第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四2課程簡介:無機(jī)化學(xué)是化學(xué)學(xué)科的重要基礎(chǔ)課，四大化學(xué)之一。第一門化學(xué)基礎(chǔ)課，是后繼化學(xué)課及專業(yè)課的基礎(chǔ)。是培養(yǎng)化工、材料、環(huán)境等各類專業(yè)工程技術(shù)人才的整體知識(shí)結(jié)構(gòu)及能力結(jié)構(gòu)的重要組成部分

性質(zhì)和作用課程設(shè)置與要求主要內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)的基本原理（1-4章，重點(diǎn)掌握）物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)理論（5-8章，理解）主要元素及化合物的基本知識(shí)（9-15章，了解）無極實(shí)驗(yàn)的基本技能（16章，了解）目的：培養(yǎng)學(xué)生具有分析解決一般無機(jī)化學(xué)實(shí)際問題的能力，具有進(jìn)行無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和自學(xué)無機(jī)化學(xué)書刊的能力第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系第一節(jié)物質(zhì)的凝聚態(tài)和層次第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四41物質(zhì)的聚集態(tài)和層次聚集態(tài)物質(zhì)三態(tài)：氣體、液體、固體等離子態(tài)：高溫、輝度放電、射線輻射等條件下氣體分子部分或全部解離為粒子狀態(tài)，呈現(xiàn)出與有別于氣、液、固三態(tài)的一種新物態(tài)。物質(zhì)的層次層次空間尺度遵循運(yùn)動(dòng)規(guī)律實(shí)例宇觀>103m相對(duì)論力學(xué)地球、太陽、星云宏觀10-8~106m牛頓力學(xué)交通工具介觀10-9~10-7m牛頓力學(xué)和量子力學(xué)納米材料與科學(xué)微觀<10-8m量子力學(xué)原子、分子、電子、核子第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系第二節(jié)化學(xué)中的計(jì)量第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四具有確定質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的一類單核粒子稱為核素。元素是具有相同質(zhì)子數(shù)的一類單核粒子的總稱。質(zhì)子數(shù)相等而中子數(shù)不等的同一元素的一些原子品種互稱為同位素。自然界中氧有三種同位素:

16O17O18O含量/%99.7590.0370.204碳也有三種同位素：

12C13C14C含量/%

98.8921.10861.2.1相對(duì)原子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四

例如：

Ar(H)=1.0079

Ar(O)=15.999相對(duì)原子質(zhì)量(Ar)元素的平均原子質(zhì)量與核素12C原子質(zhì)量的1/12之比。以往被稱為原子量。71.2.1相對(duì)原子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四例如：Mr(H2O)=18.0148≈18.01

Mr(NaCl)=58.443≈58.44物質(zhì)的分子或特定單元的平均質(zhì)量與核素12C原子質(zhì)量的1/12之比。以前被稱為分子量。相對(duì)分子質(zhì)量(Mr)1.2.1相對(duì)原子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量8第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四是用于計(jì)量指定的微觀基本單元(如分子、原子、離子、電子等微觀粒子)或其特定組合的一個(gè)物理量符號(hào)：n單位：摩[爾]（mole）、mol物質(zhì)的量1.2.2物質(zhì)的量及其單位9第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四系統(tǒng)中的物質(zhì)的量若為1mol，表示該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012kg12C的原子數(shù)目相等。0.012kg12C所含的碳原子數(shù)目稱為阿伏加德羅常數(shù)[Avogadro]（NA）(6.022×1023個(gè))。1.2.2物質(zhì)的量及其單位10第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四1molH2表示有NA個(gè)氫分子

2molC表示有2NA個(gè)碳原子

3molNa+表示有3NA個(gè)鈉離子

4mol(H2+?O2)表示有4NA個(gè)(H2+?O2)的特定組合體，其中含有4NA個(gè)氫分子和2NA個(gè)氧分子1.2.2物質(zhì)的量及其單位11第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四在使用摩爾這個(gè)單位時(shí)，一定要指明基本單位(以化學(xué)式表示)，否則示意不明。例如:籠統(tǒng)說“1mol氫”難以斷定是指1mol氫分子還是指1mol氫原子或1mol氫離子1.2.2物質(zhì)的量及其單位12第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四

如含1molO2和4molN2的混合氣體中,O2和N2的摩爾分?jǐn)?shù)分別為：x(O2)=1mol/(1+4)mol=1/5

x(N2)=4mol/(1+4)mol=4/5在混合物中，B的物質(zhì)的量(nB)與混合物的物質(zhì)的量(n)之比，稱為組分B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(xB)，又稱B的摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)1.2.2物質(zhì)的量及其單位13第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四例如：1molH2的質(zhì)量為2.02×10-3kgH2的摩爾質(zhì)量為2.02×10-3kg·mol-1某物質(zhì)的質(zhì)量(m)除以該物質(zhì)的物質(zhì)的量(n)M=m/n

M的單位：kg·mol-1或g·mol-1摩爾質(zhì)量1.2.3摩爾質(zhì)量和摩爾體積14第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四例如在標(biāo)準(zhǔn)狀況(STP)(273.15K及101.325kPa下)，任何理想氣體的摩爾體積為：Vm,273.15K=0.022414m3·mol-1

=22.414L·mol-1≈22.4L·mol-1某氣體物質(zhì)的體積(V)除以該氣體物質(zhì)的量(n)Vm=V/n

單位：m3·mol-1摩爾體積1.2.3摩爾質(zhì)量和摩爾體積15第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四混合物中某溶質(zhì)B的物質(zhì)的量(nB)除以混合物的體積(V)。cB=nB/V對(duì)溶液來說，即1L溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量單位：摩(爾)每升單位符號(hào)：mol·L-1例如若1L的NaOH溶液中含有0.1mol的NaOH，其濃度可表示為：

c(NaOH)=0.1mol·L-1物質(zhì)的量濃度簡稱為濃度物質(zhì)的量濃度(cB)1.2.4物質(zhì)的量濃度16第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四理想氣體狀態(tài)方程pV=nRTp——?dú)怏w的壓力，單位為帕(Pa)

V——體積，單位為立方米(m3)

n——物質(zhì)的量，單位為摩(mol)

T——熱力學(xué)溫度，單位為“開”(K)

R——摩爾氣體常數(shù)1.2.5氣體的計(jì)量17第十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四適用對(duì)象實(shí)際工作中，當(dāng)壓力不太高、溫度不太低的情況下，氣體分子間的距離大，分子本身的體積和分子間的作用力均可忽略，氣體的壓力、體積、溫度以及物質(zhì)的量之間的關(guān)系可近似地用理想氣體狀態(tài)方程來描述。1.2.5氣體的計(jì)量18第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四

實(shí)驗(yàn)測(cè)知1mol理想氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.414×10-3m3,則

101.325×103Pa×22.414×10-3m31mol×273.15K=R=pV/nT=8.3144Pa·m3·mol-1·K-1=8.3144J·mol-1·K-11.2.5氣體的計(jì)量摩爾氣體常數(shù)19第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四1)求摩爾質(zhì)量M=mRT/pV2)求密度ρ=m/V

ρ=pM/RT或M=ρRT/p1.計(jì)算p,V,T,n中的任意物理量2.確定氣體的密度和摩爾質(zhì)量1.2.5氣體的計(jì)量理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用20第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四

氣體的分壓(pB)——?dú)怏w混合物中，某一分氣體B對(duì)器壁所施加的壓力等于相同溫度下該氣體單獨(dú)占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力。道爾頓分壓定律——混合氣體的總壓力等于各組分氣體的分壓之和。

p=

ΣpB理想氣體分壓定律1.2.5氣體的計(jì)量21第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四

如組分氣體B的物質(zhì)的量為nB混合氣體的物質(zhì)的量為n混合氣體的體積為V則它們的壓力：pB=nBRT/V

p=nRT/V將兩式相除，得pB

nBp

n＝為組分氣體B的摩爾分?jǐn)?shù)nBnpB=nnBp則總壓與分壓的關(guān)系1.2.5氣體的計(jì)量22第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四

同溫同壓下,氣體物質(zhì)的量與其體積成正比則VBnBVn=pB

nBp

n＝而所以pB=pVBV總壓與分壓的關(guān)系1.2.5氣體的計(jì)量23第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四總壓與分壓的關(guān)系1.2.5氣體的計(jì)量24第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四解m(CO2)5.00gM(CO2)44.01g·mol-1n(CO2)===0.114molp(CO2)==Pan(CO2)RT0.114×8.314×303.15

V1.00×10-2=2.87×104Pap(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=(9.33-2.67-2.87)×104Pa=3.79×104Pa體積為10.0L含N2、O2、CO2的混合氣體,T=30℃、p=93.3kPa,其中:p(O2)=26.7kPa,CO2的含量為5.00g,試計(jì)算N2、CO2分壓。例1.2.5氣體的計(jì)量25第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四

能表明組成化學(xué)物質(zhì)的各元素原子數(shù)目之間最簡單的整數(shù)比關(guān)系,因此又稱最簡式化學(xué)式分子式能表明分子型物質(zhì)中一個(gè)分子所包含的各種元素原子的數(shù)目。分子式可能和最簡式相同，也可能是最簡式的整數(shù)倍。例如：分子型物質(zhì)化學(xué)式分子式氣態(tài)氯化鋁AlCl3Al2Cl6水H2OH2O對(duì)于那些非分子型物質(zhì),只能用最簡式表示例如：離子型化合物氯化鈉，習(xí)慣上以最簡式NaCl表示。1.2.6化學(xué)計(jì)量化合物26第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四具有確定組成且各種元素的原子互成簡單整數(shù)比的化合物，這類化合物又稱整比化合物或道爾頓體。例如：一氧化碳中氧與碳質(zhì)量比恒為4∶3原子比恒為1∶1化學(xué)計(jì)量化合物1.2.6化學(xué)計(jì)量化合物27第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)【讀音[nju:]】

化學(xué)反應(yīng)cC+dD=yY+zZ移項(xiàng)0=-cC-dD+yY+zZ

令-c=νC、-d=νD、y=νY、z=νZ規(guī)定，反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為負(fù)，產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為正。1.3.2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度29第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四因此，對(duì)任一化學(xué)反應(yīng)cC+dD=yY+zZ可得：0＝∑BB

νB可簡化寫出化學(xué)計(jì)量式的通式：0=νCC+νDD+νYY+νZZB——包含在反應(yīng)中的分子、原子或離子νB——(物質(zhì))B的化學(xué)計(jì)量數(shù)化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)1.3.2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度30第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四例N2+3H2=2NH30=－N2

－3H2+2NH3

=ν(N2)N2+ν(H2)H2+ν(NH3)NH3N2、H2、NH3的化學(xué)計(jì)量數(shù)ν(N2)=－1、ν(H2)=－3、ν(NH3)=2表明反應(yīng)中每消耗1molN2和3molH2，生成2molNH31.3.2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)31第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四對(duì)于化學(xué)計(jì)量方程式dξ=dnB/νB

nB——B的物質(zhì)的量；ξ——反應(yīng)進(jìn)度，單位為molνB——B的化學(xué)計(jì)量數(shù)開始時(shí)ξ0=0,、nB=０反應(yīng)進(jìn)度為ξ時(shí)：nB=νBξ1.3.2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度(ξ)

【讀音[ksai]】

0＝∑BB

νB改寫為dnB=νBdξ32第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期四