清华大学 无机与分析化学课件1

的过程，称为定量分析。以化学反应为基础的定
量分析方法主要有重量分析法和滴定分析法。
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一. 可逆反应和化学平衡 包括化学平衡在内的所有平衡系统具有以下三个特 征： 1. 平衡是动态的 达到平衡的系统中各组分含量保 持不变，只是正、逆反应的速率正好相等而已。 2. 平衡是有条件的 当外界条件改变时，系统的 平衡状态即被破坏，并会在新的条件下重新建立 新的平衡。 3. 达到平衡状态的途径是双向的 向都能到达同一平衡状态。 不论从哪个方
化学家的工作： 1. 了解自然：发现和分离自然界中已经 存在的物质，使之更好地为人类所利 用 2. 超越自然：设计和创造自然界中不存 在的物质，改善人类的生存条件，维 护可持续性发展
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农业 电子学
材料
冶金 地质
化工 医药
生物
化学 环境
化学是一门基础科学
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化学 与 食品 安全
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化学 与 人类 健康
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无机化学
无机化学的主要研究对象是周期系中各种 元素及其化合物（不包括碳氢化合物及其衍生 物）。最活跃的分支包括：配位化学、金属有 机化学、生物无机化学和材料无机化学。
分析化学
分析化学是研究物质组成的科学。其任务 是鉴别和测定物质的化学成分、化学结构、存 在形式以及测定有关组分的含量等。
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主要参考书
第十四章 复习
生命元素及其在生物体内的作用 (第十三章)
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第一章 化学平衡和定量分析方法
§1. 化学平衡
反应的可逆性和不彻底性是一般化学反应的
普遍特征。在一定的条件下，当可逆反应中正反 应的速率和逆反应的速率相等时，反应体系所处 的状态称为化学平衡。 §2. 定量分析方法的分类及一般过程 根据试样中物质的物理、化学性质确定其含量
第五章 多相平衡与沉淀测定法 (§4.5，第十八章，§19.5) 第六章 氧化还原平衡和氧化还原滴定法 (§3.4，§3.6，§3.8，第五章，§19.4)
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第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章
紫外-可见吸光光度分析 (第二十章) 原子结构 (第六章) 分子结构 (第七章， §8.3， §8.4) s 区元素 (第九章) p 区元素 (第十章) ds 区元素 (第十一章) d 区元素和 f 区元素 (第十二章)
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活度可以粗略地看作物质在化学反应中起作用
的“有效浓度”，其量纲为一。对理想溶液（或
浓度很稀的真实溶液）而言，是物质所处的状态 c 与标准状态cq相比后所得的数值，即：
a = c/cq
所以标准状态本身的活度为 1。对真实溶液而言，
活度a与浓度c之间的关系是：
a = (c/cq)
式中：称为活度系数，其数值区间为从0到1。
三. 多重平衡规则
如果一个反应可以由几个反应相加（或相减） 得到，则该反应的平衡常数等于这几个反应的平 衡常数相乘（或相除）之积（或商）。这种关系 就称为多重平衡规则。 反应 1：H2(g) + S(s)
pH2S H2S(g) K1 = pH2 pSO2 SO2(g) K2 = pO 2
反应 2： S(s) + O2(g)
气体的活度，一般又称为逸度。
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对于溶质：标准状态为单位浓度(cq = 1 mol/L)
对于溶剂和固体：标准状态为纯物质
气态的标准状态为一个大气压(p = 101.325 kPa) 六. 电解质溶液 1. 弱电解质的解离平衡 HB
q Ka
H+ + B-
=
a H + a Ba HB
或
[ H ][ B ] Ka = [ HB]
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第一章 化学平衡和定量分析方法（第四版） (§3.1，§3.2， §3.4， §4.3，第十六章，§19.1) 第二章 酸碱平衡与酸碱滴定法 (§4.1，§4.2，§4.4，§19.2)
第三章 定量分析中的误差和数据处理 (第十七章) 第四章 配位平衡和配位滴定法 (§8.1，§8.2，§8.5，§8.6， §19.3)
1. 史启祯主编，《无机化学与分析化学》第 二版），北京：高等教育出版社，2005。 2. 傅献彩主编，《大学化学》（上、下册）， 北京：高等教育出版社，1999。
3. 天津大学无机化学教研室编，《无机化学》 （上、下册）（第二版），北京：高等教 育出版社，1992。
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4. 薛华，李隆弟等编著，《分析化学》（第二版）， 北京：清华大学出版社，1994。 5. 彭崇慧，冯建章等，《定量分析化学简明教程》 （第二版），北京：北京大学出版社，1997。 6. 周公度主编，《大学化学词典》，北京：化学工 业出版社，1992。 7. 陈寿椿编，《重要无机化学反应》（第二版）， 上海：上海科学技术出版社，1982。 8. 申泮文，王积涛主编《化合物词典》上海：上海 辞书出版社，2002。
c .c = KK c c = c .c
e 2e f 2 f c cF EE . F b2 b d 2 d c cD BB . D
对于气体反应，平衡常数中的浓度项应用各自
的气体分压代替，得：
Kp =
e . f pE pF b . d pB pD
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道尔顿分压定律：混合气体中某一组分的分压 是指该组分在同一温度下单独占有混合气体的 容积时所产生的压力，而混合气体的总压力则 等于各组分气体分压之和。
用于物理的、生物的、经济活动领域以及其它平
衡系统。是平衡条件改变时，判断平衡移动方向 的定性规律。
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浓度和压力的改变，导致的平衡移动，但不会改
变平衡常数；温度的改变，则还要引起平衡常数
的改变。
1. 浓度的影响 增加反应物的浓度或减少生 成物的浓度时，平衡将沿正反应方向移动； 减少反应物或增加生成物的浓度时，平衡沿 逆反应方向移动。
反应 3 = 1– 2： H2(g) + SO2(g)
H2S(g) + O2(g)
Hale Waihona Puke K3 =pH2S pO2 pH2 pSO2
K1 = K2
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四. 化学平衡的移动 一切平衡都只是相对的、暂时的。当外界 条件改变时，系统从一种平衡状态转变到另一种
平衡状态的过程称为平衡移动。所有的平衡移动
都服从勒夏特列（ Le Chatelier ）原理：当改变 平衡体系的条件之一，如温度、压力或浓度时， 平衡就向减弱这个改变的方向移动。这是一条适 用范围很广的科学原理，除了化学平衡外，还适
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化学是一门在原子和分子层面上研究
物质的性质、组成、结构、变化和应用的 科学。它涉及自然界中已有的物质和由人 类创造的新物质，以及这些物质之间的相 互作用和转化规律。
从开始用火的原始社会，到使用各种人造 物质的现代社会，人类一直都在享用化学 的成果。人类的生活能够不断地提高和改 善，有赖于科学技术的进步，而化学的贡 献在其中起了重要的作用。 8
0.96 0.86 0.72 0.54
0.95 0.74 0.62 0.43
0.93 0.65 0.52 0.32
0.85 0.56 0.28 0.11
0.80 0.46 0.20 0.06
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根据德拜-休克尔公式可计算活度系数：
- lg i =
2 0.509z i
。 1 + Ba I
I
式中，z为溶质i所带的电荷数，I为溶液 的离子强度， B 为常数， 25C 时其值为 0.328 ， å 为离子的体积参数，约等于水 化离子的有效半径，以埃为单位，一般 可从有关的表中查得其数值。
如果混合气体的物质总量为 n 摩尔，而其中某
一组分i的摩尔数为ni，则其摩尔分数 ni xi = n 则该组分的分压 pi = xip 这是道尔顿分压定律的另一种表达形式。
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CO2 K = pCO CaCO3(s), CaO(s) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
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固体和溶剂的浓度不包括在平衡常数的表达式中。 23
保持恒定；
② 当反应物的总分子数与生成物的总分子数不
相等时，经验常数是有量纲的。
如果在平衡常数表达式中用组分的活度代替相 应浓度，就得到标准平衡常数的表达式：
e f . a a q F K = E b d . aB aD
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将一个物理量表示为基本量的幂次之积， 称为该物理量对选定的一组基本量 ( 单位制 ) 的量纲积或量纲。 在国际单位制中七个基本量为：长度、 质量、时间、电流、温度、物质的量和光强 度。 速度的单位可以是：米 / 秒，千米 / 小时等， 而它的量纲只有一个：长度时间-1。 电位的单位可以是：伏特，毫伏等，而它的 量纲是：长度2质量时间-3 电流-1。
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2. 压力的影响 增大压力，平衡沿气体分子 数减少的方向移动；减小压力，平衡沿气体 分子数增加的方向移动。 3. 温度的影响 升高温度，平衡沿吸热反应 的方向移动；降低温度，平衡沿放热反应的 26 方向移动。
五. 标准平衡常数及活度
使用经验平衡常数所存在的问题：
① 在同一温度下，浓度较高时，经验常数不能
CaCO3(s)

CaO(s) + CO2(g)
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CO2
14CO
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CaCO3(s), CaO(s)
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
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二. 经验平衡常数 在溶液中，对一般可逆反应而言：
bB ++ dD 2bB 2dD
达到平衡时：
eE + fF + 2fF 2eE
e f . c c E F 2 （经验平衡常数） = ( b d) cB . cD
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