无机及分析化学全南京大学第五版精品PPT课件
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无机及分析化学(南京大学)课件第2章
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2.3.6 键能和反应焓变的关系
H2(g) 键能 2H(g)
(298 K,100 kPa)
键焓
一般情况下，键能和键焓可以相互通用！
13
火箭推进剂
拓展知识
偏二甲肼 (CH3)2NNH和N2O4
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(g)
3N2(g)+4H2O(g)+2CO2(g)
特点：反应强烈放热、快速，且生成物是小分子
的右上标 指反应在标准状态下进行。
10
2.3.3 盖斯定律
1840年 俄 盖斯 （Hess G H）
不管化学反应是一步完成，还是分步完成，其热效应总是相同的。
求： 解：反应（1）= 反应（2）+ 反应（3） 所以：
11
2.3.4 生成焓
在标准状态和指定温度（通常为298 K）下，由元素的指定单 质生成1 mol某物质时的热效应称为该物质的标准生成焓。 一般化学反应
的。即 ΔS孤 > 0
孤立系统(isolated system)是指与环境不发生物
质和能量交换的系统。 ΔS系 +ΔS环 > 0 过程自发
ΔS系 +ΔS环 < 0
不可能发生的过程
17
2.4.4 标准摩尔熵 热力学第三定律:在热力学温度0 K时,任何纯物质的
完整晶体的熵值等于零。 在标准态下1 mol物质的熵值称为该物质的标准摩 尔熵(简称标准熵),用符号 表示。
无机及分析化学
（第五版） 南京大学化学化工学院
1
第二章 化学热力学初步
掌握化学反应的标准摩尔焓变的各种计算方法； 掌握化学反应的标准摩尔熵变和 标准摩尔吉布斯自由能变的各种计算方法； 学会用 判断化学反应的方向， 了解温度对 影响； 了解压力和浓度对 的影响；
南京大学第五版无机及分析化学第二章化学热力学初步与化学平衡
U = H－ nRT
= －1143－[0 －(4+2)] ×8.315 × 10-3 × 298
= －1128kJ
说明：“R”应乘以10-3，则量纲为kJ·mol-1·K-1 。
由该题可见：对有气体参加的反应，pV与H相比也 只是一个较小的值。
2.3.2 热化学方程式
1. 反应进度 对任一化学反应：d D + e E = f F + g G 移项后可写成：0 = - d D - e E + f F + g G
4molNH3完全燃烧放热904.8 kJ ，所以100gNH3燃烧的热
效应为
100 标准生成焓
水溶液中总是正负离子同时存在，我们不可 能单独测定某一水合正离子或负离子的生成焓。
因此，必须规定一个相对比较标准，国际上规 定：水合氢离子的标准生成焓为零。
膨胀做功，体积变化为 V 则 W = － p· V
2.3 热 化 学
2.3.1 等容反应热、等压反应热和焓的概念
反应热：系统发生化学变化后，并使生成物的温度
回到反应前反应物的温度，系统放出或吸收的热量， 叫做该反应的反应热。
1. 等容反应热QV V＝0 W=0 根据热力学第一定律： U = Q + W U ＝ QV 意义：在等容过程中，系统吸收的热量全部用来增加
＝ (0 1) 1mol
1
以H2的物质的量改变量来计算:
＝(0 3) 1mol
3
以NH3的物质的量改变量来计算: ＝(2 0) 1mol
2
2. 热化学方程式
表示化学反应与热效应关系的方程式。如：
H2(g) + 1/2O2(g) →H2O(g)
rHm,298= －241.8 kJ·mol-1
= －1143－[0 －(4+2)] ×8.315 × 10-3 × 298
= －1128kJ
说明：“R”应乘以10-3，则量纲为kJ·mol-1·K-1 。
由该题可见：对有气体参加的反应，pV与H相比也 只是一个较小的值。
2.3.2 热化学方程式
1. 反应进度 对任一化学反应：d D + e E = f F + g G 移项后可写成：0 = - d D - e E + f F + g G
4molNH3完全燃烧放热904.8 kJ ，所以100gNH3燃烧的热
效应为
100 标准生成焓
水溶液中总是正负离子同时存在，我们不可 能单独测定某一水合正离子或负离子的生成焓。
因此，必须规定一个相对比较标准，国际上规 定：水合氢离子的标准生成焓为零。
膨胀做功，体积变化为 V 则 W = － p· V
2.3 热 化 学
2.3.1 等容反应热、等压反应热和焓的概念
反应热：系统发生化学变化后，并使生成物的温度
回到反应前反应物的温度，系统放出或吸收的热量， 叫做该反应的反应热。
1. 等容反应热QV V＝0 W=0 根据热力学第一定律： U = Q + W U ＝ QV 意义：在等容过程中，系统吸收的热量全部用来增加
＝ (0 1) 1mol
1
以H2的物质的量改变量来计算:
＝(0 3) 1mol
3
以NH3的物质的量改变量来计算: ＝(2 0) 1mol
2
2. 热化学方程式
表示化学反应与热效应关系的方程式。如：
H2(g) + 1/2O2(g) →H2O(g)
rHm,298= －241.8 kJ·mol-1
无机及分析化学课件
酸碱反应
酸碱反应是指酸和碱之间的中和 反应，生成盐和水。
沉淀反应
沉淀反应是指溶液中的离子结合 成难溶于水的沉淀，从溶液中析 出的过程。
氧化还原反应
氧化数的概念
氧化数是表示原子或分子氧化态的数 值，用于表示原子或分子在氧化还原 反应中的得失电子数。
氧化还原反应的概念
氧化还原反应是指电子转移的反应， 其中氧化剂获得电子，还原剂失去电 子。
气体为参考态。
化学反应的动力学原理
1 2
反应速率的概念
反应速率是描述化学反应快慢的物理量，单位为 摩尔每升每秒（mol/L·s）。
反应速率方程
反应速率与反应物浓度的关系可以用反应速率方 程来表示。
3
活化能的概念
活化能是表示化学反应速率快慢的物理量，单位 为焦耳每摩尔（J/mol）。
酸碱反应与沉淀反应
04 无机化合物的分类与性质
金属元素及其化合物
金属元素概述
金属元素是具有金属光泽、导电、导热性能良好 的元素，通常在周期表中占据一定的位置。
金属单质
金属单质具有金属键合，表现出良好的导电、导 热和延展性。
金属化合物
金属化合物种类繁多，包括氧化物、硫化物、卤 化物等，具有独特的物理和化学性质。
非金属元素及其化合物
杂化合物。
配合物的结构
02
配合物的结构通常由中心原子或离子和配位体组成，配位体通
过配位键与中心原子或离子结合。
簇合物的结构
03
簇合物是由多个原子或离子通过共价键结合形成的复杂化合物，
具有独特的结构和性质。
05 分析化学简介
分析化学的定义与任务
总结词
分析化学是一门研究物质组成、结构和性质的学科，其任务是通过实验手段获 取物质的化学信息。
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反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分 子可以通过膜，水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶 体、细菌、病毒等杂质无法通过膜，从而使可以透过的纯 水和无法透过的浓缩水严格区分开来。
p
p >
淡水
盐水
反渗透法净化水
【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用 反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通 过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水， 所需要的最小外加压力是多少?
1.1.2 物质的量及其单位
•物质的量——n •粒子数——N •阿伏加德罗常数——NA •物质的量(mol)=物质的质量(g)/物质的摩 尔质量(g/mol) •阿伏加德罗常数(NA) 以0.012kg12C所含的碳原子数作基准，其 近似值为6.02×1023 mol-1
1.1.3 物质的量及其单位
pB p1
n1RT V
,
p2
n2 RT V
,
p n1RT n2RT VV
ni RT V
n1
n2
ni
RT V
n =n1+ n2+ni
p
nRT V
1. 3 溶液
分散质以分子或者比分子更小的质 点（如原子或离子）均匀地分散在分散 剂中的分散系称为溶液。
溶
气态溶液(空气)
溶质
液态溶液：(水溶液)
= 3.26 mol/kg
【例】：在100ml水中溶解17.1g蔗糖 (C12H22O11)，溶液的密度为1.0638g/ml， 求蔗糖的物质的量浓度，质量摩尔浓度。
解：M蔗糖＝342(g/mol) n蔗糖=17.1/342=0.05(mol) V = (100+17.1)/1.0638 = 110.0 (ml)=0.11(L)
无机及分析化学-PPT课件精选全文
溶液的浓度 0.02080 mol/L
四位有效数字
溶液的浓度 0.10 mol/L
二位有效数字
被测物含量 56.12％
四位有效数字
平衡常数 K＝1.8x10
二位有效数字
pH值(注) 12.08
二位有效数字
pH值
5.1
一位有效数字
注：
考虑pH值的有效数字时，因为pH值是氢离子浓度 的负对数，所以pH值的有效数字位数只考虑小数点后 数字个数，小数点前面的数字不是有效数字，因为它实 际上只反映了氢离子浓度的数量级。
化学是一门以实验为基础的科学：Chem-is-try
化学在21世纪焕发着新的青春
20世纪化学的标志性成果 1. 合成氨技术 2.三大合成高分子材料:塑料、橡胶、纤维。 3.药物的发明
化学发展的现状（ 21世纪）
化学和其他学科交叉,形成了许多新兴学科:
如地球化学、环境化学、化学生物学、药物化学等 化学已经成为生命、农业、医学、材料、环境等学科 的基础。
(±0.2)+(±0.0002)≈±0.2
所以计算结果的正确表示应为 36.5 。有效数字36.5 正好 与0.2的绝对误差相匹配。
(2)乘除法 例如，以下三个有效数字进行乘除法运算时 0.024×8.156 12.576 ＝0.015564885…… 因为每个数据的最后一位数字均为可疑数字，若最后一位有1
在有效数字中，数字“0”具有双重意义：(1)作为普通 数字使用，它是有效数字；(2)只起定位作用，它不是有效 数字。
例如，测得以下数据：
试剂的体积 12mL (量筒量取)
二位有效数字
试样的质量 0.6283g (分析天平称取) 四位有效数字
滴定液体积 23.58mL (滴定管读取) 四位有效数字
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第一章 分散系
1.1 物质的量及其单位 1.2 分散系 1.3 溶液 1.4 胶体溶液 1.5 高分子溶液
1.1.1 物质的量及其单位
物质的量是国际单位制中7个基本物理 量之一，其符号为n，单位为摩尔(mol)， 简称摩。物质的量是表示物质所含微粒数 (N)与阿伏加德罗常数(NA)之比,即n=N/NA。 它是把微观粒子与宏观可称量物质联系起 来的一种物理量。其表示物质所含粒子数 目的多少。 物质的量的单位是 摩（尔）、符号：mol
cB=nB/V 注意 ：体积是指溶液的体积，而不是 溶剂的体积。
1.1.6 物质的量浓度
浓度只是物质的量浓度的简称，其它 溶液组分含量的表示法中，若使用浓度二 字时，前面应有特定的定语。如质量浓度、 质量摩尔浓度。
1.1.7 质量摩尔浓度
溶液中某溶质B的物质的量除以溶剂的 质量，称为该溶质的质量摩尔浓度。单位 为mol•kg-1,符号为bB。
气－气（空气） 液－气（云、雾） 固－气（烟、尘）
气－液（汽水） 气－固（浮石） 液－液（酒精） 液－固（肉冻） 固－液（溶液） 固－固（合金）
1.2.1 分散系的分类：
２、按分散质粒子的大小分 < 1 nm 分子分散系（溶液） 1-100 nm 胶体分散系（溶胶、高分子溶液） > 100 nm 粗分散系（悬浊液、乳状液）
1.1.4 物质的量及其单位
摩尔(mol)、毫摩尔(mmol)、微摩尔(μmol) 纳摩尔(nmol)、皮摩尔(pmol) 1mol＝1×103mmol ＝ 1×106μmol ＝1×109nmol ＝ 1×1012pmol
1.1.5 物质的量浓度
以单位体积溶液里所含溶质B的物质的 量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的 物质的量浓度。一般使用单位： mol / L 物质的量浓度(mol/L)=溶质的物质的量 (mol)/溶液的体积(L)
bB=nB/W 式中W为该溶剂的质量，以千克（kg） 作单位；nB是溶质B的物质的量，以摩尔 (mol)作单位。
1.1.8 质量浓度
单位体积混合物中某组分的质量称为 该组分的质量浓度，以符号ρ表示，单位 为kg/m3。组分B的质量浓度定义式为
ρ=mB/V 式中mB——混合物中组分B的质量，kg; V——混合物的体积，m3。 常用单位是:g/L
1.2.3 理想气体
理想气体状态方程式：
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
R
pV nT
101325Pa 22.414 103m3 1.0mol 273.15K
1.2.2 相
1.相——体系中具有相同化学性质和物 理性质的均匀部分。
2．相的特点 A 任何部分的物理性质和化学性质相同。 B 一个相并不一定是一种单质，如食盐溶 液(NaCl和H2O)。
C 单相体系 分子分散系，如饱和食盐水、 糖水等。溶质与溶剂已成一体，组分间没有 界面。 D 多相体系 胶体分散系和粗分散系，如 溶胶；悬浊液等。各组分的物理性质和化学 性质不同，并具有明显的界面。
【例】：已知浓硫酸的密度ρ为 1.84g/ml ， 其 质 量 分 数 为 95.6% ， 一 升 浓 硫 酸 中 含 有 的 n(H2SO4) 、 n(1/2H2SO4) 、c(H2SO4) 、 c(1/2 H2SO4) 各为多少？
解： n(H2SO4) = 1.84×1000×0.956/98.08 = 17.9 mol
n(1/2H2SO4) = 1.84×1000×0.956/49.04 = 35.9 mol
c(H2SO4)= 17.9/1 = 17.9 mol/L
c(1/2 H2SO4) = 35.9/1 = 35.9 mol/L
【例】：250克溶液中含有40克NaCl，计算此 溶液的质量摩尔浓度。
解： 水的质量＝250-40 = 210（克） b(NaCl) = [40/(58.5×210)] ×1000
1.1.2 物质的量及其单位
•物质的量——n •粒子数——N •阿伏加德罗常数——NA •物质的量(mol)=物质的质量(g)/物质的摩 尔质量(g/mol) •阿伏加德罗常数(NA) 以0.012kg12C所含的碳原子数作基准，其 近似值为6.02×1023 mol-1
1.1.3 物质的量及其单位
1.1.9 质量分数
溶液中溶质B的质量分数是溶质B 的质量mB与溶液质量m之比。 符号是ωB ，量纲为一。
ωB ＝ mB/m 如，100gNaCl溶液中含10gNaCl，可 表示为ω（NaCl）＝10%
1.1.10 体积分数
纯物质B在某温度和压力下的体积，除 以在相同温度和压力下的溶液的总体积 。 符号为φ，量纲为一。体积分数常用于溶质 为液体的溶液，如果混合过程中产生的体 积变化很小，可近似地认为等于溶质的体 积溶液的总体积 。
满足上述关系的粒子是构成物质的基 本粒子(如分子、原子、离子、质子、中子、 电子数)或它们的特定组合。
如：1molCaCl2与阿伏加德罗常数相 等的粒子是CaCl2粒子，其中Ca2+为1mol、 Cl-为2mol，阴阳离子之和为3mol或原子数 为3mol。
在使用摩尔表示物质的量时，应该用 化学式指明粒子的种类，而不使用该粒子 的中文名称。
（1） c(蔗糖) = 0.05/0.11 = 0.454 (mol/L) （2） b(蔗糖) = 0.05/0.1 = 0.5 (mol/kg)
1.2 分散系
一种或几种物质以细小的粒子分散在 另一种物质里所形成的系统称分散系。
分散系＝分散质+分散剂 如：糖水和按聚集状态分
= 3.26 mol/kg
【例】：在100ml水中溶解17.1g蔗糖 (C12H22O11)，溶液的密度为1.0638g/ml， 求蔗糖的物质的量浓度，质量摩尔浓度。
解：M蔗糖＝342(g/mol) n蔗糖=17.1/342=0.05(mol) V = (100+17.1)/1.0638 = 110.0 (ml)=0.11(L)
1.1 物质的量及其单位 1.2 分散系 1.3 溶液 1.4 胶体溶液 1.5 高分子溶液
1.1.1 物质的量及其单位
物质的量是国际单位制中7个基本物理 量之一，其符号为n，单位为摩尔(mol)， 简称摩。物质的量是表示物质所含微粒数 (N)与阿伏加德罗常数(NA)之比,即n=N/NA。 它是把微观粒子与宏观可称量物质联系起 来的一种物理量。其表示物质所含粒子数 目的多少。 物质的量的单位是 摩（尔）、符号：mol
cB=nB/V 注意 ：体积是指溶液的体积，而不是 溶剂的体积。
1.1.6 物质的量浓度
浓度只是物质的量浓度的简称，其它 溶液组分含量的表示法中，若使用浓度二 字时，前面应有特定的定语。如质量浓度、 质量摩尔浓度。
1.1.7 质量摩尔浓度
溶液中某溶质B的物质的量除以溶剂的 质量，称为该溶质的质量摩尔浓度。单位 为mol•kg-1,符号为bB。
气－气（空气） 液－气（云、雾） 固－气（烟、尘）
气－液（汽水） 气－固（浮石） 液－液（酒精） 液－固（肉冻） 固－液（溶液） 固－固（合金）
1.2.1 分散系的分类：
２、按分散质粒子的大小分 < 1 nm 分子分散系（溶液） 1-100 nm 胶体分散系（溶胶、高分子溶液） > 100 nm 粗分散系（悬浊液、乳状液）
1.1.4 物质的量及其单位
摩尔(mol)、毫摩尔(mmol)、微摩尔(μmol) 纳摩尔(nmol)、皮摩尔(pmol) 1mol＝1×103mmol ＝ 1×106μmol ＝1×109nmol ＝ 1×1012pmol
1.1.5 物质的量浓度
以单位体积溶液里所含溶质B的物质的 量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的 物质的量浓度。一般使用单位： mol / L 物质的量浓度(mol/L)=溶质的物质的量 (mol)/溶液的体积(L)
bB=nB/W 式中W为该溶剂的质量，以千克（kg） 作单位；nB是溶质B的物质的量，以摩尔 (mol)作单位。
1.1.8 质量浓度
单位体积混合物中某组分的质量称为 该组分的质量浓度，以符号ρ表示，单位 为kg/m3。组分B的质量浓度定义式为
ρ=mB/V 式中mB——混合物中组分B的质量，kg; V——混合物的体积，m3。 常用单位是:g/L
1.2.3 理想气体
理想气体状态方程式：
pV = nRT
R---- 摩尔气体常量
在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3
R
pV nT
101325Pa 22.414 103m3 1.0mol 273.15K
1.2.2 相
1.相——体系中具有相同化学性质和物 理性质的均匀部分。
2．相的特点 A 任何部分的物理性质和化学性质相同。 B 一个相并不一定是一种单质，如食盐溶 液(NaCl和H2O)。
C 单相体系 分子分散系，如饱和食盐水、 糖水等。溶质与溶剂已成一体，组分间没有 界面。 D 多相体系 胶体分散系和粗分散系，如 溶胶；悬浊液等。各组分的物理性质和化学 性质不同，并具有明显的界面。
【例】：已知浓硫酸的密度ρ为 1.84g/ml ， 其 质 量 分 数 为 95.6% ， 一 升 浓 硫 酸 中 含 有 的 n(H2SO4) 、 n(1/2H2SO4) 、c(H2SO4) 、 c(1/2 H2SO4) 各为多少？
解： n(H2SO4) = 1.84×1000×0.956/98.08 = 17.9 mol
n(1/2H2SO4) = 1.84×1000×0.956/49.04 = 35.9 mol
c(H2SO4)= 17.9/1 = 17.9 mol/L
c(1/2 H2SO4) = 35.9/1 = 35.9 mol/L
【例】：250克溶液中含有40克NaCl，计算此 溶液的质量摩尔浓度。
解： 水的质量＝250-40 = 210（克） b(NaCl) = [40/(58.5×210)] ×1000
1.1.2 物质的量及其单位
•物质的量——n •粒子数——N •阿伏加德罗常数——NA •物质的量(mol)=物质的质量(g)/物质的摩 尔质量(g/mol) •阿伏加德罗常数(NA) 以0.012kg12C所含的碳原子数作基准，其 近似值为6.02×1023 mol-1
1.1.3 物质的量及其单位
1.1.9 质量分数
溶液中溶质B的质量分数是溶质B 的质量mB与溶液质量m之比。 符号是ωB ，量纲为一。
ωB ＝ mB/m 如，100gNaCl溶液中含10gNaCl，可 表示为ω（NaCl）＝10%
1.1.10 体积分数
纯物质B在某温度和压力下的体积，除 以在相同温度和压力下的溶液的总体积 。 符号为φ，量纲为一。体积分数常用于溶质 为液体的溶液，如果混合过程中产生的体 积变化很小，可近似地认为等于溶质的体 积溶液的总体积 。
满足上述关系的粒子是构成物质的基 本粒子(如分子、原子、离子、质子、中子、 电子数)或它们的特定组合。
如：1molCaCl2与阿伏加德罗常数相 等的粒子是CaCl2粒子，其中Ca2+为1mol、 Cl-为2mol，阴阳离子之和为3mol或原子数 为3mol。
在使用摩尔表示物质的量时，应该用 化学式指明粒子的种类，而不使用该粒子 的中文名称。
（1） c(蔗糖) = 0.05/0.11 = 0.454 (mol/L) （2） b(蔗糖) = 0.05/0.1 = 0.5 (mol/kg)
1.2 分散系
一种或几种物质以细小的粒子分散在 另一种物质里所形成的系统称分散系。
分散系＝分散质+分散剂 如：糖水和按聚集状态分
= 3.26 mol/kg
【例】：在100ml水中溶解17.1g蔗糖 (C12H22O11)，溶液的密度为1.0638g/ml， 求蔗糖的物质的量浓度，质量摩尔浓度。
解：M蔗糖＝342(g/mol) n蔗糖=17.1/342=0.05(mol) V = (100+17.1)/1.0638 = 110.0 (ml)=0.11(L)