普通化学教案.docx
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1、一般化学教案授课总学时:56学授课专业:生物科学类、环境科学类、轻工食品纺织类、生物工程类、环境与平安类、植物消费类、动物消费类、水产类、动物医学类、环境生态类等30个本科专业。授课时间: 每年秋季 绪论(1学时)主要内容:化学计量数、反响进度一、一般化学学习的意义、目的,方法和要求二、化学反响方程式、化学计量数-AA -BB-=YYZZ化学计量数,对反响物取负值,对生成物取正值。0=BB B既代表反响物,也代表生成物。 B留意:化学计量数与反响方程式是对应的。3H2(g)N2(g)=2NH3(g) H2(g)1/3N2(g)=2/3NH3(g)这两个方程式化学计量数是不一样的。三、反响进度(
2、重点) 对于反响0=BB 反响进度定义为: B = B-1nB 或 = nB/B反响进度的单位是mol。 留意:反响进度与反响方程式是对应的。反响进度为1的反响也称为摩尔反响。第1章 气体和溶液(3学时)主要内容:稀溶液的依数性(重点),道尔顿分压定律.一、溶液的组成标度 ( 溶质/溶剂 溶质/溶液)1、B的物质的量浓度 CB nB/V 单位: molL-1 根本单元: 1mol指与0.012Kg12C 所含的原子数(6.0231023)一样的任何化学根本单元(分子,原子、离子等等), C(H2SO4) C(1/2 H2SO4) 根本单元的选择是随意的,可以是实际存在的,也可以依据须要而人为规
3、定。2、 溶质B的质量物质的量浓度bB nB/mA 单位: molKg-1 与温度无关系3、B的摩尔分数 单位:1对二组分:B nB/n A nA/n B A 1 对多组分:B 1 4、 B的质量分数 单位:1 mB/m 5、 几种溶液组成标度之间的关系 物质的量浓度(CB)与质量分数() CB nB/V mB/NBV mB/MBm/ MB 物质的量浓度(CB)与质量摩尔浓度(bB) CB nB/m nB/mA bB对稀溶液:CB bB例题:例1-7 在常温下取NaCl饱和溶液10.00mL,测得其质量为12.003g,将溶液蒸干,得NaCl固体3.173g。求:NaCl饱和溶液的(1)物质的
4、量浓度,(2)质量摩尔浓度,(3)饱和溶液中NaCl和H2O的摩尔分数,(4)NaCl的质量分数,(5)质量浓度。解:(1) NaCl饱和溶液的物质的量浓度为:(2) NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度为:(3)NaCl饱和溶液中(4)NaCl饱和溶液的质量分数为:(5)NaCl饱和溶液的质量浓度为:(4)NaCl饱和溶液的质量分数为:(5)NaCl饱和溶液的质量浓度为:二、溶液的依数性(重点)1、相:物理性质和化学性质完全一样,相与相之间有界面。 单相体系,多相体系。相与组分、相与态不同。水的相图,相面,相线,三相点。解析水的相图的改变规律、相态、相面和相变的关系。2、 溶液的蒸气压下降溶剂的蒸
5、气压 液态 气态 饱和蒸气:饱和蒸气压:p 蒸气压曲线: 溶液的蒸气压下降 p pAp pBp K bB 公式的推导过程拉乌尔定律:难挥发非电解质稀溶液蒸气压下降与溶质的质量物质的量浓度成正比。 3、溶液的沸点上升 -以水的相图说明 溶剂的沸点和溶液的沸点 Tb Kb bB 4、 溶液的凝固点下降 溶剂的凝固点和溶液的凝固点 Tf Kf bB5、 溶液的浸透压 -以水的相图说明 浸透现象: 半透膜 浸透压 CBRT bBRT 单位:千帕(kpa) 等渗溶液,低渗溶液,高渗溶液溶液的依数性在难挥发、非电解质、稀溶液中符合这些规律,在其它溶液中不符合这些定量关系。电解质溶液的依数性如何例题:1、溶
6、液凝固点和沸点同物质的种类的关系例题:例1-10 在500g水中溶解46g甘油(C3H8O3),求该溶液的沸点。解:依据拉乌尔定律 查表1-2可知溶剂水Kb=0.52 Kkgmol-1 而 则:T b0.52K 所以2、利用溶液凝固点降低和沸点上升求分子量例题:例1-11 取2.67g萘溶于100g苯中,测得该溶液的凝固点下降了1.07K,求萘的摩尔质量。解:依据拉乌尔定律, 查表1-2可知溶剂苯的=5.12Kkgmol-1 所以 解得三、电解质溶液理论 1、德拜休克尔理论离子氛、有效浓度(活度)、活度系数和离子强度2、范特荷夫系数四、志向气体分压定律 1.志向气体的状态方程:pV=nRT 志
7、向气体的条件 2.道耳顿分压定律混合气体的总压力p等于各组分气体施于器壁压力p(A)、p(B)、之总和。即: p= p(A)p(B)某组分气体施于器壁压力称为该组分气体之分压力,简称分压。某组分气体的分压等于在与混合气体T、V一样时,该气体单独存在时的压力。 p(A)V=n(A)RT p(B)V=n(B)RT n= n(A)n(B) (A)= n(A)/n 摩尔分数P(A)V=n(A)RT=(A)p 阿吗歌分体积定律第二章 胶体溶液(2学时)主要内容:溶胶的特点、性质, 胶团构造(重点),溶胶的稳定性和聚沉(重点). 一、根本概念:分散系:分散质 + 分散剂分散系的分类:(1)依分散质颗粒大小
8、分真溶液:d1nm 单相体系胶体溶液:1nmd100nm 溶胶 多相体系 高分子溶液 单相体系粗分散系:d100nm 多相体系 (2)依分散质和分散剂的聚集状态分9类。 分散度和外表能(外表张力) 分析外表能的产生缘由二、胶体溶液1、胶体溶液胶体分散系指分散质颗粒在1nmd100nm之间,与高分子不同之处是胶体是多相体系。胶体分散度大,比外表积特别大,胶体具有某些特别的性质。2、外表吸附吸附现象:化学吸附和物理吸附吸附特点:单层和多层吸附,吸附量,吸附平衡;气固吸附,固液吸附;分子吸附和离子吸附(离子选择吸附法杨氏规则和离子交换吸附)重点。是胶体带电的主要缘由。3、胶体的制备与性质溶胶的制备和
9、净化胶体的性质 溶胶的光学性质 丁达尔现象 散射现象 超显微镜 溶胶的动力学性质 布朗运动 溶胶的电学性质 电泳和电渗现象 溶胶带电的缘由: 吸附作用 电离作用 分析电泳和电渗的特点。4、胶团构造胶粒扩散层 = 胶团胶核吸附层= 胶粒电位离子局部反离子 = 吸附层 胶体在电场中是以胶粒的形式挪动。胶团是不带电的。以 AgNO3(过量) KI AgI 沉淀为例:(AgNO3)mnAg+(n-x)NO3-X+xNO3-双电层概念:Zeta电位-动电电位 电位大小同胶粒代的电位有关,外加电解质使电位值降低.例题:1、 Fe(OH)3胶体2、 AgX胶体3、 H2SiO4胶体4、 As2S3胶体5、溶
10、胶的稳定性与聚沉溶胶的稳定性(热力学稳定体系和动力学不稳定体系,稳定的缘由是溶胶带电,布朗运动和溶剂化作用)溶胶的聚沉 参加电解质 哈迪叔尔采规则:反号离子的化合价越高,聚沉实力大; 反号离子的化合价一样,看同号离子,其化合价越高聚沉实力越小;同价离子看离子水合半径,其水合半径越大聚沉实力越小. 参加相反溶胶-量一样时聚沉 加热和浓度 有机物大于无机物第三章 化学反响速率(4学时)本课主要内容:反响速率的表示方法,基元反响、简洁反响、困难反响等根本概念;反响速率理论简介;浓度对反响速率的影响,质量作用定律(重点),反响级数;温度对反响速率的影响;催化剂对反响速率的影响.一化学反响速率的概念1.
11、 平均速率 2.瞬时速率2. 以反响进度表示反响速率 4.各物质反响速率的关系 反响 1/a A + 1/b B = 1/p C + 1/q D 关系 V =1/a Va =1/b Vb = 1/p Vc =1/q VD例题: 例3-1:氮气与氢气在密闭容器中合成氨,则各物质浓度的改变如下:N2+3H2=2NH3起始浓度c/molL-1 1.0 3.0 02秒后浓度c/molL-1 0.8 2.4 0.4求该反响在2秒时的化学反响速率。解二.反响机理:基元反响,简洁反响,困难反响,定速步骤;反响历程和反响机理三.反响速率理论简介1.反响速率碰撞理论 反响分子必需碰撞, 碰撞频率越高反响越快,
12、碰撞频率同浓度成正比;活化分子和有效碰撞活化分子的百分数; 反响分子碰撞取向.V=ZfP=Z.CA CB. e-Ea/RT P温度和反响物的浓度影响反响速率2.过渡态理论 反响物到产物经过一过渡状态即活化协作物,活化协作物分解为产物过程为定速步骤.H=Ea(+)Ea(-)四.浓度对化学反响速率的影响1.质量作用定律和速率方程 速率方程的表示方法,条件基元反响或简洁反响2.反响级数和反响分子数3.反响级数确实定方法 速率方程的推到 试验法;由反响机理推导;由速率常数确定;由基元反响和简洁反响确定.例题: 例3-2 已知H2(g)I2(g)2HI(g)实际由以下两个基元反响组成的困难反响:I2(g
13、) 2I(g) (快) (平衡常数)H2(g)2I (g)2HI(g) (慢) k2(速率常数)试依据上述反响历程推导出H2(g)I2(g)2HI(g)的速率方程。解:由于慢反响确定整个反响的速率: (1)但该反响中并无碘原子,由于第一个反响是可逆反响,可得: (2)将(2)代入(1)可得:=五.温度对化学反响速率的影响1.范荷夫(Vant Hoff)规则 2.阿仑尼斯(Arrhenius)公式3.活化能例题: 例3-4 在301K(28)时,鲜牛奶约4h变酸,但在278K(5)的冰箱内,鲜牛奶可保持48h才变酸。设在该条件下牛奶变酸的反响速率与变酸时间成反比,试估算在该条件下牛奶变酸反响的活
14、化能。若室温从288K(15)上升到298K,则牛奶变酸反响速率将发生怎样的改变解:(1)反响活化能的估算依据(3-8)式式中:T2301K,T1278K。由于变酸速率与变酸时间成反比,已知278K时变酸时间t148h,301K时变酸时间t24h,所以又因为:所以:Ea=75 kJmol-1(2)反响速率随温度上升而发生改变若温度从288K上升到298K,则即反响速率增大到原来速率的2.9倍六.催化作用1.催化剂和催化作用2.催化作用的特点3.均相催化和非均相催化4.酶催化反响化学反响速率习题课 第四章 化学热力学根底(8时)本课主要内容:摩尔热力学能、热化学方程式、摩尔焓,热化学定律(娴熟驾
15、驭);化学反响自发性,熵概念初步,吉布斯自由能、吉-亥公式化学反响等温方程式;一.热力学根底学问1.系统的状态函数(重点)系统: 所探讨的对象称为系统.环境: 系统以外与系统亲密相关的局部称为环境.状态函数: 用来说明、确定系统所处状态的宏观物理量。如:温度、压力、体积、摩尔数等等。状态函数的特点:状态肯定值肯定,殊途同归改变等,周而复始改变零。状态函数的改变与过程的途径无关。2过程和途径 恒温过程:T1=T2=T环 恒压过程:p1=p2=p外 恒容过程:V1=V2 循环过程: 绝热过程:Q=03.功和热(W和Q)功和热是系统与环境之间的能量传递形式。热:系统与环境由于温度差而引起的能量传递形
16、式,以符号Q表示。一般规定体系吸热为正,放热为负。功:除热以外的其它能量传递形式,以符号W表示。规定:体系对环境做功取负值,环境对体系做功取正值。功:体积功W体与非体积功W。 W体= - p外V功和热都不是状态函数。3.热力学第肯定律(能量守恒定律) 热力学能(内能):是体系内部能量的总和,用符号U表示。是状态函数。U=QW 运用条件:封闭体系 功为体积功和非体积功例题: 例4-2 一封闭系统,经由两条不同的途径到达同一终点。 途径1:系统由初态干脆改变到终态:W1-10J,Q190J。 途径2:分两阶段进展。 (1)系统由初态改变至中间状态:W220J,Q2-60J(2)系统由中间状态改变至
17、终态:Q3100J 计算系统由中间状态改变至终态时系统所做的功W3。解: 联立两式: 9010(-60100)(20) 20(J)4.过程的热定容热QV 条件: V始= V终 体系不做其它功 V=0 W体=0 W=0 此时:QV=U 定容热QV等于体系热力学能的改变。定压热Qp和焓函数 条件:p始= p终 体系不做其它功Qp=U- W= Up外V = (U2 U1)(p2V2p1V1)Qp= (U2p2V2)(U1p1V1)定义:H=UpV H焓,是状态函数。Qp= H2-H1 定压热Qp等于体系焓的改变。 例题:相变过程热力学量的求算(W,Q.H, U)求2molH2O水在100、100kP
18、a压力下变为H2O水蒸气的W,Q.H, U。二.化学反响的热力学能和焓1.反响的摩尔热力学能rUm = U/ 单位: KJmol-1 热化学方程式: 表示化学反响与反响热效应的关系的式子.热化学方程式书写时的留意事项: 要注明反响物和生成物的温度、压力、聚集状态等,反响热与方程式呈一一对应关系。3.反响的摩尔焓rHm = H/ 单位: KJmol-1 反响的摩尔焓在一般状况下主要用来表示反响的热效应。是一个特别重要的概念。因为化学反响多在等压、不做非体积功状况下进展。三.热化学定律1.热化学定律(盖斯Hess定律)利用已知反响的热效应,计算未知反响的热效应。化学反响,无论是一步完成,还是分步完
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