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天津大学无机化学课件1第一章化学中的计量和质量关系11-1-1相对原子质量和相对分子质量相对原子质量和相对分子质量 具有确定质子数和中子数的一类单具有确定质子数和中子数的一类单核粒子称为核素。核粒子称为核素。元素是具有相同质子数的一类单元素是具有相同质子数的一类单核粒子的总称。核粒子的总称。质子数相等而中子数不等的同一元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。素的一些原子品种互称为同位素。自然界中氧就有三种同位素自然界中氧就有三种同位素:16O17O18O含量含量/%99.7590.0370.204 碳也有三种同位素：碳也有三种同位素：12C13C14C含量含量/%98.8921.1082023/4/282课件课件1-1-2物质的量及其单位物质的量及其单位 如如 含含1molO2和和4molN2的混合气体中的混合气体中,O2和和N2的摩尔分数分别为：的摩尔分数分别为：x(O2)=1mol/(1+4)mol=1/5x(N2)=4mol/(1+4)mol=4/5在混合物中在混合物中，B的物质的量的物质的量(nB)与混合与混合物的物质的量物的物质的量(n)之比，称为组分之比，称为组分B的的物质的量分数物质的量分数(xB)，又称又称B的摩尔分数的摩尔分数摩尔分数摩尔分数2023/4/289课件课件1-1-3摩尔质量和摩尔体积摩尔质量和摩尔体积 例如例如1molH2的质量为的质量为2.0210-3kgH2的摩尔质量为的摩尔质量为2.0210-3kgmol-1某物质的某物质的质量质量(m)除以该物质的除以该物质的物质的量物质的量(n)M=m/nM的单位：的单位：kgmol-1或或gmol-1摩尔质量摩尔质量2023/4/2810课件课件1-1-3摩尔质量和摩尔体积摩尔质量和摩尔体积 例如例如在标准状况在标准状况(STP)(273.15K及及101.325kPa下下)，任何理想气体的摩尔，任何理想气体的摩尔体积为：体积为：Vm,273.15K=0.022414m3mol-1=22.414Lmol-122.4Lmol-1某气体物质的体积某气体物质的体积(V)除以该气体物质除以该气体物质的量的量(n)Vm=V/n 单位：单位：m3mol-1摩尔体积摩尔体积2023/4/2811课件课件1-1-4物质的量浓度物质的量浓度 溶液中某溶质溶液中某溶质B的物质的量的物质的量(nB)除除以溶液的体积以溶液的体积(V)。cB=nB/V对溶液来说，即对溶液来说，即1L溶液中所含溶质溶液中所含溶质B的物质的量的物质的量单位：摩单位：摩(尔尔)每升每升单位符号：单位符号：molL-1例如例如若若1L的的NaOH溶液中含有溶液中含有0.1mol的的NaOH，其浓度可表示为：，其浓度可表示为：c(NaOH)=0.1molL-1物质的量浓度简称为浓度物质的量浓度简称为浓度物质的量浓度物质的量浓度(cn)2023/4/2812课件课件1.物质聚集状态物质聚集状态 有三种：气态（有三种：气态（有三种：气态（有三种：气态（gaseous stategaseous state）、）、）、）、液态（液态（液态（液态（liquid liquid statestate）和固态（和固态（和固态（和固态（solid statesolid state）。）。）。）。聚集聚集聚集聚集状态状态状态状态粒子间粒子间粒子间粒子间距离距离距离距离粒子运粒子运粒子运粒子运动动动动压缩性压缩性压缩性压缩性扩散性扩散性扩散性扩散性固体固体固体固体小小小小不活跃不活跃不活跃不活跃液体液体液体液体较小较小较小较小不活跃不活跃不活跃不活跃很小很小很小很小有有有有气体气体气体气体大大大大活跃活跃活跃活跃有有有有有有有有1-1-5气体的计量气体的计量2023/4/2813课件课件2.2.研究气体性质的意义研究气体性质的意义(1)(1)是物质的一种较简单的聚集状态。是物质的一种较简单的聚集状态。(2)(2)许多生化过程和化学变化都是在空气中发生的。许多生化过程和化学变化都是在空气中发生的。(3)(3)许多气体参与了重要的化学反应。许多气体参与了重要的化学反应。3 3.气体的基本特征气体的基本特征1-1-5气体的计量气体的计量(1)(1)无固定的形状和体积。无固定的形状和体积。(2)(2)扩散性和易被压缩性扩散性和易被压缩性 。(3)(3)分子间距离大分子间距离大,分子间作用力小。分子间作用力小。(4)(4)不同气体可以任意比例均匀混合。不同气体可以任意比例均匀混合。(5)(5)密度小。密度小。2023/4/2814课件课件4.4.理想气体的基本假定理想气体的基本假定 (1)(1)气体分子本身只有质量而没有体积。气体分子本身只有质量而没有体积。（2 2）气体分子间没有相互作用力。）气体分子间没有相互作用力。（3 3）气体分子之间的碰撞）气体分子之间的碰撞,包括分子与分子、分子与包括分子与分子、分子与器壁之间的碰撞器壁之间的碰撞,是完全弹性碰撞是完全弹性碰撞无动能损耗无动能损耗.5.5.气体压力的产生气体压力的产生 1-1-5气体的计量气体的计量气体分子碰撞器壁气体分子碰撞器壁2023/4/2815课件课件1-1-5气体的计量气体的计量 理想气体状态方程理想气体状态方程pV=nRTp气体的压力，单位为帕气体的压力，单位为帕(Pa)V体积，单位为立方米体积，单位为立方米(m3)n物质的量，单位为摩物质的量，单位为摩(mol)T热力学温度，单位为热力学温度，单位为“开开”(K)R摩尔气体常数摩尔气体常数2023/4/2816课件课件 适用对象适用对象 实际工作中实际工作中，当当压力不太高压力不太高、温度温度不太低不太低的情况下的情况下，气体分子间的距离气体分子间的距离大大，分子本身的体积和分子间的作用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。用理想气体状态方程来描述。2023/4/2817课件课件 摩尔气体常数摩尔气体常数实验测知实验测知1mol理想气体在标准状况下理想气体在标准状况下的体积为的体积为22.41410-3m3,则则101.325103Pa22.41410-3m31mol273.15K=R=pV/nT=8.3144Pam3mol-1K-1=8.3144Jmol-1K-12023/4/2818课件课件理想气体状态方程的应用理想气体状态方程的应用1)1)求摩尔质量求摩尔质量求摩尔质量求摩尔质量 M=mRT/pVM=mRT/pV2)2)求密度求密度求密度求密度 =m/Vm/V =pM/RT=pM/RT 或或或或 M=M=RT/pRT/p1.1.计算计算计算计算p,V,T,np,V,T,n中的任意物理量中的任意物理量中的任意物理量中的任意物理量2.2.确定气体的密度和摩尔质量确定气体的密度和摩尔质量确定气体的密度和摩尔质量确定气体的密度和摩尔质量2023/4/2819课件课件1-1-5气体的计量气体的计量 理想气体分压定律理想气体分压定律气体的分压气体的分压(pB)气体混合物中，气体混合物中，某一分气体某一分气体B对器壁所施加的压力。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。合气体相同体积时所产生的压力。道尔顿分压定律道尔顿分压定律混合气体的总压力等混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。于各组分气体的分压之和。p=pB2023/4/2820课件课件 总压与分压的关系总压与分压的关系如如组分气体组分气体B的物质的量为的物质的量为nB混合气体的物质的量为混合气体的物质的量为n n混合气体的体积为混合气体的体积为V则它们的压力：则它们的压力：pB=nBRT/V p=nRT/V将两式相除，得将两式相除，得pBnBpn为组分气体为组分气体B B的摩尔分数的摩尔分数nBnpB=pnBn则则2023/4/2821课件课件 总压与分压的关系总压与分压的关系同温同压下同温同压下,气体物质的量与其体积成正比气体物质的量与其体积成正比 则则VB nBV n=pBnBpn而而所以所以pB=pVBV2023/4/2822课件课件2023/4/2823课件课件 解解m(CO2)5.00gM(CO2)44.01gmol-1n(CO2)=0.114molp(COCO2 2)=Pan(CO2)RT0.1148.314303.15V 1.0010-2=2.87104Pap(N N2)=p-p(O O2 2)-p(COCO2 2)=(9.33-2.67-2.87)104Pa=3.79104Pa 体积为体积为10.0L含含N2、O2、CO2的混合气体的混合气体,T=30、p=93.3kPa,其中其中:p(O2)=26.7kPa,CO2的含量为的含量为5.00g,试计算试计算N2、CO2分压。分压。例例2023/4/2824课件课件1-1-6化学计量化合物和非计量化合物化学计量化合物和非计量化合物 能表明组成化学物质的各元素原子数目之能表明组成化学物质的各元素原子数目之间最简单的整数比关系间最简单的整数比关系,因此又称最简式因此又称最简式化学式化学式分子式分子式能表明分子型物质中一个分子所包含的能表明分子型物质中一个分子所包含的各种元素原子的数目。各种元素原子的数目。分子式可能和最简式相同，也可能是最简式的整分子式可能和最简式相同，也可能是最简式的整数倍。例如：数倍。例如：对于那些非分子型物质对于那些非分子型物质,只能用最简式表示只能用最简式表示例如：离子型化合物氯化钠，习惯上以最例如：离子型化合物氯化钠，习惯上以最简式简式NaCl表示。表示。分子型物质分子型物质分子型物质分子型物质 化学式化学式化学式化学式 分子式分子式分子式分子式气态氯化铝气态氯化铝气态氯化铝气态氯化铝AlClAlCl3 3AlAl2 2ClCl6 6水水水水HH2 2OOHH2 2OO2023/4/2825课件课件1-1-6化学计量化合物和非计量化合物化学计量化合物和非计量化合物具有确定组成且各种元素的原子互成简单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，这类化合物又称整数比的化合物，这类化合物又称整比化整比化合物合物或或道尔顿体道尔顿体。例如：例如：一氧化碳中氧与碳质量比恒为一氧化碳中氧与碳质量比恒为4 3原子比恒为原子比恒为1 1化学计量化合物化学计量化合物2023/4/2826课件课件1-1-6化学计量化合物和非计量化合物化学计量化合物和非计量化合物组成可在一个较小范围内变动，而又保持组成可在一个较小范围内变动，而又保持基本结构不变的化合物，这类化合物偏离基本结构不变的化合物，这类化合物偏离了原子互为整数比的关系，又称为了原子互为整数比的关系，又称为非整比非整比化合物化合物或或贝多莱体贝多莱体。例如例如:还原还原WO3或加热或加热WO2与与WO3的的混合物，均可制得混合物，均可制得WO2.92又如又如:方铁矿的物相分析发现方铁矿的物相分析发现,在在900时时其组成为其组成为FeO1+x(0.09x 0.19)非化学计量化合物非化学计量化合物2023/4/2827课件课件第一章第一章 化学反应中的质量化学反应中的质量关系和能量关系关系和能量关系第一节第一节结结 束束无机化学多媒体教案无机化学多媒体教案2023/4/2828课件课件