华东理工大学《无机化学》考研复习重点笔记

考试复习重点资料（最新版）资料见第二页封面第1页第一章 化学反应中的质量关系和能量关系首先阐述化学中的计量，以巩固高中化学中的有关概念，在此基础上引入化学计量数，反应进度函数，标准态核反应焓变等重要概念，以阐明化学反应中的质量关系和能量关系。

在中学化学和大学化学中起承上启下关系。

重点要求的是会应用热化学方程式和物质的量标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变。

化学是研究物质的组成、结构、性质及化学变化的科学。

化学变化又称化学反应，是化学研究的核心部分。

物质发生化学反应,常伴随有质量和能量的变化。

例如，在空气中燃烧24.3g镁条，不仅会发出耀眼的白光，释放出热能，而且最终生成了40.3g的氧化镁。

本章专门就化学反应中的质量关系和能量关系进行讨论。

1-1 化学中的计量在化学领域中往往要测定或计算物质的质量、溶液的浓度、反应的温度以及气体的压力和体积等，为此，首先需要掌握化学中常用的量和单位以及有关的定律。

1-1-1 相对原子质量和相对分子质量元素是具有相同质子数的一类单核粒子的总称。

具有确定质子数和中子数的一类单核粒子称为核素。

质子数相等而中子数不等的同一元素的一些原子品种互称为同位素。

自然界中氧就有三种同位素：、、，他们在氧气中的含量分别为99.759%、0.037%和0.204%；碳有两种同位素：和 , 它们的相对存在量分别为98.892%和1.108%。

相对原子质量(A r)被定义为元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12之比，以往被称为原子量。

例如：A r(H) = 1.0079A r(O) = 15.999英国人道尔顿（J.Dalton, 1766～1844年，）是第一个测定原子量的人。

现在通过质谱仪测定各核素的原子质量及其在自然界的丰度后，可以确定各元素的相对原子质量。

北京大学张青莲教授等测定的铟（In）、锑（Sb）、铱（Ir）及铕（Eu）相对原子质量值先后被国际原子量委员会采用为国际标准，说明我国原子量测定的精确度已达到国际先进水平。

相对分子质量（M r）被定义为物质的分子或特定单元的平均质量与核素12C 原子质量的1/12之比，以前被称为分子量。

例如：M r（H2O）= 18.0148 ≈ 18.01M r（NaCl）= 58.443 ≈ 58.441-1-2 物质的量及其单位“物质的量”（Amount of Substance）是用于计量指定的微观基本单元，如分子、原子、离子、电子等微观粒子或其特定组合的一个物理量（符号为n），其单位名称为摩[尔]（mole），单位符号为mol。

摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg12C的原子数目相等。

0.012kg12C所含的碳原子数目（6.022×1023个）称为阿伏加德罗常数Avogadro（N A）。

因此，如果某物质系统中所含的基本单元数目为N A时，则该物质系统的“物质的量”即为1mol。

例如：1mol H2表示有N A个氢分子;2mol C表示有2N A个碳原子;3mol Na+表示有3N A个钠离子;4mol （H2+1/2O2）表示有4N A个（H2+1/2O2）的特定组合体，其中含有4N A个氢分子和2N A个氧分子。

可见在使用摩尔这个单位时，一定要指明基本单位（以化学式表示），否则示意不明。

例如，若笼统说"1mol氢"，就难以断定是指1mol氢分子还是指1mol 氢原子或1mol氢离子。

在混合物中，B的物质的量（n B）与混合物的物质的量（n）之比，称为B的物质的量分数（x B），又称B的摩尔分数。

例如在含有1molO2和4molN2的混合气体中，O2和N2的摩尔分数分别为：x(O2)=1mol/(1+4)mol =1/5x(N2)=4mol/(1+4)mol =4/51-1-3 摩尔质量和摩尔体积1. 摩尔质量摩尔质量（M）被定义为某物质的质量（m）除以该物质的物质的量（n）：M= m/nM的单位kg·mol-1或g·mol-1。

例如，1molH2的质量近似为2.02×10-3kg，则H2的摩尔质量即为2.02×10-3kg·mol-1。

可见分子的摩尔质量（M）与分子的相对质量（M r）的关系为：M= 10-3M r kg·mol-12. 摩尔体积摩尔体积（V m）被定义为某气体物质的体积（V）除以该气体物质的量（n）：V m= V/n例如，在标准状况(STP)(273.15K及101.325kPa下)，任何理想气体的摩尔体积为：V m,273.15K = 0.022414 m3·mol-1= 22.414L·mol-1≈ 22.4L·mol-11-1-4 物质的量浓度物质的量浓度（c n）被定义为混合物（主要指气体混合物或溶液）中某物质B的物质的量(n B)除以混合物的体积（V）：c n= n B/V对溶液来说，亦即1L溶液中所含溶质B的物质的量，其单位名称为摩[尔]每升，单位符号为mol·L-1。

例如，若1L的NaOH溶液中含有0.1mol的NaOH，其浓度可表示为：c(NaOH) = 0.1 mol·L-1物质的量浓度可简称为浓度。

[例1-1]若把160.00gNaOH（s）溶于少量水，然后将所得溶液稀释至2.0L，试计算该溶液的物质的量浓度。

解： M r(NaOH) = 22.99 + 16.00 + 1.01 = 40.00M(NaOH) = 40.00 g·mol-1根据M= m/nn(NaOH) = m(NaOH)/M(NaOH) = 160.00g/40.00 g·mol-1= 4.00 mol则 c(NaOH) = n(NaOH)/V= 4.00mol/2.0L = 2.0 mol·L-1 1-1-5 气体的计量1．理想气体状态方程实际工作中，一定温度下的气体常用气体的压力或体积进行计量。

当压力不太高、温度不太低的情况下，气体分子间的距离大，分子本身的体积和分子间的作用力均可忽略，气体的压力、体积、温度以及物质的量之间的关系可近似地用理想气体状态方程来描述：pV = nRT (1.1.1)式中：p为气体的压力，单位为帕Pa；V为气体的体积，单位为立方米（m）n为气体的物质的量体，单位为摩（m）T为气体的热力学温度，简称气体温度，单位为“开”（K）R 为摩尔气体常数。

实验测知1mol 气体在标准状况下的体积为22.414×10-3 m 3,则R 值可求出：R = pV/nT= 101.325×103Pa×22.414×10-3m 3/1mol×273.15K= 8.3144 Pa·m 3/mol·K = 8.3144 Pa·m 3·mol -1·K -1= 8.3144 J·mol -1·K -1实际计算时，R 常用值为8.314 J·mol -1·K -12. 理想气体分压定律在实际工作中常遇到多组分的气体混合物，其中某一组分气体B 对器壁所施加的压力，称为该气体的分压（p B），它等于相同温度下该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。

混合气体的压力组分的气体的分压之和，此经验规则称为道尔顿分压定律，其数学表达式为：p = Σp B 如组分气体和混合气体的物质的量分别为和，则它们的压力分别为： p B = n B RT/Vp = nRT/V （1.1.2b）式中：为混合气体的体积。

将式（1.1.2a）除以式（1.1.2b），可得下式：p B /p = n B /n或 p B = n B RT/V （1.1.3）式中：(n B /n )为组分气体B 的摩尔分数。

式（1.1.3）为分压定律的另一种表达形式，它表明混合气体中任一组分气体B 的分压(p B)等于该气体的物质的量分数与总压之积。

工业上常用各组分气体的体积分数表示混合气体的组成。

由于同温同压下，气态物质的量与它的体积成正比，不难导出混合气体中组分气体B 的体积分数等于物质B 的摩尔分数：V B /V = n B /n (1.1.4)式中：V B 、V 分别表示组分气体B 和混合气体的体积。

把式(1.1.4)代入(1.1.3)式得下式：p B = (V B /V)p (1.1.5)1-1-6 化学计量化合物和非计量化合物化学式能表明组成化学物质的各元素原子数目之间最简单的整数关系，因此又称最简式。

分子式能表明分子型物质中一个分子所包含的各种元素原子的数目。

分子式可能和最简式相同，也可能是最简式的整数倍。

例如：分子型物质 化学式 分子式气态氯化铝 AlCl3Al2Cl6水 H2O H2O对于那些非分子型物质，只能用最简式表示。

例如：离子型化合物氯化钠，习惯上以最简式NaCl表示。

化学计量化合物是指具有确定组成而且各种元素的原子互成简单整数比的化合物，这类化合物又称整比化合物或道尔顿体。

例如：一氧化碳中氧与碳质量比恒为4∶3，原子比恒为1∶1。

非化学计量化合物是指其组成可在一个较小范围内变动，而又保持基本结构不变的化合物，这类化合物偏离了原子互为整数比的关系，因此，又称为非整比化合物或贝多莱体。

例如：还原WO3或加热WO2与WO3的混合物，均可制得WO2.92。

又如，方铁矿的物相分析发现，在900℃时其组成为FeO1+x(0.09<x<0.19)。

晶体结构的近代研究表明，非整比化合物的存在比整比化合物更为普遍，现代许多新材料为非整比化合物。

1-2 化学反应中的质量关系1-2-1 应用化学反应方程式的计算化学反应方程式是根据质量守恒定律，用元素符号和化学式表示化学变化中质和量关系的式子。

例如，氢氧化钠与硫酸发生中和反应，生成硫酸钠和水。

可表示为：2NaOH + H2SO4 ─→ Na2SO4 + H2O上式是一个配平了的反应方程式，它表明化学反应中各物质的量之比等于其化学式前的系数之比。

据此，可以已知反应物的量，计算生成物的理论产量；或从所需产量计算反应物的量。

1-2-2 化学计量数与反应进度1. 化学计量数 (ν）某化学反应方程式：c C +d D =y Y + z Z若移项表示： 0 = -c C - d D + y Y + z Z随着反应的进行，反应物C、D不断减少，产物Y、Z不断增加，因此令：-c=νC ， -d=νD , y=νY , z=νZ代入上式得： 0 =νC C +νD D +νY Y + νZ Z可简化写出化学计量式的通式：通式中，B表示包含在反应中的分子、原子或离子，而νB为数字或简分数，称为（物质）B的化学计量数。