天津大学无机化学第三版课件1

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天津大学无机化学课件第十三章过渡元素

天津大学无机化学课件第十三章过渡元素

钨与盐酸、硫酸、硝酸均不反应,只溶 解于氢氟酸和硝酸的混合物或王水
大量用于制造合金钢,钨还用于制作灯 丝和高温电炉的发热元件
2019/11/11
课件
32
铬、钼、钨与酸的反应情况
HCl HNO3 王水 Cr 缓慢溶解 钝化 反应
Mo 不反应 反应 反应
W 不反应 不反 反应 应
2019/11/11
课件
课件
12
13-2-2 钛的重要化合物
13-2-2 钛的重要化合物
钛(Ti)——价电子构型3d24s2
氧化数
+4
+3
主要 TiO2 M(II)TiO3 TiCl3 化合物 TiOSO4 TiCl4
2019/11/11
课件
13
二氧化钛(TiO2)—钛白
纯TiO2是生白成色Ti难O熔2+, 固而体不,是难Ti溶4+ 于水 有因三为种电晶荷形多,金、红半石径、小锐,钛极型易、水板解钛型
Cr + 2H+ → 蓝Cr色2+ + H2 4Cr2+ + 4H++ O2 → 紫4C色r3+ + 2H2O
2019/11/11
课件
30
铬(Cr)
银白色金属,熔、沸点高,硬度是所有 金属中最大的
常温下因表面有致密的氧化膜,在空气 或水中稳定,除去保护膜可缓慢溶于稀 HCl或稀H2SO4
不溶于硝酸,溶于热、浓硫酸
铬铁矿(FeCr2O4)
培烧炉
Na2CO3
Na2CrO4 酸化、浓缩
用水浸取 过滤
Na2Cr2O7晶体 铬渣
4FeCr2O4+8Na2CO3+7O2 1100℃ 2Fe2O3+8Na2CrO4+8CO2

电子教案与课件:无机化学(第三版) 8-1

电子教案与课件:无机化学(第三版) 8-1
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第一节 强电解质和弱电解质 第七章 电解质溶液
HCl分子溶解在非极性溶剂苯(C6H6)中,能否导电? 为 什么?
三、强电解质和弱电解质
[演示实验7-1] 按图7-3的装置连接好仪器,然后,把等体 积浓度同为0.5mol·L-1的NaCl、NaOH 和HAc溶液分别倒入三 个烧杯中,接通电源,观察现象。
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第一节 强电解质和弱电解质 第七章 电解质溶液
HCl===H+ +Cl这种电解质在水溶液中或熔化状态时,离解为自由移动离 子的过程叫做电离。 当电解质的熔融液或水溶液接通电源时,离子就会做定向 运动。阳离子向负极移动,阴离子向正极移动(见图7-2),于是 就产生了导电现象。 综上所述,电解质的电离是在极性溶剂或热的作用下发生 的。电离是导电的前提,而不是通电的结果。 非电解质一般是由弱极性键形成的化合物,本身不具有离 子。在水溶液中,与水分子间的作用力较弱,不能发生电离。 所以熔化状态和水溶液中都不导电。
第一节 强电解质和弱电解质 第七章 电解质溶液
强酸(如HClO4、HNO3、H2SO4、HI、HBr、HCl等),强 碱[如KOH、NaOH、Ca(OH)2、Ba(OH)2等]及绝大多数的盐 (如NaCl、NaAc、NH4Cl、NH4Ac、Na2CO3 等)都是强电解质。 从结构上看,强电解质都是强极性共价型或离子型化合物。
第一节 强电解质和弱电解质 第七章 电解质溶液
一、电解质和非电解质
在水溶液中或熔融状态下能部分或全部形成离子而导电的 化合物, 叫做电解质。如H2SO4、NaOH、NaCl、NH4Cl等酸、 碱、盐都是电解质。
在水溶液中和熔化状态时都不能形成离子的化合物,叫做 非电解质。如酒精、蔗糖、甘油等绝大多数有机化合物都是非 电解质。

天津大学无机化学原子结构与元素周期性全省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件

天津大学无机化学原子结构与元素周期性全省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件
可以观察到不连续的四条谱线
Hδ Hγ βH
aa
αH 为带状光谱
nm 410.2 434.1 486.1
2024/2/18
无机化学
656.3
波尔氢原子模型
氢原子中的电子在原子核周围有确定半径 和能n越量小的,圆离形核轨越道近中, 轨运道动能。量电越子低在,这些轨 道上运动不吸势收能能值量越或负放出能量
无机化学多媒体电子教案
第五章 原子结构和元素周期性
第一节原子与元素
第一节 原子与元素
2024/2/18
无机化学
5-1-3 原子轨道能级 氢原子光谱
日光通过棱镜分光,可得到红、橙、黄、 绿、青、蓝、紫连续变化的谱带
5-1-3 原子轨道能为连级续光aa谱
装有低压高纯H2(g)的放电管所发出的光, 通过棱镜分光后,在可见光区波长范围内,
2024/2/18
无机化学
电子云角度分布图与原子轨道角 度分布图相似,但有两点不同: (1)原子轨道分布图有正、负之分,而 电子云角度分布图均为正值; (2)电子云角度分布图比原子轨道角度 分布图瘦些,这是因为Y值小于1,所 以|Y|2更小。
2024/2/18
无机化学
2024/2/18
3d z2
主量子数(n) 1
2
3
4
5
电子层:第一层 第二层 第三层 第四层 第五层
电子层符号: K L
MN
O
n值越小,该电子层离核越近,其能级越低。 n值越大,该电子层离核越远,其能级越高。
2024/2/18
无机化学
2. 副量子数(l)
n值确定后,副量子数(l)可为零到(n-1) 的正整数。其中每一个l值代表一个电子亚层, 也代表原子轨道的一种形状。

电子教案与课件:无机化学(第三版) 10-1

电子教案与课件:无机化学(第三版) 10-1

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第一节 氧化还原反应方程式的配平 第九章 电化学基础

用离子-电子法配平下列化学反应式。
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第一节 氧化还原反应方程式的配平 第九章 电化学基础
2. 配平方法 现以酸性条件下PbO2 氧化Mn2+ 的反应为例,说明离子电子法配平氧化还原方程式的步骤。
① 将反应式中主要反应物、生成物改写成离子符号:
② 将上述反应分解成两个半反应,一个是还原剂的氧化 反应,一个是氧化剂的还原反应。
④ 根据得、失电子总数相等的原则,将两个半反应合并 为一个配平的离子反应。
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第一节 氧化还原反应方程式的配平 第九章 电化学基础
⑤ 补入合适的阴、阳离子,把离子方程式改成分子方程 式:
【例9-7】 配平反应CrO2- +H2O2+OH-——H2O+CrO42解
【例9-8】完成并配平反应
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第一节 氧化还原反应方程式的配平 第九章 电化学基础
②反应前后各元素的原子总数相等。 现以MnO2 与浓盐酸共热制取Cl2 为例,说明氧化数法配 平氧化还原反应的一般步骤。 ① 写出反应物和生成物的化学式。反应物在左,生成物 在右,中间用短线相隔。
② 标出反应前后有变化的元素氧化数。
第九章 电化学基础
标出下列各物质中)KMnO4 (4)NaClO3 (5)K2SO3
2. 配平方法 氧化还原反应是有电子转移的反应,也即有元素的氧化数 发生变化的反应。 根据反应前后元素氧化数的变化就可以配平氧化还原反应, 这种配平方法就称氧化数法,其配平的基本原则为: ①氧化数升高总数与氧化数降低的数相等;

天津大学无机化学课件0绪论52页PPT文档

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(介观)
宏观
由宏观到微观,定性到定量,稳定态到亚稳定态,经验上升到理 论并用理论指导实践,进而开创新的研究。
哪些是关键性的问题呢?
化学反应的性能,化学催化,生命过程中的化学问题等。总之,
化学已成为中心科学,与21世纪科学)都有关。
8
1、化学研究的对象
原子 atom
5
1 化学的研究对象 绪论 2 化学的主要分支
3 怎样学习化学
6
什么是化学?它研究的对象是什么?如何才能学好化 学?这是开始学化学首先要解决的问题。下面就从回答这些 问题来开始我们的化学学习。
一.化学研 究的物质
物质是不依赖于人们的感觉而存在并且可以 被人们的感觉所认识的客观实在。简而言之,物 质是客观存在的东西。
化学研究的物质 一般是指实物
具体地 说物质 包括实 物和场
具有静止质量、体积、占有空间的
实物 物体。如书桌、铁、木材、水、空
气等。
场 没有静止质量、体积、不占有空间。
如电场、磁场、光、声音。
7
物质结构层次:
质子
夸克
原子核
中子 电子
原子 (离子)
纳米 材料
宇宙
(宇观)
分子
单质 化合物
星体
微观 当今化学发展的趋势大致是:
2)化学物质(chemical substance) 不包括物质的另 一基本形态---场。化学研究的是以间断形式存在的物质形 态,而场是以连续形式存在的物质形态,属物理学的研究 范畴。
3)组成(form)包括定性组成和定量组成。弄清物 质的定性组成应确证它含有哪些元素,物质的定量组成包 括各元素的质量百分比、原子个数比、化学式及分子式。
1学时 3学时

天津大学无机化学教研室编无机化学上、下册,第三版北京:高33页PPT

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本文档主要包含天津大学无机化学教研室编写的无机化学教材信息,同时附有一份《工科化学》试卷,该试卷实质聚焦于有机化学内容。文档详细列出了参考书籍信息以及学时分配情况。试卷部分则涵盖了多个有机化学的重要知识点,如物质命名、化合物结构式书写,以及涉及沸点比较、氢键形成、反应历程、亲电与亲核反应、化合物酸碱性比较等选择题。此外,还包括完成化学方程式的题目,要求考生对有机化学中的反应有深入的理解。整体来看,该文档为学习与掌握好者使用。

天津大学无机化学课件第十三章过渡元素

天津大学无机化学课件第十三章过渡元素

TiCl4+3H2O → H2TiO3 + 4HCl
4.是制备金属可钛用及于其制化造合烟物雾的重要原料,
有机反应催化剂
2019/9/21
课件
11
铌(Nb)、钽(Ta)
铌是某些硬质钢的组成元素,特别是 耐高温的特种钢
钽具有低生理反应和不被人体排斥性 能,用于制作修复骨骼的金属板材、 缝合神经的丝和箔 铌和钽性质类似,分离困难
2019/9/21
课件
12
13-2-2 钛的重要化合物
13-2-2 钛的重要化合物
钛(Ti)——价电子构型3d24s2
具有光泽的银灰色金属,熔点高、硬度 大,可以刻划玻璃和石英
纯钒富有延展性,但含大量杂质时, 非
常脆,一敲就碎
2019/9/21
课件
10
钒(V)
常温下不与碱、非氧化性酸作用,能溶 于氢氟酸、浓硝酸、浓硫酸和王水
某些钒的化合物具有重要的生理作用, 如胆固醇的生物合成
钒的化合物有毒,吸多了,会得肺水肿
主要用作制造钒钢,它具有强度大、弹 性好、抗磨损、抗冲击等优点,用于汽 车、飞机等的制造
分离方法目前主要有:
1. 离子交换法: 用强碱型酚醛树脂
R-N(CH3)+3Cl-作阴离子交换剂
2. 溶剂萃取法:用三辛胺萃取锆的硫酸盐
2019/9/21
课件
9
钒(V)
在地壳中分布分散,没有富矿,几乎所 有的铁矿都含有钒
海洋生物、海参、海鞘等能从海水中摄 取钒,浓集到血液中,据测定,海参、 海鞘等烧成的灰分中,含钒量高达15%
无机化学多媒体电子教案
第十三章 过渡元素
第一节过渡元素概述
第一节

(完整版)无机化学(天津大学版)

(完整版)无机化学(天津大学版)

第一章化学反应中的质量关系和能量关系[学习指导]1.“物质的量”(n)用于计量指定的微观基本单元或其特定组合的物理量,其单位名称为摩[尔],单位符号为mol。

2.摩尔质量(M) M = m/n3.摩尔体积(V m)V m = V/n4.物质的量浓度(c B)c B = n B/V5.理想气体状态方程pV = nRT6.理想气体分压定律p= Σp B ;p B = (n B/n)p7.化学计量式和化学计量数O = ΣνB B ;νBB8.反应进度(ξ)表示化学反应进行程度的物理量,符号为ξ,单位为mol。

随着反应的进行,任一化学反应各反应物及产物的改变量:Δn B = νBξ9.状态函数状态函数的改变量只与体系的始、终态有关,而与状态变化的途径无关。

10.热和功体系和环境之间因温差而传递的热量称为热。

除热以外,其它各种形式被传递的能量称为功。

11.热力学能(U)体系内部所含的总能量。

12.能量守恒定律孤立体系中能量是不会自生自灭的,它可以变换形式,但总值不变。

13.热力学第一定律封闭体系热力学能的变化:ΔU = Q + WQ > 0, W > 0, ΔU > 0;Q < 0, W< 0, ΔU < 0。

14.恒压反应热(Q p)和反应焓变(Δr H m)H(焓) ≡ U + pV, Q p= Δr H m15.赫斯定律Q p= ∑Q B, Δr H m= ∑Δr H m(B)B B16.标准状况:p = 101.325kPa, T = 273.15 K标准(状)态:pθ= 100kPa下气体:纯气体物质液体、固体:最稳定的纯液体、纯固体物质。

溶液中的溶质:摩尔浓度为1mol·L-1标准态下17.标准摩尔生成焓()最稳定的单质─────—→ 单位物质的量的某物质=18.标准摩尔反应焓变()一般反应cC + dD = yY + zZ=[y(Y) + z(Z)] - [c(C)+ d(D)]=Σνi(生成物) + Σνi(反应物)第二章化学反应的方向、速率和限度[学习指导]1.反应速率:单位体积内反应进行程度随时间的变化率,即:2.活化分子:具有等于或超过E c能量(分子发生有效碰撞所必须具备的最低能量)的分子。

天津大学无机化学课件1第一章化学中的计量和质量关系1

天津大学无机化学课件1第一章化学中的计量和质量关系1
15:51 徐州工程学院化工学院
12/28
1-1-5 气体计量
1.物质聚集状态
有三种:气态(gaseous state)、液态( liquid state)和固态( solid state)。 聚集 状态 固体 液体 气体 粒子间 粒子运 压缩性 扩散性 距离 动 小 不活跃 - - 较小 大 不活跃 活跃 很小 有 有 有
R= pV/nT
1mol×273.15K = 8.3144 Pa· 3· -1· -1 m mol K = 8.3144 J· -1· -1 mol K
15:51 徐州工程学院化工学院
=
101.325×103Pa×22.414×10-3 m3
18/28
理想气体状态方程的应用
1.计算p,V,T,n中的任意物理量 2.确定气体的密度和摩尔质量 1) 求摩尔质量 M = mRT/pV
第一章 化学反应中的 质量关系和能量关系
第一节 化学反应中的计量
15:51 徐州工程学院化工学院
1/28
1-1-1 相对原子质量和相对分子质量 具有确定质子数和中子数的一类单 核粒子称为核素。 自然界中氧就有三种同位素: 16O 17O 18O 元素是具有相同质子数的一类单 含量/% 99.759 0.037 0.204 核粒子的总称。 碳也有三种同位素: 质子数相等而中子数不等的同一元 12C 13C 14C 素的一些原子品种互称为同位素。 含量/% 98.892 1.108
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 气态氯化铝 水
15:51 徐州工程学院化工学院
化学式 AlCl3 H2O
25/28
分子式 Al2Cl6 H2O
1-1-6 化学计量化合物和非计量化合物

天津大学无机化学教研室编无机化学上、下册,第三版北京:高

天津大学无机化学教研室编无机化学上、下册,第三版北京:高
——稀有气体和非金属元素共17种,准金属7种,金属有88种。根 据物理性质可将金属元素分为四类:轻金属和脆性、展性、低熔点 重金属。密度低于5g/cm3者称轻金属,大于5g/cm3者称重金属
13.04.2021
17
H


脆性重

金属




低熔点

属 展性重金属 重金属

元素在周期表中的分类
13.04.2021
律。
13.04.2021
14
§13.1 元素的发现、分类及其在自然界的存在
13.1.1 元素的发现与分类
古代 7世纪 17世纪 18世纪
19世纪上半叶
19世纪下半叶
20 世纪
30年代 40年代 50年代
60年代
70年代
80年代以 来
13.04.2合0计21
金属
Fe, Cu, Ag, Sn, Au, Hg, Pb
C H2C O OH
C H3
C=N OH
CH3
C H3
CH2 CH
n
COOCH3
9. 聚丙烯腈
CH2 CH
n
CN
10. 聚对苯二甲酸二乙二醇酯
13.04.2021
C H2C H2O O C
COO
n
4
三、选择题(110= 10分) 1、下列化合物中,按沸点从高到低排列的顺序为(2)。 a. 正己烷 b. 3-甲基戊烷 c. 2,3-二甲基丁烷 d. 正戊烷 (1) a > d > c > b;(2) a > b > c > d;(3) d > c > b > a;(4)a > c > b > d

电子教案与课件:无机化学(第三版) 2-4

电子教案与课件:无机化学(第三版) 2-4
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第四节 根据化学方程式的计算
第一章 化学基本量和化学计算
(2) 由[例1-14]可知,生产2.52tCaO,理论消耗含CaCO390% 的石灰石5t,所以
5. 有过量反应物的计算———选量计算 对于化学反应:
则A 反应物过量,应以B反应物为计算基准。 【例1-16】 实验室常用CaCO3 和盐酸反应制取CO2。将 5gCaCO3 加入到100mL 3mol·L-1HCl溶液中,能制得多少升CO2
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第四节 根据化学方程式的计算
第一章 化学基本量和化学计算
(标准状况下)? 解 设能制得CO2 的体积在标准状况下为x
HCl过量,以CaCO3 为计算基准
答:能制得CO2 的体积在标准状况下为1.12L。
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第四节 根据化学方程式的计算
第一章 化学基本量和化学计算
【例1-14】 工业上煅烧石灰石生产CaO 和CO2。若煅烧含 CaCO390%的石灰石5t,能制得多少吨CaO 和多少立方米CO2 (标准状况下)?
解 设能制得CaO 的质量为x,制得CO2 的体积在标准状
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第四节 根据化学方程式的计算
第一章 化学基本量和化学计算
况下为y
5t石灰石中含CaCO3 的质量为: m (CaCO3)=m (石灰石)w (CaCO3)=5t×90%=4.5t
答:煅烧含CaCO390%的石灰石5t,可制得CaO 2.52t, CO2 1008m3 (标准状况下)。
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第四节 根据化学方程式的计算
第一章 化学基本量和化学计算
4. 产品产率和原料利用率的计算
【例1-15】 如果在[例1-14]中: (1)实际得到CaO 2.42t,CaO 的产率是多少? (2)实际消耗含CaCO390%的石灰石5.5t,石灰石的利用率是 多少? 解 (1)由[例1-14]可知,CaO 的理论产量为2.52t,所以

配套天津大学无机化学课件 第1章 碱金属和碱土金属

配套天津大学无机化学课件  第1章 碱金属和碱土金属
1. 锂的水合数与水合能(kJ/mol)
rM+
Li+ 78
2.E Li+/Li特别负,
为什么?
Θ
Θ
rM+(aq)
340 276 232 228 228
n水合
25.3 16.6 10.5 10.0 9.9
△H水合
-530 -420 -340 -315 -280
E Li+/Li = -3.05v E Na+/Na= -2.72v E K+/K = -2.93v
Cl
Al
Cl
Al
Cl
Cl
Be
Cl
Be
Cl
Cl
Cl
Cl
Cl
1.3.3 Li,Mg的相似性
4Li + O2 == 2Li2 O 2Mg + O2 == 2MgO 6Li + N2 == 2Li3N 3Mg + N2 == Mg3N2
2Mg(NO3)2 == 2MgO + 4NO2 + O2 4LiNO3 == 2Li2O + 4NO2 + O2 LiClH2O == LiOH + HCl MgCl26H2O == Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O MgO + HCl
△ Hh
KI NaI LiF CsF
-826 -711 -1034 -779
溶解度 763 12.2 703 11.8 1039 0.1 730 24.2
U
巴索洛规则: 3. 巴索洛规则:
当阴阳离子电荷绝对值相同, 阴阳离子 半径较为接近则难溶;否则,易溶. LiF LiI BaSO4 BeSO4 A F

天津大学无机化学课件:第1章 绪论

天津大学无机化学课件:第1章 绪论
2004年:以色列科学家阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔 什科和美国科学家伊尔温-罗斯,表彰他们在蛋白质控制 系统方面做出重大发现: 人类细胞如何控制某种蛋白质 的过程,具体地说,就是人类细胞对无用蛋白质的“废 物处理”过程。
2021/3/20
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诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域 (1994 – 2006) (续)
2007诺贝尔化学奖
2007年度诺贝尔化学奖授予德国科学家 格哈德•埃特尔,以表彰他在“固体表面 化学过程”研究中作出的贡献。
他在表面化学所作的开创性研究。表面 化学对于化学工业很重要,它可以帮助 我们了解不同的过程,例如铁为什么生 锈、燃料电池如何工作、汽车内催化剂 如何工作等。表面化学反应对于许多工 业生产起着重要作用,例如人工肥料的 生产。表面化学甚至能解释臭气层破坏, 半导体工业也是与表面化学相关联的领 域。
2021/3/20
30
诺贝尔化学奖获奖名单及研究领域 (续) (1994 – 2006) (续)
1997年:美国的保罗·博耶、英国的约翰·沃克、丹 麦的詹 斯·斯科,表彰他们在研究身体细胞是如何 储存和传递能量 方面所取得的成果。
1996年:英国的哈诺德·克奥托、美国的小罗伯 特·荷尔、 理查德·斯莫利,表彰他们发现了布基球 (C60, C70, C140 …),这是一种球型的 碳分子。
I2(g) 2I(g)(快) 2I(g) + H2(g) 2HI(g)(慢)
第一节 基础化学课程的地位和作用
三. 化学是一门中心学科
第一节 基础化学课程的地位和作用
化学和医学、药学的关系
HOCH2 O H CH HC H C C OH OH H
脱氧核糖 deoxyribose
O
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2011-11-7
24
当体系的所有性质都有确定值时,该 体系处于一定状态,反过来,若体系状 态确定了,则体系中一切宏观性质也就 有了确定的数值。 如果体系中某种或几种性质发生变化, 则体系状态也就发生了变化。 这种能够表征体系特征的每个个别的 宏观性质,称为体系的状态函数。
2011-11-7
25
体系与环境中的一些物理量如功和 热并不是状态函数。 状态函数的特征是:体系状态发生 状态函数的特征 变化时,状态函数的改变量,只与体系 的始态和终态有关,而与状态变化的具 体途径无关。
P=ΣPB
2011-11-7
8
若组分气体B和混合气体物质的量分别为nB 和n。混合气体体积为V,则它们的压力分别为
nB RT pB = V
(1) (2)
nRT p = V
(1)÷(2) 得
nB pB = p n
(3)
2011-11-7
9
(nB / n)为组分气体B的摩尔分数,
含义:混合气体中任一组分气体的分压(pB ) 等于该气体B的物质的量分数与总压之积。 同温同压下 pVB=nBRT (4) pV=nRT (5) VB n B (4)÷(5)得 = V n (6) VB为分体积——混合气体中组分气体B与混合气体 的压力(P)和温度(T)在相同条件下占有的体 积。
2011-11-7
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二、教材:
1.《无机化学》第三版(面向21世纪教材) 天津大学无机化学教研室 编 杨宏孝 凌芝 颜秀茹 修订 (高等教育出版社出版) 2.《无机化学实验》第三版 华东化工学院无机化学教研室编 (高等教育出版社出版)
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三、参考书
1.《无机化学》第四版 (面向21世纪教材) 袁万钟主编, 高等教育出版社出版(工科国家级重点教材) 2.《现代基础化学》 (上海市“九五”重点教 材) 朱裕贞主编 化工出版社出版
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(1)若体系能量增加(即从环境得到能量): Q>0(体系吸热), W>0(环境对体系作功); (2)若体系能量减少(即体系损失能量): Q<0(体系放热),W<0(体系对环境作功)。 如气缸内气体受热反抗恒定外压(环境压力P) 膨胀,V2(终态)>V1(始态) W(膨胀)= F·L
=-P外压强×A×L=-P·(V2-V1)=-P·△V<0
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但它是体系自身的属性,体系在一定状态下, 其热力学能应有一定的值,故U是状态函数,因 为“U”是状态函数,其改变量U只与体系的始、 终态有关,而与变化过程的途径无关.
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5、能量守恒 在孤立体系中能量不会自生自灭,但可从一 种形式变为另一种形式,其总量不变,这个经 验规律即称能量守恒定律。 若一个封闭体系,体系从环境吸热(Q), 又从环境得功(即环境对体系作功)(W),则 热力学能从U1变到U2的状态。
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将(6)式代入(3)中 得 :
pB
VB VB = p = ( × 100 %) × p V V
表明:混合气体中任一组分气体的分压力等于 该气体体积分数(或百分数)与总压之积。
注意:分压定律适用于理想气体, 注意:分压定律适用于理想气体,对低压下的真实 气体混合物近似适用。 气体混合物近似适用。
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三、化学计量数与反应进度
(一)化学计量数( v ) 某化学方程式 cC + dD = yY + zZ 按数学式移项 0= - cC – dD + yY + zZ 此称化学计量方程式. z = vz 若令 − c = vc − d = vd y = v y 可简化化学计量方程式的通式: 0= ∑ vB B B B表示包含在反应中的分子、原子或离子,即反 应物和生成物;vB 为数字和简分数,称为物质B 的化学计量数。 v 规定:v反应物 取负值,生成物 取正值。 v 这样 vc 、vd 、v y 、 z 分别为C、D、Y、Z物种的化 学计量数 2011-11-7 13
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化学方程式 (若 ξ = 1mol ) 1 3 N2 + H2 = NH3 2 2
∆n N 2 / mol
1 − 2
∆nH2 / mol
3 − 2
∆n NH3 / mol
+1 +2
N2 + 3H2 = 2NH3
-1
-3
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四、化学反应中的能量关系
专门研究能量相互转换规律的一门科学—— 热力学。 利用热力学的基本原理研究化学反应的学 科——化学热力学。 本节重点介绍热力学理论研究化学反应的能 量变化关系中若干基本概念、术语和符号以及 有关计算。
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按照体系和环境间能量和物质的交换情况, 可将体系分为以下三类: 敞开体系——体系与环境间既有物质交换,又 有能量交换。 封闭体系——体系与环境间,没有物质交换但 有能量交换 孤立体系——体系与环境间,物质与能量均不 发生交换。
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体系分类
体系和环境间交换 物质 能量 √ √ —
ξ =
∆nN 2 − 1 .0 = = 1 . 0 mo 1 −1
2NH3 0 2.0 2.0
ξ
0 1.0
ξ=
ξ=
∆nH 2 vH 2
∆ n NH 3 v NH 3
vN2
− 3 .0 = = 1 .0 mo1 −3
2 .0 = = 1 .0 mo1 2
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可见:同一反应方程式,反应进度的值 与选用反应式中何种物质的量的变化无 关。 但同一化学反应如化学反应方程式 写法不同,亦即 vB 不同,相同反应进 度时对应各物质的量的变化(∆nB )会 有区别。
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四、教学安排
总学时数:为110学时,上学期60学时,下学 期50学时,课堂讲授65~70学时,实验40~45学 时。
五、教学方法
讲授方法:重点和难点讲授,部分内容自学。 学习方法:课内认真听讲,做好笔记,课后及 时复习,按时完成作业。
六、成绩考核
期末考试成绩(80%)+平时成绩(20%)。
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3、热和功 热和功是体系状态发生变化时与环境交换 或传递能量的两种不同形式。 热——体系与环境间因温度不同(因而存 在温差)而传递的能量。 功——除热以外,其它各种形式被传递的 能量都称为功。功有多种形式,如机械手作的 机械功,电能作的电功,化学反应作体积功等 等。
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∆U = U 2 − U 1 = Q + W
此即为热力学第一定律的数学表达式,含义 是:封闭体系热力学能U的变化等于体系吸收的热 和体系从环境所得的功的总和。即能量守恒定律 在热、功传递过程中的具体表述。
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(二)反应进度:为了表示化学反应进行的程度, 国际规定了一个量——反应进度(ξ)。对化 学计量方程式 0= ∑ v B B
B
微分式: 则
dξ = v dnB
−1 B
dnB = vB dξ
0的nB ( 0)积分到时的nB ξ =
若从反应开始时ξ = (ξ ),可得:
n B (ξ ) ∫n B (ξ 0 ) dn B
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二 、 化学计量化合物和非计量化合物 (简):
化学计量化合物——具有确定组成且各种元 素的原子互成简单整数比的化合物。 非化学计量化合物——组成可在一个较小范 围内变动,但基本结构保持不变的化合物。如 WO2.92,PdH0.8等。又称非整比化合物或贝多体。
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4、热力学能 体系内部所有能量的总和,称热力学能(曾 称内能),符号为“U”,体系内部的能量很多, 如体系内分子、原子、离子等的内动能;分子、 原子、离子间的相互作用能(含位能和化学 键);分子内部各种微粒如原子、原子核,电 子等运动的能量与粒子间的相互作用等等。由 于这些内部质点运动和相互作用的复杂性,因 而到目前为止(任何)体系的热力学能的绝对 值难以测定。
例:N2 + 3H2 = 2NH3 化学计量式:0 = -N2 - 3H2 + 2NH3 =
vN2 N2 + vH2 H2 + vNH3 NH3
各物质化学计量数: v N 2= -1 vH 2 = −3 v NH 3 = 2 表明反应中每消耗1molN2和3molH2必生 成2molNH3。
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敞开体系 封闭体系 孤立体系
√ — —
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2、状态和状态函数 聚集状态——在一定条件下物质质点 聚集的物理形态。有气、液、固、等离 子体等之分,但化学热力学的“状态” 是用一系列宏观物理量来描述,决定体 系状态的那些物理量称为体系的性质。 体系的状态——指体系中一切客观性 质的综合。如确定一瓶气体的状态,可 用p、V、T和气体物质的量n来描述。
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在化学反应中涉及较广的是体积功,即由 于化学反应发生引起体系体积变化反抗外力作 用而与环境交换的功,称为体积功;其他功统 称非体积功。 通常热量——Q,功——W,单位均为焦耳(J) 或千焦(kJ)。 它们数值的正负号使用是人为规定的,根据 国际最新规定,以体系的能量得失为标准:
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反之,气缸内气体恒定外压作用被压缩V2(终态) <V1(始态) W(压缩)= -F·L =-P·(V2-V1)=-P· ∆V >0 注意,由于热和功是体系发生状态的某过 程中改变与环境间交换能量的两种形式,因 此热和功途径有关不仅与体系的始、终态有 关,而且还与过程的具体,所以它们不是状 态函数。
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