分压、摩尔分数和混合气体总2 2压强。 VN22/ 6 101.3 33.8 KpaPP 起始)解:解:N N2 2V 起始)N2VO23/6 50.65 25.3 Kpa PP 起始)O O2 2V 起