原子结构和元素周期律

第一章物质及其变化
第一节物质的聚集状态
体系：被研究的对象，例如一个烧杯中的溶液
一、物质的聚集状态：
各种物质总是以一定的聚集状态存在的
气、液、固为三种聚集状态，各具特征，在一定条件下可相互转化。

1、气体（g）：扩散性和可压缩性
2、液体（l）：流动性、无固定形状、一定条件下有一定体积
3、固体（s）：具有一定体积、一定形状及一定程度的刚性。

二、物质的聚集状态和相：
相：在体系中任何具有相同的物理性质和化学性质的部分称为相。

相与相之间有界面隔开。

g-s，l-s，s-s一般为两相
g-g混合物为一相
l-l混合物：
一相：如5%HCl溶液，HCl以分子或离子形式分散在水中
两相：如油和水组成的体系，O/W，O以较多分子聚成粒子，以一定的界面和周围的水分开，是不连续的相，W是连续相。

g-L混合物：也存在如上关系：H2S溶于水为一相
S-S混合物制成合金时为一相。

物质的聚集状态或相可以相互变化，亦可共存。

如：
S-L相平衡这一点温度即为凝固点。

气体的存在状态主要决定于四个因素：P、V、T、n，而几乎与它们的化学组成无关。

反映这四个物理量之间关系的式子叫气体状态方程式。

理想气体：分子间完全没有作用力，分子只是一个几何点，没有体积。

实际上所碰到的气体都是真实气体，只有在温度不太低，压力不太高时，实际气体的存在状态才接近于理想气体，可以用理想气体的定律进行计算。

三、理想气体状态方程：
R：常数，可由实验测得：
1 mol气体在273.15K（0℃），101.325kPa下测得其体积22.4×10-3m3
这是理想气体的状态方程式，而实际上气体分子本身必然占有体积，分子之间也具有引力，因此应用该方程进行计算时，不可避免地存在偏差。

对于常温常压下的气体，这种偏差很小，随着温度的降低和压力的增大，偏差逐渐增大。

四、混合气体分压定律：
1、混合气体分压定律：
1801年，由Dalton（道尔顿）总结实验结果提出，因此又称为Dalton分压定律。

两种或两种以上不会发生化学反应的气体混合，混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和。

A、容器中注入30mL N2，压力为300mmHg
B、容器中注入20mL O2，压力为200mmHg
C、容器中注入30mL N2 + 20mL O2，压力为500mmHg
即：P总= ∑Pi
Pi：分压力（简称分压），气体混合物中各组分气体的压力，等于该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。

理想气体定律同样适用于混合气体：
PiV = niRT ， P总V = n总RT ====> ∑PiV = ∑niRT
Pi：分压； V：总体积
2、分压的计算：
P总可通过压力表测出，Pi则很难被直接测出，可通过分析、计算求得：
PiV = niRT （1） P总V = n总RT （2）
由（1）÷（2），得： Pi / P总 = ni / n总 = Xi（摩尔分数）
∴Pi = Xi P总
计算分压的关键在于如何求得组分气体的摩尔分数。

求混合气体的摩尔分数，常用的方法是通过混合气体进行气体分析，测得各组分气体的体积分数：Vi / V总。

例1-1：
已知在250℃时PCl5能全部气化，并部分离解为PCl3和Cl2。

现将2.98gPCl5置于1.00L容器中，在250℃时全部气化后，测定其总压力为113.4kPa。

其中有哪几种气体？它们的分压各是多少？
例1-2：
1.34gCaC2与H2O发生如下反应：CaC2(s)+H2O(l)=C2H2(g)+Ca(OH)2(s)产生的C2H2气体用排水集气法收集，体积为0.471L。

若此时温度为23C，大气压为99X103kPa，该反应的产率为多少？（已知23℃时水的饱和蒸气压为
2.8X103kPa）
第二节化学反应中的质量和能量关系
一、质量守恒定律：
参加化学反应前各种物质的总质量等于反应后全部生成物的总质量。

二、应用化学方程式的计算：
化学方程式是根据质量守恒定律，用规定的化学符号和化学式来表示化学反应的式子。

反应前后原子种类、数目相等。

可根据反应物和生成物的质量比，或物质的量之比来进行计算。

例1-3 某硫酸厂以硫铁矿（FeS2）为原料生产硫酸，其基本反应为：
4FeS2 + 11O2→ 2Fe2O3 + 8SO2
2SO2 + O2→ 2SO3
SO3 + H2O → H2SO4
如投入800吨含S40.0%的硫铁矿，问理论上能生产出浓度为98.0%的硫酸多少吨？
由于生产条件、操作技术的影响，物料的损耗，产率不可能达到100%，实际产量比理论产量要低。

三、化学反应中的能量关系
化学反应的实质是化学键的重组。

键的断裂和生成过程会有能量变化，能量变化常以热能的形式表现。

键的断裂需吸收热量；而键的生成会放出热量。

一般的反应常在恒压条件下进行。

这里的恒压条件是因为反应在敞口容器中进行，反应体系与外界压力（大气压）相等。

Q P = H 生成物 - H 反应物= △ H
恒压热效应焓（无法测定）焓变
化学热力学：△H ＜ 0 放热反应
△H ＞ 0 吸热反应
注意：① △H与化学计量数有关；
② 需注明物质的聚集状态；
③ 注明反应的温度压力。

△H θ指标准态：1atm(101325Pa)，298K。

本章要求
了解物质的聚集状态和相，掌握分压定律及其计算。

会利用理想气体方程式进行有关计算。