1、原子结构与化学键第一章本章导读 大千世界，物质千千万万，它们之中大多数是由分子组成的。分子是由原子组成的，那么你知道原子是由什么组成的吗？它的结构又是什么样的呢？ 当物质发生化学反应时，构成物质的分子会破裂成原子，原子重新组合形成新的物质，这个过程就是化学键的断裂和形成。那么你知道什么是化学键吗？它分为哪些类型呢？学习目标 （1）了解原子结构。 （2）理解元素周期律与元素周期表。 （3）了解化学键的类型及意义。 （4）掌握化学实验基本操作。主目录原子结构1元素周期律和元素周期表2化学键3化学实验基础操作41.1 原子结构 （1）在地球上，有高山、大海，有树木、花草、鸟兽，有人类平时所需的生活用
2、品，你知道这些物质是由什么组成的吗？（2）把玻璃打碎（见图1-1），再将碎片分割多次，直至碾成粉末。那么这些玻璃粉末是否还可以继续分割呢？如果将其继续分割下去，会不会有一个限度呢？想一想图1-2 打碎的玻璃1.1 原子结构 如图1-2所示，原子是由居于原子中心带正电荷的原子核和在核外做高速运动的带负电荷的电子构成的。图1-2 原子原子核电荷数（Z）=原子核的质子数=原子核外电子数1. 1. 1 原子的组成1.1 原子结构1. 1. 2 相对原子质量 将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似值加起来，所得的数值称为质量数，用符号A表示，中子数用符号N表示，则质量数（A）=质子数（Z）=中子数（N
3、）原子数（A）原子核原子核外电子中子质子1.1 原子结构1. 1. 3 原子核外电子的排布规律 电子层：科学家把这些离原子核远近不同的区域称为电子层。 原子核外电子的分层排布：原子核外电子是在不同的电子层内运动的，人们把这种现象称为原子核外电子的分层排布。电子层可用数字和字母表示，按从内向外的顺序表示为如下形式。数字表示法：1、2、3、4、5、6、7。字母表示法：K、L、M、N、O、P、Q。1.1 原子结构 原子核外电子的排布规律：（1）原子核外每一电子层最多容纳的电子数为2n2个，其中n代表电子层，如果n=1，则第1层（即K层）最多容纳212=2个。（2）最外层电子数不超过8个，K层为最外层
4、时不超过2个。（3）次外层电子数不超过18个，倒数第3层电子数不超过32个。图1-4 原子核外电子排布示意图1.1 原子结构1. 1. 4 同位素 元素：是具有相同原子核电荷数（质子数）的同一类原子的总称。 同位素：像 和 这种，质子数相同，而中子数不同的同种元素的几种原子互称为同位素。 放射性同位素:有些同位素能够发出肉眼看不见的射线，称为放射性同位素。11211.2 元素周期律与元素周期表想一想 如图1-6所示为我们熟知的一些物质，你能说出图片中物质的组成元素吗？能找出这些元素在元素周期表中的位置吗？（a）铁锅（b）硫磺（c）圆明园马首铜像1.2 元素周期律与元素周期表1. 2. 1 元素
5、周期律 原子序数：人们按照原子核电荷数由小到大的顺序给元素的原子编号，这编号称为原子序数。 元素周期律：元素性质是由原子结构决定的，那么我们推断元素性质也将随着原子序数的递增而呈现周期性的变化，这个规律称为元素周期律。原子序数345678910元素名称锂铍硼碳氮氧氟氖元素符号LiBeBCNOFNe原子核外电子排布 原子半径/nm0.1520.0890.0820.0770.0750.0740.0710.160主要化合价+1+2+3+4+5+6+70原子序数1112131415161718元素名称钠镁铝硅磷硫氯氩元素符号NaMgAlSiPSClAr原子核外电子排布 原子半径/nm0.1860.16
6、00.1430.1170.1100.1020.0990.191主要化合价+1+2+3+4+5+6+70表1-2 原子核电荷数为318的元素原子核外电子排布、原子半径和主要化合价1.2 元素周期律与元素周期表1. 2. 2 元素周期表 1元素周期表的横行 周期：元素周期表中有7个横行，每个横行称为一个周期。 周期序数=电子层数 短周期：第1、2、3周期所含元素种类分别为2种、8种、8种，称为短周期 。 长周期：第4、5、6周期所含元素种类较多，分别为18种、18种、32种，称为长周期。 不完全周期：第7周期目前所含元素种类为26种，还未填满，所以称为不完全周期。1.2 元素周期律与元素周期表 2
7、元素周期表的纵列 族：元素周期表中有18个纵列，除第8、9、10三个纵列为一族。 主族：是指由短周期元素和长周期元素共同构成的族（稀有气体除外）。 副族：是指完全由长周期元素构成的族（第族除外）。 0族：最外层电子数为8的元素化学性质不活泼，通常很难与其他物质发生化学反应，它们的化合价为0，因此称为0族。1121311.2 元素周期律与元素周期表1. 2. 3 元素周期表中元素性质的递变规律 1同周期元素性质的递变规律 2同主族元素性质的递变规律 （1）元素的原子核电荷数逐渐增加，原子半径逐渐减小，失去电子的能力逐渐减弱，得到电子的能力逐渐增强（0族除外）。 （2）同一周期元素从左到右的金属性
8、逐渐减弱，而非金属性逐渐增强。 （1）在同一主族中，自上而下，元素的原子失去电子的能力逐渐增强，得到电子的能力逐渐减弱。 （2）同一主族元素自上而下的金属性逐渐增强，而非金属性逐渐减弱。1.2 元素周期律与元素周期表 1同周期元素性质的递变规律 元素金属性的强弱，可以从它的单质跟水（或酸）反应置换出氢的难易程度，以及它的最高价氧化物对应的水化物（即氢氧化物）的碱性强弱来判断。 2同主族元素性质的递变规律 元素非金属性的强弱，可以从它的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，或跟氢气生成气态氢化物的难易程度及氢化物的稳定性来判断。1.2 元素周期律与元素周期表1. 2. 4 元素周期表和元素周期律的
9、重要作用 （1）元素在周期表中的位置，反映了元素的原子结构和性质。 （2）运用元素周期表和元素周期律，我们还可以预测和发现新元素。 （3）元素周期表和元素周期律对其他与化学相关的科学技术也有指导作用。1.3 化学键想一想 （1）目前，人们已经发现的元素有100多种，我们生活中的成千上万种物质都是由这些元素的原子组成的。那么，元素的原子是通过什么作用形成丰富多彩的物质的呢？（2）如图1-9所示为实验室常见的化学试剂，你知道这些化学试剂的原子是以什么形式结合的吗？ （a）氯化钠 （b）氯气 （c）氢氧化钠 图1-9 实验室常见的化学试剂1.3 化学键1. 3. 1 离子键 化学键：原子之间强烈的相
10、互作用就是化学键。 离子键：人们把这种阴阳离子之间的相互作用称为离子键。 离子化合物：通过离子键形成的化合物称为离子化合物。图1-10 氯化钠的形成过程1.3 化学键1. 3. 2 共价键 公价键：通过共用电子对形成的相互作用称为共价键。 离子化合物：两个原子对电子的吸引能力相同，共用电子对处于两个原子中间，成键的原子不显电性，我们称这种共价键为非极性共价键，简称非极性键。 极性键：吸引电子能力强的一方显负电性，吸引电子能力弱的一方显正电性，我们称这种共价键为极性共价键，简称极性键。 共价化合物：分子中只有共价键的化合物称为共价化合物。1.4 化学实验基本操作想一想 如图1-11所示为化学实验
11、室的一些常见仪器，你见过这些仪器吗？你知道它们的用途吗？ 图1-11 实验室常见仪器1.4 化学实验基本操作想一想 图1-11 实验室常见仪器1.4 化学实验基本操作1. 4. 1 基本操作 1药品的取用 1）取用原则 （1）不能用手直接接触药品，不要将鼻孔凑到容器口去闻药品（尤其气体）的气味。 （2）应严格按照规定的用量取用药品；若无说明用量，一般应按最少量取用 。 （3）用剩的药品不能放回原瓶，也不能随意丢弃，不能带出实验室，应放入指定容器内。1.4 化学实验基本操作 2）固体药品的取用（1）粉末状药品的取用 如图1-12所示，首先将试管横放（或倾斜），然后将盛满药品的药匙或对折的纸条平行
12、地伸入试管约2/3处，最后将试管慢慢直立。（2）块状药品的取用。首先将试管横放，然后把药品放在试管口，最后慢慢地竖起试管，以防试管破裂。 （a）使用药匙 （b）使用纸条图1-12 粉末状药品的取用1.4 化学实验基本操作 3）液体药品的取用（1）采用胶头滴管取用液体 采用胶头滴管取用液体如图1-13所示，具体步骤如下： 用手指捏紧橡胶胶头，排出胶头滴管中的空气。 将胶头滴管伸入待取液体中，放开手指，液体被吸入。取出胶头滴管，将其悬空放在欲滴入的容器口上方。 用拇指和食指轻轻捏挤橡胶胶头，使液体滴入容器中。 图1-13 采用胶头滴管取用液体1.4 化学实验基本操作（2）采用倾倒法取用液体 左手拿
13、着试管倾斜，右手拿着盛装液体的试剂瓶，试剂瓶的瓶口紧挨试管口，让液体缓缓地注入试管，如图1-14（a）所示。 左手拿着玻璃棒使其下端轻抵烧杯内壁，试剂瓶的瓶口紧贴玻璃棒，将液体缓缓倒入烧杯，如图1-14（b）所示。 图1-14 采用倾倒法取用液体1.4 化学实验基本操作 2物质的加热 1）酒精灯的使用 酒精灯的使用主要包括检、点和熄三步。（1）检：检查灯芯是否平整；检查酒精灯内是否有酒精（酒精不能超过酒精灯容积的2/3）。（2）点：用火柴点燃酒精灯（见图1-16），禁止用燃着的酒精灯去引燃另一盏酒精灯（见图1-17）。 图1-16 用火柴点燃酒精灯 图1-17 禁止用燃着的酒精灯去引燃另一盏酒
14、精灯1.4 化学实验基本操作 （3）熄：用灯帽盖灭酒精灯（见图1-18），禁止用嘴吹灭酒精灯（见图1-19）。 图1-18 用灯帽盖灭酒精灯 图1-19 禁止用嘴吹灭酒精灯1.4 化学实验基本操作 2）给物质加热 （1）加热所用仪器。 加热液体时所用仪器有试管、烧瓶、烧杯、蒸发皿；加热固体时所用仪器有试管、蒸发皿等。（2）加热操作及注意事项。 加热前，如果仪器外壁有水，则应先擦干再加热，以免仪器炸裂。 酒精灯的外焰温度最高，加热时应用外焰。 加热时，应先均匀加热仪器外壁，然后再集中加热，否则仪器易破裂。 给试管中的固体加热时，试管口必须略微向下倾斜，防止产生的水倒流，导致试管破裂，如图1-20
15、所示。1.4 化学实验基本操作 给试管中的液体加热时，液体不能超过试管容积的1/3，试管应倾斜，与桌面约成45角，试管口不要对着自己或别人，如图1-21所示。 加热时，仪器底部不能接触灯芯，否则仪器易破裂。 加热后，如果仪器温度很高，则不能立即用冷水冲洗，否则仪器可能破裂。 图1-20 给试管中的固体加热 图1-21 给试管中的液体加热1.4 化学实验基本操作 3仪器的洗涤 1）洗涤原因 仪器不干净会影响实验效果，所以在使用仪器前应洗涤干净。 2）洗涤方法（1）冲洗法。 往仪器中注入少量的水（一般不超过仪器容积的1/3），振荡、倒掉，反复几次； 然后将仪器口朝下，冲洗外壁；最后将仪器放于指定位
16、置晾干，如果是试管，则应将其倒扣在试管架上。1.4 化学实验基本操作（2）刷洗法。 如图1-22所示，若仪器内壁附有不易洗掉的物质，可以往仪器里倒入少量水，然后选择合适的毛刷配合去污粉、洗涤剂，在仪器内往复转动，进行刷洗，最后用水冲洗几次。（3）药剂洗涤法。 对于用水洗不掉的污物，可以根据污物不同的性质用药剂进行处理。图1-22 用刷洗法刷洗仪器1.4 化学实验基本操作1. 4. 2 化学品使用安全标识 常见化学品使用安全标识如图1-23所示。 图1-23 常见化学品使用安全标识1.4 化学实验基本操作图1-23 常见化学品使用安全标识1.4 化学实验基本操作图1-23 常见化学品使用安全标识
17、1.4 化学实验基本操作1. 4. 3 重要的安全防范措施 在做化学实验时，应注意以下几点安全防范措施。 （1）做有毒气体的实验时，应在通风橱中进行，并注意对尾气进行适当处理（如吸收等）。 （2）烫伤宜找医生处理。 （3）当浓酸撒在实验台上时，先用Na2CO3（或NaHCO3）中和，然后用水冲擦干净。当浓酸沾在皮肤上时，宜先用干抹布拭去，再用水冲洗干净。1.4 化学实验基本操作 （4）当浓碱撒在实验台上时，先用稀醋酸中和，然后用水冲擦干净。当浓碱沾在皮肤上时，宜先用大量水冲洗，再涂上硼酸溶液。当浓碱溅在眼中时，用水洗净后再用硼酸溶液淋洗。 （5）当钠、磷等失火时，宜用沙土扑盖。 （6）当酒精及
18、其他易燃有机物小面积失火时，应迅速用湿抹布扑盖。谢谢化学反应及其规律第二章本章导读在日常生活中，我们会遇到一些氧化的现象。例如，皮肤衰老，削皮的苹果在空气中会逐渐变成褐色等，造成这些现象的原因是发生了化学反应，那么你知道它们属于什么类型的反应吗？生活中的化学反应无处不在，有些化学反应，我们希望越快越好，并且希望生成物越多越好，如药物的合成等；有些化学反应，我们希望越慢越好，并且希望生成物越少越好，如橡胶老化、食品变质等。以上就是本章介绍的化学反应速率和化学平衡的问题。学习目标（1）了解氧化还原反应。（2）理解化学反应速率。主目录氧化还原反应1化学反应速率2化学平衡32.1 氧化还原反应想一想（
19、1）在生活中，我们经常看见一些刷漆的铁栏杆（见图2-1），你知道刷漆的目的是什么吗？图2-1 刷漆的铁栏杆2.1 氧化还原反应想一想（2）一些容易变质的食品常采用真空包装（见图2-2），你知道这样做的目的又是什么吗？图2-2 采用真空包装的食品2.1 氧化还原反应2.1.1 氧化还原反应的概念在初中化学中我们学过，物质失去氧，被还原，发生的是还原反应；物质得到氧，被氧化，发生的是氧化反应。如果这两个过程是在一个反应中同时发生的，这样的反应称为氧化还原反应。在该反应中，CuO失去氧，被还原，发生了还原反应；H2得到氧，被氧化，发生了氧化反应，这两个过程是在一个反应中同时发生的，所以CuO与H2发
20、生的反应就是氧化还原反应。120022CuOHCuH O得到氧，氧化反应失去氧，还原反应2.1 氧化还原反应2.1.1 氧化还原反应的概念人们总结出：凡是有元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应，其中，元素化合价升高的反应为氧化反应，元素化合价降低的反应为还原反应。铜元素的化合价变化与前面相似，虽然没有失氧的过程，但其化合价也从+2价降低到了0价，被还原，发生了还原反应；而铁元素虽然没有得氧的过程，但其化合价从0价升高到了+2价，被氧化，发生了氧化反应。022044Fe CuSOFeSOCu化合价升高，氧化反应化合价降低，还原反应2.1 氧化还原反应2.1.1 氧化还原反应的概念只要有元素化
21、合价升降，就说明发生了氧化还原反应。001122NaCl2NaCl化合价升高，氧化反应化合价降低，还原反应钠原子失去一个电子，元素化合价升高，被氧化，发生了氧化反应；氯原子得到一个电子，元素化合价降低，被还原，发生了还原反应。2.1 氧化还原反应2.1.1 氧化还原反应的概念氧化还原反应的本质就是原子间的电子转移（电子得失或共用电子对偏移），而元素化合价的升降是氧化还原反应的特征。凡是有电子转移的反应，称为氧化还原反应，失去电子或共用电子对偏离的反应称为氧化反应，得到电子或共用电子对偏向的反应称为还原反应。2.1 氧化还原反应2.1.2 氧化剂和还原剂 1氧化剂和还原剂的概念在氧化还原反应中，
22、失去电子（或共用电子对偏离）、化合价升高的物质称为还原剂；得到电子（或共用电子对偏向）、化合价降低的物质称为氧化剂。2.1 氧化还原反应2.1.2 氧化剂和还原剂2常见的氧化剂和还原剂常见的氧化剂有活泼的卤素单质（如Cl2）、O2、Na2O2（过氧化钠）、H2O2（过氧化氢）、HClO（次氯酸）、NaClO（次氯酸钠）、KClO3（氯酸钾）、KMnO4（高锰酸钾）、K2Cr2O7（重铬酸钾）、HNO3和FeCl3（氯化铁）等。常见的还原剂有K、Na、Mg、Al、C、H2、CO、H2S等。具有中间价态的一些化合物既可做氧化剂，也可做还原剂，如SO2、FeSO4（硫酸亚铁）等。2.2 化学反应速率
23、想一想生活中存在很多化学反应，有的化学反应进行得很快，瞬间就能完成，例如，燃放烟花（见图2-6）、炸药爆炸（见图2-7）等过程中的化学反应；有的化学反应进行得很慢，例如，塑料的分解、煤的形成等过程中的化学反应。图2-6 燃放烟花 图2-7 炸药爆炸想一想：为什么有的化学反应进行得慢，有的化学反应进行得快？2.2 化学反应速率2. 2. 1 化学反应速率的概念及表示方法在一定条件下，用于衡量化学反应进行快慢程度的物理量，称为化学反应速率。化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（即浓度的变化量）来表示，即()( )()cvt浓度的变化量化学反应速率反应所用时间氧化还原反
24、应的本质就是原子间的电子转移（电子得失或共用电子对偏移），而元素化合价的升降是氧化还原反应的特征。此处的浓度是指物质的量浓度，该物理量会在后面章节进行讲述，其单位通常为mol/L。化学反应速率的单位通常为 、 或 。mol/(L min)mol/(L s)mol/(L h)2. 2. 1 化学反应速率的概念及表示方法2.2 化学反应速率2.2.2 影响化学反应速率的条件1浓度对化学反应速率的影响硫在空气中燃烧时产生微弱的淡蓝色火焰；而在纯氧中燃烧时则发出明亮的蓝紫色火焰。这充分说明硫在纯氧中与氧发生化学反应的速率要比在空气中快。硫在空气中燃烧 硫在纯氧中燃烧大量实验表明，当其他条件相同时，增大
25、反应物浓度，可加快化学反应速率；减小反应物浓度，可减慢化学反应速率。2.2 化学反应速率2.2.2 影响化学反应速率的条件2压强对化学反应速率的影响在密闭容器中，一定温度下，压强越大，一定质量的气体体积就越小，单位体积内的气体分子数就越多，气体浓度越大；反之，压强越小，一定质量的气体体积就越大，单位体积内的气体分子数就越少，气体浓度越小。在一定条件下，增大压强，就是在增大气体浓度，化学反应速率会加快；减小压强，就是在减小气体浓度，化学反应速率会减慢。3温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响特别显著。例如，氢气和氧气生成水的反应，在常温下非常缓慢，但是如果将温度升高至600，它们就会立
26、即反应并发生剧烈爆炸。当其他条件相同时，升高温度，可加快化学反应速率；降低温度，可减慢化学反应速率。2.2 化学反应速率2.2.2 影响化学反应速率的条件4催化剂对化学反应速率的影响可以改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量、化学组成和性质保持不变的物质，称为催化剂。有催化剂参加的反应称为催化反应。催化剂改变化学反应速率的现象称为催化作用。催化剂可分为正催化剂和负催化剂两种。正催化剂能加快化学反应速率。例如，实验室用氯酸钾分解制取氧气时，会在反应中加入二氧化锰催化剂，以加快化学反应速率。负催化剂能减慢化学反应速率。例如，合成橡胶中的防老剂就是负催化剂。2.2 化学反应速率2.3 化学平衡我们
27、日常生活中存在很多化学反应。例如，铁生锈，银饰品在空气中放置一段时间会变黑，洗涤剂去油污等。这些过程中都存在化学反应，有的反应能进行到底，反应物可以全部转化为生成物，有的则不能，那么你知道这是为什么吗？对于不能进行到底的反应，你知道如何使反应物尽可能多地转化为生成物吗？想一想2.3 化学平衡在另外一些化学反应中，反应物不能全部转化为生成物，即反应不能进行到底。例如，工业合成氨的反应，即 在以上反应中，N2与H2反应生成NH3的同时，部分NH3在相同的条件下又分解成N2和H2，致使N2和H2的反应不能进行到底。这种在相同条件下，能够同时向两个相反方向进行的反应称为可逆反应。其中，化学方程式中从左
28、向右进行的反应称为正反应；化学方程式中从右向左进行的反应称为逆反应。2.3.1 可逆反应与化学平衡223N3H2NH 催化剂高温高压2.3 化学平衡2化学平衡1）化学平衡的概念在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中各物质的浓度保持不变，这种状态称为化学平衡状态。2.3.1 可逆反应与化学平衡可逆反应中正、逆反应速率变化图2.3 化学平衡2）化学平衡的特征（1）化学平衡是一种动态平衡，当化学反应达到平衡时，化学反应并没有停止，只是处于v正 =v逆的动态平衡状态。（2）当外界条件不变时，反应体系中各物质的浓度不再发生变化。3）化学平衡的移动化学平衡只是可逆反应在一定条件下
29、达到的一种暂时的、相对的稳定状态。当条件发生改变时，化学平衡会遭到破坏，各物质的浓度会发生变化，当正、逆反应速率再次相等时，化学反应会达到新的平衡。这种旧化学平衡被破坏、新化学平衡被建立的过程称为化学平衡的移动。2.3.1 可逆反应与化学平衡2.3 化学平衡1浓度对化学平衡的影响实验：在试管中加入0.1 mol/L的FeCl3溶液和0.1 mol/L的KSCN（硫氰化钾）溶液各10 mL，摇匀后可观察到溶液呈现血红色。然后将反应后的溶液平均分到三支试管中。第一份保持不变；第二份加少量的FeCl3溶液，振荡试管，并与第一份比较；第三份加少量KCl溶液，振荡试管，并与第一份比较。2.3.2 影响化
30、学平衡的条件结论：第二份与第一份比较，红色加深；第三份与第一份比较，红色变淡。2.3 化学平衡上述实验的体系中存在如下化学反应，化学方程式下面标记了对应物质溶液的颜色。由以上实验可知：加FeCl3红色加深Fe(SCN)3变多化学平衡向正反应方向移动；加 KCL 红色变淡 Fe(SCN)3变少化学平衡向逆反应方向移动。2.3.2 影响化学平衡的条件当其他条件不变时，增大反应物浓度（或减小生成物浓度），可使化学平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度（或减小反应物浓度），可使化学平衡向逆反应方向移动。33FeCl3KSCNFe(SCN)3KCl （黄色） （无色）（血红色） （无色）2.3 化学平衡2
31、压强对化学平衡的影响实验：在一支注射器中装入NO2气体，将细管端用橡皮塞密闭。向内推动活塞，观察气体颜色的变化；再向外拉动活塞，观察气体颜色的变化。结论：当向内推动活塞时，气体颜色变浅；当向外拉动活塞时，气体颜色变深。上述实验的体系中存在如下化学反应，化学方程式下面标记了对应物质的颜色。2.3.2 影响化学平衡的条件224212NO (g)N O (g) （ 体积，红棕色）（ 体积，无色）2.3 化学平衡加压气体颜色变浅化学平衡向生成N2O4的方向移动化学平衡向气体体积减小的方向移动；减压气体颜色变深化学平衡向生成NO2的方向移动化学平衡向气体体积增大的方向移动。2.3.2 影响化学平衡的条件
32、当其他条件不变时，增大压强，可使化学平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，可使化学平衡向气体体积增大的方向移动。2.3 化学平衡3温度对化学平衡的影响化学反应总是伴随热量的变化。放出热量的化学反应称为放热反应，放热反应往往表现为反应体系温度升高，例如，燃料的燃烧、酸碱中和反应等。吸收热量的反应称为吸热反应。实验：将充有NO2气体的两个球分别置于热水（左）和冰水（右）中，观察两个球内气体颜色的变化。结论：置入热水中的球颜色变深，置入冷水中的球颜色变浅。2.3.2 影响化学平衡的条件对于可逆反应，如果正反应为放热反应，则逆反应必定是吸热反应。2.3 化学平衡上述实验的体系中存在如下化学反应，化学
33、方程式下面标记了对应物质的颜色。在以上反应中，正反应为放热反应，逆反应为吸热反应。由以上实验可知：降温气体颜色变浅化学平衡向生成N2O4的方向移动化学平衡向放热反应方向移动；升温气体颜色变深化学平衡向生成NO2的方向移动化学平衡向吸热反应方向移动。2.3.2 影响化学平衡的条件当其他条件不变时，升高温度，可使化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，可使化学平衡向放热反应方向移动。2242NO (g)N O (g) （红棕色）（无色）2.3 化学平衡综合浓度、压强和温度对化学平衡的影响，化学家勒夏特列总结出一个普遍的规律：当可逆反应达到化学平衡后，如果改变影响化学平衡的条件之一，如浓度、压强和温度
34、等，化学平衡将向减弱这种改变的方向移动。这个规律称为平衡移动原理，也称为勒夏特列原理。2.3.2 影响化学平衡的条件谢谢溶液与水溶液中的离子反应第二章本章导读 将一种或一种以上的物质，以分子或离子状态均匀地分散在另一种物质中，得到的均匀、稳定的物质称为溶液。其中，被溶解的物质称为溶质，溶解其他物质的物质称为溶剂。在实际生产和实验室中，很多化学反应都是在溶液中进行的。本章将介绍溶液的一些相关知识及水溶液中的一些化学反应。学习目标 （1）了解溶液组成的表示方法。 （2）理解弱电解质的解离平衡。 （3）了解水的离子积和溶液的pH。 （4）理解离子反应和离子方程式。 （5）了解盐的水解。 （6）掌握溶
35、液的配制、稀释和pH的测定。主目录溶液组成的表示方法1 弱电解质的解离平衡2水的离子积和溶液的pH3离子反应和离子方程式4盐的水解5溶液组成的表示方法3.1 溶液组成的表示方法 一双手套有两只（见图3-1）、一盒粉笔有几十支（见图3-2），你知道一滴水（见图3-3）有多少个水分子吗？想一想图3-1 一双手套 图3-2 一盒粉笔 图3-3 一滴水3.1 溶液组成的表示方法 1物质的量物质的量用符号n表示，它是指含有一定数目粒子的集体，单位为摩尔，简称摩，符号为mol。物质的量n、粒子数目N与阿伏伽德罗常数NA之间存在以下关系：1 mol任何粒子的集体所含粒子的数目称为阿伏伽德罗常数，用符号NA表
36、示。3. 1. 1 物质的量及摩尔质量ANNn 3.1 溶液组成的表示方法 2摩尔质量我们把1 mol物质所具有的质量称为该物质的摩尔质量，用符号M表示，常用单位为g/mol和kg/mol。摩尔质量M与物质的质量m、物质的量n之间存在以下关系：mMn3.1 溶液组成的表示方法 3物质的量的相关计算物质的量的相关计算一般根据下述关系式来进行：A( )()( )()(N )mNnM物质的质量粒子数目物质的量摩尔质量阿伏伽德罗常数3.1 溶液组成的表示方法 1质量浓度及其相关计算我们把单位体积的溶液中所含溶质的质量，称为该溶液的质量浓度，用符号表示，常用单位为g/L、mg/L或g/L。溶液的质量浓度
37、就是溶质的质量与溶液的体积V之比，即3. 1. 2 溶液组成的表示方法及相关计算mV3.1 溶液组成的表示方法 2物质的量浓度及其相关计算我们把单位体积的溶液中所含溶质的物质的量，称为该溶液的物质的量浓度，用符号c表示，单位为mol/L或mol/dm3（立方分米）。溶液的物质的量浓度c就是溶质的物质的量n与溶液的体积之V比，即3.1 溶液组成的表示方法配制一定物质的量浓度的溶液需要使用容量瓶,如图3-4所示.3. 1. 3 一定物质的量浓度溶液的配制图3-4 容量瓶3.1 溶液组成的表示方法 下面以配制体积为250 mL、物质的量浓度为0.4 mol/L的NaCl溶液为例，介绍一定物质的量浓度
38、溶液的配制。 1计算 计算配制溶液所需的NaCl的质量。 2称量 用托盘天平准确称量5.85 g NaCl，如图3-5所示。0.4 mol/L0.25 L58.5g/mol5.85gmnMcVM图3-5 称量3.1 溶液组成的表示方法 4转移 将烧杯中的氯化钠溶液沿玻璃棒转移到250 mL的容量瓶中，用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒23次，并将洗涤液转移到容量瓶中，如图3-7所示。图3-7 转移3.1 溶液组成的表示方法 5定容 继续向容量瓶中加入蒸馏水，当液面到达容量瓶刻度线以下12 cm时，改用胶头滴管逐滴加蒸馏水，使溶液凹面的最低处正好与刻度线相切，如图3-8所示。图3-8 定容3.1 溶液
39、组成的表示方法 6摇匀 盖好容量瓶的瓶塞，反复颠倒、摇匀，如图3-9所示。 7装液贴签 将配制好的溶液倒入试剂瓶中，并贴上标签。图3-9 摇匀弱电解质的解离平衡3.2 弱电解质的解离平衡想一想生活中很多产品中都含有电解质。例如，医用氯化钠注射液（见图3-10）含有氯化钠电解质，食用醋（见图3-11）含有醋酸电解质，铅酸蓄电池（见图3-12）含有硫酸电解质。 图3-10 医用氯化钠注射液 图3-11 食用醋 图3-12 铅酸蓄电池3.2 弱电解质的解离平衡3. 2. 1 电解质及其解离根据在水溶液中解离程度的不同，电解质可分为强电解质和弱电解质两种。1强电解质在水溶液中能够完全解离成离子的电解质
40、称为强电解质。2弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子的电解质称为弱电解质。例如，CH3COOH在水溶液中的解离方程式可表示为：33CH COOHCH COOH 3.2 弱电解质的解离平衡3. 2. 2 强电解质和弱电解质根据在水溶液中解离程度的不同，电解质可分为强电解质和弱电解质两种。1强电解质在水溶液中能够完全解离成离子的电解质称为强电解质。2弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子的电解质称为弱电解质。例如，CH3COOH在水溶液中的解离方程式可表示为：33CH COOHCH COOH 3.2 弱电解质的解离平衡3. 2. 3 弱电解质的解离平衡 1概念 在一定条件下，当弱电解质的分子解离成离
41、子的速率等于离子结合成分子的速率时，分子和离子间就建立起动态平衡，我们把这种动态平衡称为弱电解质的解离平衡。 2特点逆动等变定3.2 弱电解质的解离平衡 3影响因素 1）温度 解离过程属于吸热过程。升高温度，解离平衡正向移动，解离程度变大；降低温度，解离平衡逆向移动，解离程度变小。 2）相关离子 当加入与弱电解质解离成的离子相同或者发生反应的相关离子时，解离平衡也会发生变化。 3）浓度 溶液浓度越小，解离程度越大。水的离子积和溶液的pH3.3 水的离子积和溶液的pH想一想在我们日常生活中，有些食物呈碱性，有些食物呈酸性。一般，菠菜、土豆、萝卜、西瓜、香蕉等蔬菜、水果类食物呈碱性，猪肉、牛肉、鸡
42、肉、鱼肉等肉类食物呈酸性，如图3-14所示。你知道如何测试这些食物的酸碱性吗？图3-14 日常生活中的一些食物3.3 水的离子积和溶液的pH3. 3. 1 水的离子积 在一定温度下，纯水中H+的物质的量浓度与OH-的物质的量浓度的乘积是个常数，这个常数称为水的离子积常数，简称为水的离子积，用符号KW表示。3. 3. 2 溶液的pH 溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小，一般如下。酸性溶液：c(H+)c(OH-)，c(H+)110-7mol/L。中性溶液：c(H+)=c(OH-)，c(H+)=110-7mol/L。碱性溶液：c(H+)c(OH-)，c(H+)110-7mol
43、/L。3.3 水的离子积和溶液的pH 1、c(H+)、pH和溶液酸碱性之间的关系溶液的酸碱度通常采用c(H+)的负对数来表示，这个负对数称为溶液的pH，即pHlg ()Hc 图3-15 c(H+)、pH和溶液酸碱性之间的关系图3.3 水的离子积和溶液的pH 2、溶液pH的计算对于酸性溶液：pH=-lgc(H+)对于碱性溶液：先根据c(H+)=KW/c(OH-)计算出c(H+)，再根据pH=-lgc(H+)进行计算。 pH的范围为014，当c(H+)的负对数超出014范围时，直接用离子浓度表示溶液的酸碱度。3.3 水的离子积和溶液的pH 3、溶液pH的测定方法 1）采用pH试纸测定 pH试纸在不
44、同酸碱度的溶液里会显示不同的颜色。测定时，把待测溶液滴在pH试纸（见图3-16）上，然后把pH试纸显示的颜色与标准比色卡（见图3-17）对照，图3-16 pH试纸 图3-17 标准比色卡3.3 水的离子积和溶液的pH 2）采用pH计测定pH计（也称为酸度计）可以测出溶液的精确pH，如图3-18所示。图3-18 pH计3.3 水的离子积和溶液的pH 4、pH的应用 1）pH在日常生活方面的应用血液的pH便是诊断疾病的一个重要参数，而利用药物调控pH则是辅助治疗的重要手段之一。 2）pH在工农业生产方面的应用工业：在处理酸性废水时，可投加碱性废渣或使其通过碱性滤料层进行中和；农业：各种作物的生长发
45、育对环境的pH有一定的要求，可以根据土壤的pH选择适宜的作物。3.3 水的离子积和溶液的pH 3）pH在科学研究方面的应用 在科学研究方面，pH常常是影响实验结果的一个关键因素。例如，在酸碱溶液的中和滴定中，溶液pH的变化是判断滴定终点的依据。离子反应和离子方程式3.4 离子反应和离子方程式想一想 我们知道很多电解质之间的化学反应是在溶液中进行的，如盐酸和氢氧化钠的反应、氯化钡和硫酸铜的反应等。电解质在溶液中会解离出自由移动的离子，那么这些化学反应是否有离子参与呢？3.4 离子反应和离子方程式3. 4. 2 离子方程式 用实际参加反应的离子符号和化学式来表示离子反应的式子称为离子方程式。离子反
46、应的发生需要满足以下条件之一：写：正确书写化学方程式拆：把易溶于水的强电解质写成离子形式，难溶物质、弱电解质、挥发性物质仍用化学式表示删：删去化学方程式两边相同的离子查：检查化学方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否相等。盐的水解3.5 盐的水解想一想 如图3-19所示，碳酸钠是一种盐，俗称为纯碱。它属于盐类，那为什么称之为“碱”呢？它的水溶液呈酸性、中性还是碱性呢？图3-19 碳酸钠3.5 盐的水解3. 5. 1 盐的水解概念与类型 我们把在盐溶液中，盐解离出来的离子与水解离出来的H+或OH-作用生成弱电解质的反应，称为盐的水解。盐的水解是可逆的，且水解程度较小盐的水解使水的解离平衡向解离
47、方向移动，从而促进水的解离。盐的水解是离子反应，且水解过程是吸热的。盐在水中以解离为主，水解为辅。3.5 盐的水解3. 5. 2 强酸弱碱盐的水解 NH4Cl是由一种强酸（HCl）和一种弱碱（NH3.H20）生成的盐，即强酸弱碱盐。 NH4Cl溶液的水解方程式为4232NHH ONHH OH 3.5 盐的水解3. 5. 2 强酸弱碱盐的水解 NH4Cl是由一种强酸（HCl）和一种弱碱（NH3.H2O）生成的盐，即强酸弱碱盐。 NH4Cl溶液的水解方程式为 明矾的主要成分为K2SO4.Al2(SO4).24H2O，其中K2SO4是强酸强碱盐，不水解，而Al2(SO4)3是强酸弱碱盐，能水解。42
48、32NHH ONHH OH 323Al3H OAl(OH)(3H 胶体）3.5 盐的水解3. 5. 3 强碱弱酸盐的水解 CH3COONa是由一种强碱（NaOH）和一种弱酸（CH3COOH）生成的盐，即强碱弱酸盐。323CH COOH OCH COOHOH CH3COONa在水溶液中解离出CH3COO-和Na+，3.5 盐的水解3. 5. 4 盐水解的规律盐水解的规律主要包括以下几点。（1）盐只有含有弱电解质离子时才能发生水解（2）形成盐的酸或碱越弱，该盐水解的程度就越大。（3）强酸弱碱盐和强碱弱酸盐水解后的酸碱性，与形成盐的酸和碱中较强的部分保持一致。3.5 盐的水解3. 5. 5 影响盐水
49、解的因素影响盐水解的因素主要有盐本身的性质、温度和浓度等。盐本身的性质：形成盐的酸或碱越弱，该盐的水解程度就越大。温度：升高温度，水解程度变大；降低温度，水解程度变小。反应物浓度：浓度小，水解程度越大；浓度越大，水解程度越小。生成物浓度：生成物的浓度引起水解平衡移动，影响水解的程度。学生实验溶液的配制、稀释和pH的测定1溶液的配制1）实验内容配制浓度为0.5 mol/L的NaCl溶液250 mL。2）实验用品（1）实验仪器。烧杯（150 mL）、容量瓶（250 mL）、胶头滴管、量筒（50 mL）、玻璃棒、药匙、托盘天平。（2）实验药品。NaCl固体、蒸馏水。3）实验步骤（1）计算。配制浓度为
50、0.5 mol/L的NaCl溶液250 mL，所需NaCl固体的质量为 g。溶液的配制、稀释和pH的测定1溶液的配制（2）称量。根据计算结果，用托盘天平称量所需的NaCl固体。（3）溶解。把称好的NaCl固体放入烧杯中，再向烧杯中加入10 mL蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使NaCl固体完全溶解。（4）转移。将烧杯中的溶液沿玻璃棒转移到容量瓶中，用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒23次，并将洗涤液全部转移到容量瓶中。轻轻振荡容量瓶，使溶液混合均匀。（5）定容。继续向容量瓶中加入蒸馏水，当液面到达容量瓶刻度线以下12 cm时，改用胶头滴管逐滴加水，使溶液凹面的最低处正好与刻度线相切。溶液的配制、稀释和pH的测
