无机化学

Ø 系统状态发生任何的变化称为过程； Ø 实现一个过程的具体步骤称途径。
思考：过程与途径的区别。
始态
恒温过程
25℃ ，105 Pa
25℃ ，5×105 Pa
恒压过程
恒压过程
100℃ ，105 Pa
100℃ ，5×105 Pa
恒温过程
终态
附图1.3 不同途径的示意图
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四、热和功
体系和环境之间的两种能量传递形式。单位：kJ或J。 1. 定义 热：在物理或化学变化的过程中，体系与环境之间因温差而传 递的能量。 功：在物理或化学变化的过程中，体系与环境之间除热之外以 其他形式传递的能量。
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二、反应进度（ ξ ）
反应进度ξ 的定义：对于反ห้องสมุดไป่ตู้0=ΣνBB
d dnB B
nB 为物质B的物质的量，d nB表示微小的变化量。 或定义
nB()nB(0) B
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由上式可见： ⑴对于一定的计量方程式，νB为定值，所以ξ随物质B的物质的 量变化ΔnB而变化。ξ可以反映反应的程度，所以称为反应进度。
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（3）单位换算
英文 中文 符号 举例
103 kilo
千
k
kg
10-3 milli 毫
m ml，mg
10-6 micro 微
u ug，ul
10-9 nano 纳
n nm，ng
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2. 有效数字 （1）有效数字的含义：有效数字是指实际测量得到 的数值，允许最后一位是估计数值。 例如：分析天平的最小刻度为0.0001g，读数必须精 确到0.0001g，没有估读。
1. 本门课程常用的计量单位 （1）基本单位： 长度l(m)；时间t(s)；质量m(kg)；电流强度I(A)；热力学温度 T(K)；物质的量n(mol)。 （2）常用的导出单位： 频率v(Hz=s-1)；压强p(Pa= N·m-2)；能量、功、热(J=N·m)；电 压、电动势E(V=J•C-1)；体积V (m3=103dm3)；密度ρ(kg•m-3)； 物质的量浓度c(mol•L-1)
前言
一、无机化学的任务 二、无机化学的学习方法
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一、无机化学的任务
1. 无机化学的研究对象： 无机化学是化学科学中发展最早的一个分支科
学。 它的研究对象是除碳氢化合物及其衍生物以
外的所有元素的单质和化合物的组成、结构、性 质和反应。
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2. 无机化学的教学内容 理论部分：
①平衡问题：化学、离子、氧化还原、配合； ② 结构部分：原子、分子、晶体； ③ 化学热力学和化学动力学。 元素分论
= 4.3
8
对数运算中：所取对数位数与真数有效数字位数相等。
13 pH = 12.68
决定 c(H+) = 2.1×10–13mol L–1
两位有效数字
两位有效数字
对数值有效数字的位数取决于小数部分数字的位数。
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第1章
第1章 化学反应中的 质量关系和能量关系
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目录
1.1 物质的聚集态和层次 1.2 化学中的计量 1.3 化学反应中的质量关系 1.4 化学反应中的能量关系 本章小结
根据p V=nRT求出n(CO) , n(H2O)。
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1.3.1 应用化学方程式的计算 （复习自学，重点 为产率、含量的计算） 1.3.2 化学计量数与反应进度
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一、化学计量数（ ν ）
某化学反应方程式：cC + dD = yY + zZ 移项得：0 = –cC – dD + yY + zZ 令： –c =νC ， –d =νD ， y =νY ，z =νZ 代入上式得：0 =νCC+νD D+ νyY+ νZZ
pi =p∙xi表明：组分气体i的分压pi等于混合气体的总压p与组 分气体i的摩尔分数xi之积。
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2. 分体积：相同温度T下，若组分气体i具有和混合气体相同 的压力p，此时组分气体i单独占有的体积为Vi， Vi称为组分 气体i的分体积。则：
Vi＝niRT/p
由于混合气体总体积为：V＝ntRT/p
即：0=Σ ν BB —化学反应的计量方程
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一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒 关系， 通式为：
0 BB B
B 称为B 的化学计量数。 符号规定：反应物 B为负；产物B为正。
如：N2+3H2=2NH3， N2、H2、NH3的化学计量数分别为
(N2)= -1、 (H2)= -3、 (NH3)=2。
阿佛加德罗定律 当p 、T一定时: 理想气体的V与n成正比，可表示为： V ∝ n
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合并以上三个经验定律表示式： V ∝nT/p 上式的比例常数为R，则：V = nRT/p 通常写作： pV = nRT ——理想气体状态方程。 在国际单位制下：p－Pa; V－m3；T－K；n－mol； 根据气体摩尔体积的概念得：
Δn(N2)/mol ， Δn(H2)/mol ， Δn(NH3)/mol， ξ /mol
0
0
0
0
–1/2
– 3/2
1
1/2
–1
–3
2
1
–2
–6
4
2
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⑷对于指定的计量方程式，当ΔnB等于νB时，ξ等于1mol,也就是说， 物系按计量方程进行了一次完全反应。
思考：反应进度与化学反应方程式的书写有关吗？
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二、无机化学的学习方法
① 课前做好预习； ② 课上认真听讲，做好笔记； ③ 课后认真、独立、及时完成作业并善于总结； ④ 重视实验； ⑤ 培养、加强自学能力。 主要参考书：《无机化学》（大连工学院编著）；《无机化 学》（武汉大学等编，高教版）；《无机化学》（北师大等 编，高教版）。
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三、本门课程常用的计量单位和有效数字
（4）周而复始变化为零。
（5）状态函数的组合仍为状态函数。
状态一定值一定， 殊途同归变化等， 周而复始变化零。
记忆
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3. 状态函数的分类
状态函数可分为两类： 广度性质：与物质的量有关，其量值具有加和性， 如体积、质量等。 强度性质：与物质的量无关，其量值不具有加和性，
如温度、压力等。
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三、过程与途径
辉光：辉光放电管中，由于电极间产生稀薄气体放电现象而在 阴极附近产生的光。是低压气体中显示辉光的气体放电现象。
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二、物质的层次
物理学家把自然界的物质按个体或粒子的空间 尺度大小及运动规律划分为四个层次：
层次 空间尺度
遵循运动规律 实例
宇观 >106m
相对论力学 地球、太阳
宏观 > (10-7 ~106 )m 牛顿力学
⑵由于νB为无量纲的纯数， ΔnB的单位为mol，所以ξ的单位为 mol，且为正值。 ⑶根据计量方程式，各物质ΔnB之比等于其计量系数νB之比，所 以对确定的化学反应方程式来说， ξ的值与选用反应式中何种物 质的物质的量的变化进行计算无关。
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如：N2 + 3H2 = 2NH3 ，当ξ0= 0时有足量的N2、H2，而n(NH3) = 0 若Δn B为下列值时，由ξ = Δ n B/νB可求出对应的ξ值。
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2. 体系的分类
按体系与环境间物质和能量的交换关系，通常将体系分为：
敞开体系 有物质和能量交换
封闭体系 只有能量交换
孤立体系 无物质和能量交换
附图1.1 体系的分类
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二、状态与状态函数
1. 定义 体系的性质：组成、体积、压力、温度、密度、粘度 等一系列用来描述体系状态的宏观物理量。 体系的状态：热力学中，把描述体系的一切宏观性质的总 和称为体系的状态。有平衡和非平衡态之分。
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（2）有效数字在计算中的规定
加减法：以小数点后面位数最少的为标准，在计算 过程中，允许其它数值多保留一位，最后结果四舍 五入。
0.3827 + 25.113 + 13.2 = 0.38 + 25.11 +13.2 = 38.69 = 38.7 乘除法：以有效数字位数最少的为标准，在计算过 程中，允许其它数值多保留一位，最后结果四舍五 入。 0.1545×3.1 / 0.112 = 0.154×3.1 / 0.112 = 4.2625
前式除以后式，得：
Vi/V＝xi
式中Vi/V叫做组分气体i的体积分数。
因此，可以得到：pi＝pVi/V pi＝pVi/V表示：组分气体i的分压pi等于混合气体总压p
与组分气体i的体积分数之积。
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例：298 K，101.3 kPa时，取某煤气烃分析知其摩尔分数为： CO为60.0%，H2O(g)为10.0%，其他气体为30.0%，气体体 积为30 L,，求煤气烃中p(CO)、 p(H2O)及n(CO)、 n(H2O)。 解：根据p i = p ∙xi p(CO)=60.0%×101.3=60.8 kPa ； p(H2O)=10.1 kPa ；
状态函数：把确定体系状态的宏观性质的物理量称 为状态函数。如：p，V，T, n 。
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2. 状态函数的特点
（1）状态函数是状态的单值函数。 （2）当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系 统的始、末态有关，而与变化的实际途径无关。
系统压力从3pº变为p°
附图1.2 状态函数的性质
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（3）相关性：体系同一状态的各个状态函数之间存在 一定的制约关系。
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一、物质的聚集态
1.物质的三态 气体、液体和固体三种聚集状态。
三种状态在一定温度、压力条件下可以互相转化，也可共存。
2. 等离子态 在足够高的温度或辉光放电条件下，气体 分子会部分甚至几乎完全解离为原子并进 一步电离为气态阳离子。当电离产生的带 电粒子达到一定的密度并能持续存在足够 长的时间，这种高电离的气体与原来未电 离时相比，性质上发生了根本的变化呈现 出一种新的状态—等离子态。