有机化学基本概念精.ppt

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1、有机化学基本概念第1页，本讲稿共49页物理变化和化学变化物理变化物理变化化学变化化学变化（化学反应）（化学反应）概念概念没有新物质生没有新物质生成的变化成的变化有新物质生成的变化有新物质生成的变化现象现象物质的形状、物质的形状、状态等发生变状态等发生变化化发光、放热、变色、放发光、放热、变色、放出气体、生成出气体、生成 沉淀等沉淀等质区别质区别是否有新本物质生成是否有新本物质生成实例实例木材做成桌椅、木材做成桌椅、水变成冰水变成冰木炭燃烧、铁生锈等木炭燃烧、铁生锈等第2页，本讲稿共49页 物理性质和化学性质 物理性质物理性质 化学性质化学性质 概念概念物质不需要发生化学变化物质不需要发生化学变

2、化就表现出来的性质就表现出来的性质物质在化学变物质在化学变化中表现出来化中表现出来的性质的性质性质确性质确定定由感觉器官直接感知或仪由感觉器官直接感知或仪器测知器测知通过化学变化通过化学变化可知可知性质内性质内容容颜色、状态、气味、熔沸颜色、状态、气味、熔沸点、硬度、溶解性、挥发点、硬度、溶解性、挥发性等性等可燃性、还原可燃性、还原性、氧化性、性、氧化性、稳定性等稳定性等实例实例通常情况下，通常情况下，O2是一种是一种无色、无味的气体无色、无味的气体碳能在空气中碳能在空气中燃烧燃烧第3页，本讲稿共49页化学反应类型化学反应类型、基本反应类型、基本反应类型化合反应：化合反应：（一对恋人结（一对恋

3、人结婚）婚）分解反应：分解反应：（一对夫妇（一对夫妇离婚）离婚）置换反应：置换反应：（第（第三者插足）三者插足）复分解反应：复分解反应：（两对夫妇先离婚，再重新组成新家庭）（两对夫妇先离婚，再重新组成新家庭）第4页，本讲稿共49页第5页，本讲稿共49页 科学家研究发现，世界上的所有物质都是科学家研究发现，世界上的所有物质都是由人们肉眼看不见的微粒构成，并把这些由人们肉眼看不见的微粒构成，并把这些微粒取了一个好听的名字：微粒取了一个好听的名字：分子、原子。分子、原子。第二节 分子、原子和原子量小结：物质是由微小的粒子 -分子或原子构成的第6页，本讲稿共49页构成物质的微粒构成物质的微粒:分子分子

4、原子原子离子离子 所有氧化物：H2O MnO2 CO2 有机物：酒精 蔗糖 甲烷 非金属：O2 H2 N2 由原子构成的物质金属：Cu Mg Fe 大部分非金属：C Si P由分子构成的物质由离子构成的物质 酸 碱 盐第7页，本讲稿共49页分子的特性将红墨水滴进水中，会发现水变色：为将红墨水滴进水中，会发现水变色：为什么水变红了？什么水变红了？分子的特性之二、分子在不断运动。温度越高分子的能量越大，运动速度越快。第8页，本讲稿共49页分子的特性实验：酒精与水的混合实验：酒精与水的混合思考：为什么思考：为什么1+121+12分子的特性之三、分子间有间隔第9页，本讲稿共49页水的电解：水水氧气氧气

5、+氢气氢气H2OO2+H2电解电解电解电解水分子水分子氢微粒氢微粒氧微粒氧微粒氢气分子氢气分子氧气分子氧气分子氢原子氧原子氧原子水分子水分子第10页，本讲稿共49页原子量标准为为了了表表示示原原子子的的质质量量，通通常常将将各各元元素素的的原原子子质质量量相相互互比比较较，国国际际上上以以质质量量数数12 的的碳碳原原子子质质量量作作为为比比较较标标准准，规规定定其其原原子子量量为为12，取取数数目目相相同同的的其其他他原原子子与与碳碳原原子子质质量量比比较较，就可以推算出其他原子的原子量，就可以推算出其他原子的原子量第11页，本讲稿共49页1.原子量的概念原子量的概念原子量就是相对原子质量的

6、简称。原子量就是相对原子质量的简称。被定义为元素的平均原子质量与核素被定义为元素的平均原子质量与核素12C原子质原子质量的量的1/12之比，以往被称为之比，以往被称为原子量原子量。2.原子质量的单位是千克原子质量的单位是千克原子量是一个比值，它的单位是原子量是一个比值，它的单位是“一一”例如：例如：Ar(H)=1.0079Ar(O)=15.9993.原子的质量主要集中在原子核上原子的质量主要集中在原子核上质子数质子数+中子数中子数=质量数质量数原子量原子量第12页，本讲稿共49页第三节 元素和元素符号 1.元素的概念具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。书写：Ca 大写 小写2.元

7、素符号C H O N Cl S PK Ca Na Mg Al Fe Zn Mn Ba Cu Ag Hg 3.地壳中含量最多的四种元素：非金属金属O SiAl Fe第13页，本讲稿共49页 具有确定质子数和中子数的一类单核粒子具有确定质子数和中子数的一类单核粒子称为称为核素核素。元素元素是具有相同质子数的一类单核粒是具有相同质子数的一类单核粒子的总称。子的总称。质子数相等而中子数不等的同一元素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的一些原子品种互称为同位素同位素。第14页，本讲稿共49页元素符号表示的意义：元素符号表示的意义：CO3C-碳元素氧元素1个碳原子碳单质氧单质3个碳原子

8、O2氧气1个氧原子1个氧分子1个氧分子是由两个氧原子构成3O-3O2-3个氧原子3个氧分子第15页，本讲稿共49页元素与原子的区分元素元素原子原子概念范畴概念范畴宏观宏观微观微观属性属性讲种类、不讲个数讲种类、不讲个数既讲种类、又讲个既讲种类、又讲个数数在化学变化中在化学变化中元素种类不变，存元素种类不变，存在形态可能发生改在形态可能发生改变变原子不能再分，但原子不能再分，但外层电子可能发生外层电子可能发生变化变化联系联系元素是同类原子的集合元素是同类原子的集合第16页，本讲稿共49页分子式：为了便于认识和研究物质，化学上常用元素符号来表示物质的分子组成，这种式子叫做分子式分子式和分子量分子式

9、和分子量第17页，本讲稿共49页分子量分子中所含原子的原子量总和称为分子量分子量，可作分子间质量的比较。相对分子质量相对分子质量(Mr)被定义为物质的分子或特定单元的平均质量与核素被定义为物质的分子或特定单元的平均质量与核素12C原子质量的原子质量的1/12之比之比.(以前被称为以前被称为分子量分子量)例如：例如：Mr(H2O)=18.014818.01Mr(NaCl)=58.44358.44第18页，本讲稿共49页例题H2、H2O 的分子量各为多少？(2)H2O分子量分子量(1)H2H2分子量分子量第19页，本讲稿共49页例题已知酒精的分子式C2H5OH，则酒精的分子量为多少？（碳的原子量1

10、2；氢的原子量1；氧的原子量16）(A)60(B)46(C)36(D)29。第20页，本讲稿共49页第五节第五节 化学方程式化学方程式质量守恒定律指：质量守恒定律指：参加参加化学反应化学反应的的各各物质的质量物质的质量总和与生成物质的质量总和相等的规律。总和与生成物质的质量总和相等的规律。2.化学方程式指的是什么？化学方程式指的是什么？用用化学式化学式来表示化学反应的式子叫做化学方程来表示化学反应的式子叫做化学方程式。式。1.什么是质量守恒定律？什么是质量守恒定律？第21页，本讲稿共49页碳和氧气反应的微观过程碳和氧气反应的微观过程C+O2=CO2点燃每每12份质量的碳跟份质量的碳跟32份质量

11、的氧气份质量的氧气恰好恰好完全反应生成完全反应生成44份质量的二氧化碳份质量的二氧化碳 一个碳原子和一个氧分子生成一个二氧化碳分子一个碳原子和一个氧分子生成一个二氧化碳分子质量比1232443g8g11g3g10g11g第22页，本讲稿共49页 化学方程式提供的信息表示化学反表示化学反应的条件应的条件表示反应物表示反应物和生成物和生成物表示参加表示参加反应的各反应的各粒子的相粒子的相对数量对数量表示各表示各物质之物质之间的质间的质量比量比第23页，本讲稿共49页以 4P +5O2 2P2O5 点燃点燃1.宏观读法宏观读法:磷和氧气在点燃条件下生成五氧化二磷磷和氧气在点燃条件下生成五氧化二磷2.

12、微观读法微观读法:每每4个磷原子和个磷原子和5个氧气分子在点燃条件下个氧气分子在点燃条件下生成生成2个五氧化二磷分子个五氧化二磷分子3.质量读法质量读法:每每124份质量的磷和份质量的磷和160份质量的氧气在份质量的氧气在点燃条件下生成点燃条件下生成284份质量的五氧化二磷份质量的五氧化二磷124 160 284化学方程式的读法化学方程式的读法:第24页，本讲稿共49页氢气与氧气反应生成水：氢气与氧气反应生成水：如何配平？第25页，本讲稿共49页买水果时可以论个买买米时就无法以粒来买，而是以斤或包做为购买单位至于原子的体积则更小，无法一一数清，所以必须制定一个较方便表示的计量单位。第六节 摩尔

13、第26页，本讲稿共49页 是用于计量指定的微观基本单元是用于计量指定的微观基本单元(如分子、原子、离子、电子等微观粒子如分子、原子、离子、电子等微观粒子)或其或其特定组合的一个物理量。特定组合的一个物理量。符号为符号为 n n 单位为摩尔（单位为摩尔（molmol）物质的量物质的量第27页，本讲稿共49页物物理理量量单单位位名名称称单单位位符符号号长长度度质质量量时时间间电电流流强强度度热力学温度热力学温度发发光光强强度度物物质质的的量量米米千克千克秒秒安培安培开尔文开尔文坎德拉坎德拉摩尔摩尔mkgsAKcdmol 国际单位制（国际单位制（SISI）的七个基本物理量）的七个基本物理量物物质质的

14、的量量第28页，本讲稿共49页碳的原子量为12，当取（61023）个碳原子称重时，其质量为12g。因此科学家规定6 10 6 10 2323 个个个个粒子粒子粒子粒子数目为数目为数目为数目为1 1摩尔摩尔摩尔摩尔摩尔第29页，本讲稿共49页系统中的物质的量若为摩尔，系统中的物质的量若为摩尔，表示该系统中所包含的基本单元数与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。的原子数目相等。0.012kg12C所含的碳原子数目所含的碳原子数目(6.0221023个个)称为称为阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数（Avogadro）（）（NA）。）。第30页，本讲稿共49页摩尔、质量、粒子

15、数关系物质的量物质的量(n)=物质所含微粒数目物质所含微粒数目阿伏加德罗常数阿伏加德罗常数=物质物质质量质量分子量或原子量分子量或原子量第31页，本讲稿共49页摩尔数物质分子量质量分子数原子种类及数目1氧3232 g6 1023 个O21.2 1024 个O2二氧化碳4488g1.2 1024 个CO21.2 1024个C2.4 1024个O0.5水189g3 1023 个H2O6 1023个H3 1023个O摩尔、质量、摩尔、质量、粒子粒子数关系数关系第32页，本讲稿共49页1molH2表示有表示有NA个氢分子；个氢分子；2molC表示有表示有2NA个碳原子；个碳原子；3molNa+表示有表

16、示有3NA个钠离子；个钠离子；4mol(H2+O2)表示有表示有4NA个个(H2+O2)的的特定组合体，其中含有特定组合体，其中含有4NA个氢分子和个氢分子和2NA个氧分子。个氧分子。第33页，本讲稿共49页 在使用摩尔这个单位时，一定要指明基在使用摩尔这个单位时，一定要指明基本单位本单位(以化学式表示以化学式表示)，否则示意不明。否则示意不明。例如例如:笼统说笼统说“1mol氢氢”难以断定是指难以断定是指1mol氢分子，氢分子，还是指还是指1mol氢原子或氢原子或1mol氢离子。氢离子。第34页，本讲稿共49页在混合物中，在混合物中，B的物质的量的物质的量(nB)与混合物的物质与混合物的物质

17、的量的量(n)之比，称为组分之比，称为组分B的物质的量分数的物质的量分数(xB)，又称又称B的摩尔分数。的摩尔分数。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摩尔分数摩尔分数第35页，本讲稿共49页例如例如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摩尔质量摩尔质量某物质的质量某物质的质量(m)除以该物质的物质的物质的除以该物质的物质的物质的量量(n)M=m/nM 的单位的单

18、位kgmol-1或或gmol-1第36页，本讲稿共49页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摩尔体积摩尔体积某气体物质的体积某气体物质的体积(V)除以该气体物质的量除以该气体物质的量(n)Vm=V/n第37页，本讲稿共49页 混合物中某物质混合物中某物质B B的物质的量的物质的量(n nB B)除以混合除以混合物的体积物的体积(V V):):c cB B=n nB B/V V 对溶液来说，即对溶

19、液来说，即1L1L溶液中所含溶质溶液中所含溶质B 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：molLmolL-1-1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(c)第38页，本讲稿共49页 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

20、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第39页，本讲稿共49页 实际工作中，实际工作中，温度不太低、压力不太温度不太低、压力不太高高的情况下实际气体可视为理想气体。的情况下实际气体可视为理想气体。因为此时气体分子间的距离大，分子因为此时气体分子间的距离大，分子与分子间的作用力很小，可以忽略。与分子间的作用力很小，可以忽略。理想气体状态方程理想气体状态方程第40页，本讲稿共49页 实验测知实验测知1mol气体在标准状况下的体积为气体在标准状况下的体积为22.41410-3m3,则则101.325103Pa22.41410-3m31mol273.15K=R=pV/nT=8.

21、314Pam3mol-1K-1=8.314Jmol-1K-1第41页，本讲稿共49页 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，某一气体混合物中，某一组分气体组分气体B对器壁所施加的压力。对器壁所施加的压力。即等于相同温度下该气体单独占有与混合气即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。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于混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。各组分气体的分压之和。p=pB表达式表达式(1)第42页，本讲稿共49页 假如假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

22、的量为混合气体的物质的量为n混合气体的体积为混合气体的体积为V则则气体气体B压力：压力：pB=nBRT/V而而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的摩尔分数的摩尔分数nBnpB=pnB则则n表达式表达式(2)第43页，本讲稿共49页 同温同压下同温同压下,气态物质的量与其体积成正比气态物质的量与其体积成正比 则则VB nBV n=pBnBpn而而所以所以pB=pVBV表达式表达式(3)体积分数体积分数第44页，本讲稿共49页 p(COCO2 2)=Pan(CO2)RT0.1148.314303.15V 1.0010-2=2.87104Pap(N N2)=

23、p-p(O O2 2)-p(COCO2 2)=(9.33-2.67-2.87)104Pa=3.79104Pa例例体积为体积为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。解解m(CO2)5.00gM(CO2)44.01gmol-1n(CO2)=0.114mol第45页，本讲稿共49页原子与分子间的键与力分子与原子键常见结合或吸引方式有：共价键、离子键、金属键、氢键、分子间作用力等。共价键的形成是成键电子的原子轨道发生重叠，并且要使共价键稳定，必须重

24、叠部分最大。由于除了s轨道之外，其他轨道都有一定伸展方向，因此成键时除了s-s的键（如H2）在任何方向都能最大重叠外，其他轨道所成的键都只有沿着一定方向才能达到最大重叠。（结婚）离子键是由正负离子之间通过静电引力吸引而形成的，正负离子为球形或者近似球形，电荷球形对称分布，那么离子键就可以在各个方向上发生静电作用，因此是没有方向性的。（恋爱）第46页，本讲稿共49页 由金属键是指自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。自由电子作穿梭运动，它不专属于某个金属离子而为整个金属晶体所共有。这些自由电子与全部金属离子相互作用，从而形成某种结合，这种作用称为金属键。氢键：氢原子与电负性的

25、原子X共价结合时，共用的电子对强烈地偏向X的一边，使氢原子带有部分正电荷，能再与另一个电负性高而半径较小的原子Y结合，形成的XHY型的键。第47页，本讲稿共49页极性与非极性共价键极性与分子极性共价键的极性是因为成键的两个原子电负性不相同而产生的。电负性高的原子会把共享电子对“拉”向它那一方，使得电荷不均匀分布。这样形成了一组偶极，这样的键就是极性键。电负性高的原子是负偶极，记作-；电负性低的原子是正偶极，记作+。键的极性程度可以用两个原子电负性之差来衡量。差值在0.4到1.9之间的是典型的极性共价键。两个原子完全相同（当然电负性也完全相同）时，差值为0，这时原子间成非极性键。相反地，如果差值超过了1.9，这两个原子之间就不会形成共价键，而是离子键。第48页，本讲稿共49页分子极性一个共价分子是极性的，是说这个分子内电荷 分布不均匀，或者说，正负电荷中心没有重合。分子的极性取决于分子内各个键的极性以及它们的排列方式。在大多数情况下，极性分子中含有极性键，非极性分子中含有非极性键。然而，非极性分子也可以全部由极性键构成。只要分子高度对称，各个极性键的正、负电荷中心就都集中在了分子的几何中心上，这样便消去了分子的极性。这样的分子一般是直线形、三角形或四面体形。第49页，本讲稿共49页