大学化学课件.ppt

1、l手机，上课之前请把手机设成静音或关机，如果上课时听到手机，上课之前请把手机设成静音或关机，如果上课时听到手机铃声或者发现有人接电话或者发短信，手机没收！手机铃声或者发现有人接电话或者发短信，手机没收！l上课睡觉，请自觉站起来听课！上课睡觉，请自觉站起来听课！l准备一个笔记本，养成记笔记的习惯！准备一个笔记本，养成记笔记的习惯！l准备一个作业本，独立完成作业！准备一个作业本，独立完成作业！l准备一个计算器，平时上课或者考试的时候会用到。准备一个计算器，平时上课或者考试的时候会用到。l第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容l第二节第二节 化学与材料科学的关系化学与材料科学的关系l第三节第三节

2、 大学化学的学习方法大学化学的学习方法第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容天体天体单质和化合物单质和化合物原子、分子、离子原子、分子、离子电子、质子、中子等电子、质子、中子等第一层次第一层次第二层次第二层次第三层次第三层次第四层次第四层次化学的化学的研究对象研究对象化学变化化学变化物质的化学性质物质的化学性质物质的组成、结构物质的组成、结构化化学学研研究究的的内内容容外界条件外界条件第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容化学是一门在原子、分子或离子层次上研究物化学是一门在原子、分子或离子层次上研究物质的组成、结构、性质、变化及其内在联系和质的

3、组成、结构、性质、变化及其内在联系和外界变化条件的科学。外界变化条件的科学。简而言之，化学是研究物质变化的科学。简而言之，化学是研究物质变化的科学。应用物理测量方法和数学处理方法研究物应用物理测量方法和数学处理方法研究物 质及其反应，寻求化学性质跟物理性质间质及其反应，寻求化学性质跟物理性质间 本质联系的普遍规律。本质联系的普遍规律。第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容化学化学有机化学有机化学无机化学无机化学分析化学分析化学物理化学物理化学研究碳氢化合物及其衍生物组成、结研究碳氢化合物及其衍生物组成、结构和性质及变化规律。构和性质及变化规律。研究所有元素及其化合物的组成、结构研究所有元素

4、及其化合物的组成、结构和性质及变化规律。和性质及变化规律。(除了碳氢化合物及其衍生物除了碳氢化合物及其衍生物)研究物质化学组成的鉴定方法及其原理研究物质化学组成的鉴定方法及其原理第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容大学化学大学化学无机化学无机化学分析化学分析化学第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容无机化学的主要内容无机化学的主要内容无机化学原理无机化学原理元素无机化学元素无机化学-元素单质及化合物的结构、性质、制备、应用、鉴别、元素单质及化合物的结构、性质、制备、应用、鉴别、分离及去除分离及去除.化学反应的限度和反应的方向性化学反应的限度和反应的方向性 （第二章）（第二章）化学反应

5、速率及化学反应速率理论化学反应速率及化学反应速率理论 （第四章）（第四章）无机化学的四大平衡无机化学的四大平衡原子结构原子结构 （第五章）（第五章）分子结构分子结构 （第六章）（第六章）氧化还原平衡氧化还原平衡 （第九章）（第九章）配位平衡配位平衡 （第十章）（第十章）酸碱电离平衡酸碱电离平衡 （第七章）（第七章）沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 （第八章）（第八章）化学平衡化学平衡 （第三章）（第三章）第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容分析化学的主要内容分析化学的主要内容定量分析定量分析酸碱滴定酸碱滴定 （第七章）（第七章）配位滴定配位滴定 （第十章）（第十章）氧化还原滴定氧化还原滴定（第九

6、章）（第九章）沉淀滴定沉淀滴定（第八章）（第八章）重量分析重量分析（第八章）（第八章）仪器分析仪器分析原子吸收光谱原子吸收光谱原子发射光谱原子发射光谱紫外可见光谱紫外可见光谱红外光谱红外光谱核磁共振核磁共振质谱质谱色谱色谱电化学分析法电化学分析法学习内容（学习内容（64学时）学时）绪论绪论(0.5 学时）学时）第二章第二章 化学热力学初步化学热力学初步（8学时）学时）第一章第一章 物质的聚集状态物质的聚集状态（3.5 学时）学时）第三章第三章 化学平衡化学平衡（5学时）学时）第四章第四章 化学反应速率化学反应速率（3学时）学时）第六章第六章 化学键和分子结构化学键和分子结构 （7学时）学时）第

7、七章第七章 酸碱平衡和酸碱滴定酸碱平衡和酸碱滴定（8学时）学时）第八章第八章 沉淀溶解平衡和重量分析沉淀溶解平衡和重量分析（6学时）学时）第九章第九章 氧化还原平衡和氧化还原滴定氧化还原平衡和氧化还原滴定（6学时）学时）第十章第十章 配位平衡和配位滴定配位平衡和配位滴定（8学时）学时）第五章第五章 原子结构和元素周期律原子结构和元素周期律（9学时）学时）第一节第一节 化学的研究内容化学的研究内容化化 学学有机化学有机化学无机化学无机化学分析化学分析化学物理化学物理化学高分子化学高分子化学放射化学放射化学地球化学地球化学农业化学农业化学环境化学环境化学工业化学工业化学生物化学生物化学化学的发展促

8、进了高分子材料、无机材料、复合材料等化学的发展促进了高分子材料、无机材料、复合材料等分支的形成。分支的形成。第二节第二节 化学与材料科学的关系化学与材料科学的关系材料的结构决定性能，其性能又决定了材料的应用，我们制材料的结构决定性能，其性能又决定了材料的应用，我们制备材料以及研究材料的结构都要用到化学的知识。备材料以及研究材料的结构都要用到化学的知识。因此要想学材料、研究材料必须先学好化学。因此要想学材料、研究材料必须先学好化学。材料科学起源于化学材料科学起源于化学 研究材料离不开化学研究材料离不开化学chap 1 补充材料补充材料.ppt第三节第三节 大学化学的学习方法大学化学的学习方法预习

9、预习听课笔记听课笔记复习作业复习作业解疑解疑提高动手能力，学会如何处理实验数据。提高动手能力，学会如何处理实验数据。提高自学能力提高自学能力 抓好学习的各个环节抓好学习的各个环节 重视化学实验重视化学实验 精泛结合精泛结合,学科之间的相互联系。学科之间的相互联系。除了精通本学科的知识外，还必须熟悉相关领域的知识，例除了精通本学科的知识外，还必须熟悉相关领域的知识，例如数学，物理。如数学，物理。大学阶段必须具备的能力。大学阶段必须具备的能力。主要参考书主要参考书大学化学（上、下册）傅献彩主编，高等教育出版社，1999年9月第1版。无机化学武汉大学、吉林大学等校编，高等教育出版社，1994年4月第

10、3版。无机化学张祖德编，中国科学技术大学出版社，2008 年11月第1版。分析化学武汉大学 主编，高等教育出版社，1995年5月第3版。考考 核核 方方 式式u 平时成绩平时成绩 旷课；旷课；迟到；迟到；抽查笔记情况；抽查笔记情况；交作业情况；交作业情况；抄袭作业；抄袭作业；u 期末成绩期末成绩l第二节第二节 液体液体l第一节第一节 气体气体一、了解理想气体的模型及应用价值；二、掌握理想气体方程式及相关计算；三、了解道尔顿分压定律和气体扩散定律；四、理解气体的液化、饱和蒸气压、沸点等概念及实际意义；五、了解溶液的分类及浓度的表示方法；六、理解难挥发非电解质稀溶液的依数性；第一节第一节 气气 体

11、体1-1 理想气体理想气体 分子体积与气体体积相比可以忽略不计分子体积与气体体积相比可以忽略不计 分子之间没有相互吸引力分子之间没有相互吸引力 分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成 动能损失动能损失在在高温、低压高温、低压条件下，许多实际气体接近理条件下，许多实际气体接近理想气体，可将其作为理想气体对待。想气体，可将其作为理想气体对待。波义耳定律：波义耳定律：n和和T一定时，一定时，V 1/p （1）查理查理-盖吕萨克定律：盖吕萨克定律：n和和p一定时一定时，V T （2）阿佛加德罗定律：阿佛加德罗定律：p与与T一定时，一定时，V n （3）以上三个

12、经验定律的表达式合并得以上三个经验定律的表达式合并得 V nT/p （4）实验测得（实验测得（4）的比例系数是）的比例系数是R，于是得到于是得到 V=nRT/p 可变形为：可变形为：pV=nRT 理想气体状态方程式理想气体状态方程式注意注意：R的取值，的取值，P、V、n、T单位要一致单位要一致 国际单位制中，国际单位制中，p以以Pa,V以以m3,T以以K为单位，为单位，R为摩尔气体常数，其值为摩尔气体常数，其值为为8.315Jmol-1K-1或或 8.315kPaLmol-1K-1 只有理想气体及近似理想气体才可用上式计算只有理想气体及近似理想气体才可用上式计算例例11 一学生在实验室中，在一

13、学生在实验室中，在73.3kPa和和25下收集得下收集得250mL某气体。在分析天平上称量，得气体净质量为某气体。在分析天平上称量，得气体净质量为0.118g。求这种气体的相对分子质量。求这种气体的相对分子质量。解：由解：由 pV=nRT引申：引申：由由 pV=nRTpVnRT11310.1188.31529873.3250 1016mmRTgkPa L molKKMnPVkPaLg mol pVmnMMRTRTRTMmpVpppp,RTMp解：将直线内推至解：将直线内推至p=0时，从图中时，从图中知知 ，而，而p0时，时，CH3F已十分接近理想气体，所已十分接近理想气体，所以将以将 值代入理

14、想气体状态方值代入理想气体状态方程式即可求程式即可求CH3F的摩尔质量，这种的摩尔质量，这种方法叫极限密度法。方法叫极限密度法。53101.4980 10pkg mPap0pp0531.4980 108.315 273.15 1034.02/pMRTpg mol分压分压(pi)：同温下，某种气体单独存在并且占有与混合气体相：同温下，某种气体单独存在并且占有与混合气体相 同体积时所呈现的压强，则对于某种气体有：同体积时所呈现的压强，则对于某种气体有：pi V总总=niRT分压定律分压定律：在一定的：在一定的T T、V V时，混合气体的总压等于组成混时，混合气体的总压等于组成混 合气体的各气体的分

15、压之和，即合气体的各气体的分压之和，即 p总总pi=p1+p2+p3+对混合气体则有对混合气体则有：p总总 V总总=n总总RT两式相除得两式相除得：iiipnxpn总总iipx p总1.道尔顿道尔顿(Dalton)气体分压定律气体分压定律2.阿马格阿马格(Amagat)气体分体积定律气体分体积定律分体积分体积(Vi)：同温下，某一组分气体与混合气体总压相同时：同温下，某一组分气体与混合气体总压相同时 所单独占据的体积所单独占据的体积.则对于某种气体有：则对于某种气体有：p总总 Vi=niRT分体积定律分体积定律：在一定的：在一定的T T、p p时，混合气体的体积等于组成时，混合气体的体积等于组

16、成 该混合气体的各组分的分体积之和，即该混合气体的各组分的分体积之和，即 V总总Vi=V1+V2+V3+对混合气体则有对混合气体则有：p总总 V总总=n总总RTiiVx V总两式相除得两式相除得：iiiVnxVn总总注意：注意：（1）混合气体中，每种组分的气体充满整个容器，混合气体中，每种组分的气体充满整个容器，不能认为气体不能认为气体A占了多少体积，气体占了多少体积，气体B占了多少体积，占了多少体积，当混合气体分离时，分体积才具有意义。当混合气体分离时，分体积才具有意义。（2）混合理想气体方程中，分压）混合理想气体方程中，分压pi和分体积和分体积Vi不能不能同时出现在一个方程式中。同时出现在

17、一个方程式中。pi V总总=niRTp总总 Vi=niRTpi Vi=niRT错误：错误：例例13 在在25时，将时，将0.5L，101KPa氢气和氢气和0.3L，50KPa的氮的氮 气气 移入移入1.0L的真空容器内，求混合气体的总压和各气的真空容器内，求混合气体的总压和各气 体的分压。体的分压。混合后混合后 V总总 1.0L，T25p VpV分氢氢氢总p Vn RTp V分总氢氢氢氢解：混合前解：混合前 p氢氢 101KPa，V氢氢 0.5L，T25；p氮氮 50KPa ，V氮氮 0.3L，T25，根据分压的定义及理想气体方程式，有根据分压的定义及理想气体方程式，有同理可得同理可得:代入数

18、据得：代入数据得：p氢氢分分50.5KPa,p氮氮分分15.0KPa所以所以p总总50.515.065.5KPap VpV分氮氮氮总三、格雷姆气体扩散定律三、格雷姆气体扩散定律同温同压下，某种气态物质的扩散速度与其密度的平方根同温同压下，某种气态物质的扩散速度与其密度的平方根成反比，这就是气体扩散定律成反比，这就是气体扩散定律例例14 若若O2从玻璃管的一端从玻璃管的一端扩散到另一端需要扩散到另一端需要200s，同，同样条件下，样条件下，H2的扩散通过此的扩散通过此管需要的时间为（管需要的时间为（）。）。11ABBBAAMM1-2 实际气体状态方程式实际气体状态方程式在恒温条件下，一定量理想气

19、体的在恒温条件下，一定量理想气体的pV乘积是一个常数，而乘积是一个常数，而实际气体却不是这样。实际气体却不是这样。1873年，荷兰物理学家范德华对理想气体状态方程式进行修正。年，荷兰物理学家范德华对理想气体状态方程式进行修正。图：气体图：气体pVp示意图示意图从两方面修正：从两方面修正：（1）高压时，气体分子自身的体积不容忽视）高压时，气体分子自身的体积不容忽视 p(v-nb)=nRT (b：常数，：常数，1mol某气体分子的体积）某气体分子的体积）（2）高压时，气体分子间的引力不容忽视）高压时，气体分子间的引力不容忽视 （p+p内内)(v-nb)=nRT p内内=a(n/v)2 (a：同分子

20、间引力有关的常数）：同分子间引力有关的常数）实际气体状态方程式为：实际气体状态方程式为：p+a(n/v)2(v-nb)=nRTa、b统称为范德华常数，均可由实验确定。统称为范德华常数，均可由实验确定。表：一些气体的范德华常数表：一些气体的范德华常数1-3 气体的液化气体的液化气体液化的方法：气体液化的方法：（1）单纯降温）单纯降温（2）增大压强的同时降温增大压强的同时降温掌握几个概念：掌握几个概念：临界温度（临界温度（Tc）：在加压下使气体液化所需的最高温度。）：在加压下使气体液化所需的最高温度。临界压强（临界压强（pc）：在）：在Tc下，使气体液化所需的最小压强。下，使气体液化所需的最小压强

21、。临界体积（临界体积（Vc）：在）：在Tc 和和pc下，气态物质占有的体积。下，气态物质占有的体积。临界状态：不稳定的特殊状态，气体和液体的性质差别消失。临界状态：不稳定的特殊状态，气体和液体的性质差别消失。Tc越低，气体越难液化。越低，气体越难液化。O2：Tc154.6K=-118.4H2O：Tc647.2K=374.2O2难以液化，难以液化，H2O易液化易液化di段：段：p ,V i处，处，CO2开始液化开始液化 if段，液化继续，段，液化继续，V ，p不变不变 21.5等温线等温线fg段，段，V变化很小，不易被压缩变化很小，不易被压缩随着随着T ，水平线段愈短，水平线段愈短 30.98，

22、临界温度，临界温度饱和蒸气压，和温度的关系？饱和蒸气压，和温度的关系？图：图：CO2的气液平衡图的气液平衡图2-1 液体的蒸发液体的蒸发1、蒸发过程、蒸发过程 影响蒸发速度的因素：影响蒸发速度的因素：温度；分子间作用力温度；分子间作用力2、饱和蒸气压饱和蒸气压饱和蒸气压：简称蒸气压饱和蒸气压：简称蒸气压影响蒸气压的因素：影响蒸气压的因素：a、液体本身的性质、液体本身的性质b、温度、温度第二节第二节 液体液体vapHm：液体的摩尔蒸发热（：液体的摩尔蒸发热（J/mol）1lg()pABTlg2.303vapmHpBRT 2.303vapmHAR 图：几种液体的蒸气压曲线图：几种液体的蒸气压曲线l

23、gp与与1/T关系图关系图例例15 已知乙醚的蒸发热为已知乙醚的蒸发热为25900J/mol，它在，它在293K时的时的 饱和蒸气压为饱和蒸气压为7.58104pa，试求在，试求在308K时的饱和时的饱和 蒸气压。蒸气压。对于某种液体，在不同的温度下，有对于某种液体，在不同的温度下，有两式相减得：两式相减得：克劳修斯克拉贝龙方程克劳修斯克拉贝龙方程1212lglg2.3032.303vapmvapmHHpBpBRTRT 211211lg2.303vapmHppR TT答案：答案：1.27105pa2-2 液体的沸点液体的沸点1、沸点：液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度沸点：液体的饱和蒸气压

24、与外界压强相等时的温度2、液体的沸点与液体本身的性质和外界压强有关。液体的沸点与液体本身的性质和外界压强有关。注：当外界压强为注：当外界压强为1.013105pa时，为正常沸点。时，为正常沸点。如水的正常沸点为如水的正常沸点为100，在高山地区，水的沸点小于，在高山地区，水的沸点小于100，而高压锅内水的沸点则高于而高压锅内水的沸点则高于100。3、利用沸点与外界压强间的关系，可进行减压蒸馏利用沸点与外界压强间的关系，可进行减压蒸馏,提纯分离沸点较高以及在正常沸点下易分解的物质提纯分离沸点较高以及在正常沸点下易分解的物质例例16 采用减压蒸馏的方法精制苯酚。已知苯酚的正常沸采用减压蒸馏的方法精

25、制苯酚。已知苯酚的正常沸 点为点为455.1K，如果外压为，如果外压为1.333104pa，苯酚的沸，苯酚的沸 点是多少？（点是多少？（vapHm(苯酚）苯酚）48.139KJ/mol）解：已知解：已知p1=1.013105pa,T1=455.1K,vapHm=48.139KJ/mol,p2=1.333104pa,求求T2 122111lg2.303vapmHppR TT根据克劳修斯克拉贝龙方程式，有根据克劳修斯克拉贝龙方程式，有代入数据：代入数据：计算得计算得：T2392K.5141121.013 104813911lg1.333 102.303 8.314455.1PaJ molPaJ m

26、ol KTK例例17 已知甲醇在已知甲醇在27的蒸气压为的蒸气压为147 torr，在，在49.9的蒸的蒸气压为气压为400 torr，试求甲醇的正常沸点。，试求甲醇的正常沸点。解：首先计算甲醇的摩尔蒸发热。解：首先计算甲醇的摩尔蒸发热。122111lg2.303vapmHppR TT根据克劳修斯克拉贝龙方程式，有根据克劳修斯克拉贝龙方程式，有1114711lg4002.303 8.314322.9300vapmHtorrtorrJ mol KKK解得解得 vapHm=35.2 kJmol-1311176035.2 1011lg4002.303 8.314322.9btorrJ moltorr

27、J mol KKT甲醇的正常沸点是其蒸气压为甲醇的正常沸点是其蒸气压为760 torr时的温度（时的温度（Tb）解得解得 Tb=339.6 K所以甲醇的正常沸点为所以甲醇的正常沸点为66.61.溶液的分类溶液的分类2-3 溶液溶液溶溶液液 气态溶液气态溶液 -净化的空气净化的空气 液态溶液液态溶液 固态溶液固态溶液 -合金（合金（Na-Hg齐）齐）液态溶液液态溶液 气气液液 液液液液 固固液液 电解质溶液电解质溶液 非电解质溶液非电解质溶液 2.溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法(1)质量分数质量分数 WtB WtB=溶质的质量溶质的质量/溶液的质量溶液的质量(2)体积物质的量浓度体积物质的

28、量浓度 CB moldm-3 CB与与 WtB的关系的关系 CB =103WtB/MB CB =nB/V =103nB/(nAMA+nBMB):gcm-3(3)质量摩尔浓度质量摩尔浓度 bB molkg-1(4)摩尔分数摩尔分数 xB bB =nB/mAmA：溶剂的质量：溶剂的质量/BBAAxnn(5)质量浓度质量浓度 B kgm-3或或 kgdm-3 B=mB/VV：混合物的体积：混合物的体积AAn：溶液中所有物质的物质的量之和：溶液中所有物质的物质的量之和3.难挥发非电解质稀溶液的依数性难挥发非电解质稀溶液的依数性(1)溶液的蒸气压降低溶液的蒸气压降低拉乌尔定律拉乌尔定律P=P0A xA在

29、一定温度下，稀溶液的蒸气压在一定温度下，稀溶液的蒸气压P等于纯溶剂的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压P0A与溶剂摩尔分数与溶剂摩尔分数xA的乘积。的乘积。P0A-P=P0A(1-xA)P=P0A xB(2)沸点升高沸点升高Tb=Kb bBKb：溶剂的沸点升高常数；：溶剂的沸点升高常数；bB：溶质的质量摩尔浓度溶质的质量摩尔浓度(3)凝固点降低凝固点降低Tf=Kf bBKf：溶剂的凝固点降低常数：溶剂的凝固点降低常数bB：溶质的质量摩尔浓度溶质的质量摩尔浓度稀溶液的沸点升高和凝固点下降图稀溶液的沸点升高和凝固点下降图(4)渗透压渗透压=CBRTCB：溶质的体积物质的量浓度溶质的体积物质的量浓度R:摩尔气

30、体常数摩尔气体常数反渗透现象反渗透现象海水淡化，工海水淡化，工业废水的处理业废水的处理第一章第一章 小结小结一一.理想气体状态方程理想气体状态方程1.理想气体的概念理想气体的概念2.pV=nRT的运用的运用3.密度和摩尔质量的计算密度和摩尔质量的计算m=(MpV)/(RT)，=(pM)/(RT)二二.混合理想气体的分压和分体积定律混合理想气体的分压和分体积定律pi=(ni/n总总)p总总 (T,V 一定）一定）(ni/n总总)（T,p一定）一定）p总总Vi=piV总总=niRT三三.气体的液化，饱和蒸气压，蒸发与沸点气体的液化，饱和蒸气压，蒸发与沸点211211lg2.303vapmHppR TT（R与与 vapHm的单位要一致）的单位要一致）四四.溶液的浓度表示以及非电解质稀溶液的依数性溶液的浓度表示以及非电解质稀溶液的依数性蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低、渗透压蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低、渗透压P=P0A xBTb=Kb bBTf=Kf bB=CBRT精品课件精品课件！精品课件精品课件！已知水的蒸发热为已知水的蒸发热为40KJ/mol，求，求298K时时水的饱和蒸气压？水的饱和蒸气压？P59：6、10P77：2、3