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
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天津大学无机化学课件0绪论52页PPT文档
(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
1.2.2气体的计量
天津大学无机化学教学团队第一章化学反应中的质量关系和能量关系第一章 化学反应中的质量关系和能量关系理想气体状态方程pV = nRTp——气体的压力，单位为帕 (Pa) V——体积，单位为立方米 (m3) n——物质的量，单位为摩 (mol) T——热力学温度，单位为“开” (K) R——摩尔气体常数，单位为( J·mol-1·K-1 )•1.2.5气体的计量理想气体和实际气体理想气体：假设①气体分子之间没有相互作用力；②气体分子自身没有体积。
实际气体：① 压力不太大，分子之间的平均距离很大，气体分子本身的体积可以忽略不计；② 温度不太低，导致分子的平均动能较大，分子之间的吸引力相比之下可以忽略不计；实际气体可当作理想气体来处理。
理想气体状态方程实际工作中，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。
理想气体状态方程实验测知1mol 气体在标准状况下的体积为22.414×10-3 m 3,则 101.325×103Pa ×22.414×10-3 m 31mol ×273.15K=R = pV/nT= 8.3144 Pa·m 3·mol -1·K -1= 8.3144 J·mol -1·K -1例：在298.15 K下，一个体积为50 m3 的氧气钢瓶中氧气的压力降为1500 kPa时，钢瓶中剩余的氧气质量为多少?解：氧气的摩尔质量为32.00 g·mol-1，所剩余的氧气的质量为第一章 化学反应中的质量关系和能量关系•1.2.5 气体的计量理想气体分压定律（道尔顿分压定律）气体的分压(p B) ——气体混合物中，某一组分气体B对器壁所施加的压力。
大学无机化学课件 第一章
· 家庭用液化气，主要成分是丙烷、丁烷，
加压后变成液体储于高压钢瓶里，打开时减压 即气化。压力 气 但有时钢瓶还很重却不能点燃。是因为 体 C5H12 或C6H14等高级烷烃室温时不能气化。 性 质
临界常数：
• 临界温度 Tc: 每种气体液化时，各有一个特定温度叫 临界温度。 在Tc 以上，无论怎样加大压力，都不能使 气体液化。
是系统边界以外与之密切相关的物质世界。系统
与环境之间可以有物质和能量传递。据此，系统 可分为：敞开系统（系统与环境之间同时存在物 质和能量的传递）、封闭系统（系统与环境之间 只有能量的传递，而没有物质的传递）和隔离系
统（系统与环境之间既没有物质的传递，也没有
能量的传递）。
2、状态和状态函数
系统的状态就是系统所处的状况；表明系
=101.3 kPa×0.600=60.8 kPa
P(H2)=P(总)×
=101.3 kPa×0.100=10.1 kPa
3 3 3 P ( H ) V ( 总 ) 10 . 1 10 Pa 1 . 00 10 m 2 (2) n(H2)= = RT 8.314J m ol1 K 1 300K
H2, 1.00×10-3 mol He 和 3.00×10-3 mol Ne，在
35℃时总压为多少?
n( H 2 ) RT 解: p(H2) = V 3 1 1 2.5010 m ol 8.314J m ol K (273 35) K = 3 0.010m
= 640 Pa
n( He ) RT p(He) = V 3
（1）试样中氢的分压是多少?
（2）收集到的氢的质量是多少?
解:(1) 用排水法在水面上收集的气体为被水蒸气饱 和了的氢气, 试样中水蒸气的分压为3.17 kPa, 根据 分压定律:
(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。
天津大学无机化学第三版课件1
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
2
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）
2011-11-7
3
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
无机化学1章-1无机化学计量关系
注意：在使用物质的量浓度时，必须指明物质B的基本单元，
例如c(HCl) = 0.10 mol·L-1，c(Ca2+) = 1.0 mol·L-1，c(KMnO4) = 0.20 mol·L-1等。
第1章 无机化学中的计量关系
20世纪40年代以后，原子能、电子、宇航、激 光等新型尖端科技的发展，对特殊性能的无机材料 需求增多，进一步促进了无机化学学科的迅猛发展 。
第1章 无机化学中的计量关系
展望21世纪，现代无机化学正处在蓬勃发 展的新时期，无机化学的发展取得了很大突破 ,许多边缘领域迅速崛起，研究范围不断扩大 。已形成无机合成、配位化学、有机金属化学 、无机固体化学、生物无机化学和富勒烯化学 等新的边缘学科。
第4章 沉淀反应
第11章 过渡元素 (2)
第5章 氧化还原反应
第12章 镧系与锕系元素
第6章 原子结构与元素周期性 第13章 核化学与放射化学简介
第7章 共价键与分子的结构 第14章无机化学与生态环境
第1章 无机化学中的计量关系
学习要求：着眼于独立自学、独立思考分析能 力的培养，学会运用新旧联系、归纳对比、寻 求相关问题间的异同等方法，分清主次、掌握 重点，全面系统地学好无机化学课程。
主要任务:
物质结构及其组成分析 现已逐渐发展成为一门化学信息科学.
化
学
分 析
仪 器
分
析
第1章 无机化学中的计量关系
(3)有机化学:
研究的主要对象:
碳、氢化合物及其衍生物.
研究的主要内容:
有机物性质、结构、合成方法、有机物
间相互转变及其变化规律和理论.
(4)物理化学:
化学热力学;
主要研究内容: 化学动力学;
天津大学无机化学01 化学反应中的质量关系和能量关系课件
无机化学
多媒体电子教案
第一章 化学反应中的 质量关系和能量关系
研究化学反应经常遇到的问题
1.化学反应能否自发进行？ 2.反应进行的速率有多大？ 3.反应进行的极限(化学平衡) 4.反应中的能量变化(热化学) 5.反应是如何进行的(反应机理)？
第一章 化学反应中的质量关系和能量关系
基
1.阐述化学中的计量，以巩固高中 化学中的有关概念
本 2.引入化学计量数，反应进度，状
内 态函数,标准态和反应焓变等重
容 要概念
3.阐明化学反应中的质量关系和能
量关系
第一章 化学反应中的质量关系和能量关系
基 会应用热化学方程式和
本 要
物质的标准摩尔生成焓计
求 算标准摩尔反应焓变
第一章 化学反应中的质量关系和能量关系
目 1-1 化学反应中的计量 录 1-2 化学反应中的质量关系
骄傲自满是我们的一座可怕的陷阱；而且，这个陷 阱是我们自己亲手挖掘的。 —— 老舍
尺有所短；寸有所长。物有所不足；智有所不 明。 —— 屈原
1、正视自己的长处，扬长避短， 2、正视自己的缺点，知错能改， 3谦虚使人进步， 4、人应有一技之长， 5、自信是走向成功的第一步， 6强中更有强中手，一山还比一山高， 7艺无止境 8、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦
训练才能有所收获，取得成效。
9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； 10、智者超然物外
释担而立 但微颔之
性格: 自矜（骄傲）
取置覆酌沥
Байду номын сангаас
对比
谦虚
道理: 熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。
课外延伸
1、联系生活、学习，说说熟能生巧 的事例。
多媒体电子教案
第一章 化学反应中的 质量关系和能量关系
研究化学反应经常遇到的问题
1.化学反应能否自发进行？ 2.反应进行的速率有多大？ 3.反应进行的极限(化学平衡) 4.反应中的能量变化(热化学) 5.反应是如何进行的(反应机理)？
第一章 化学反应中的质量关系和能量关系
基
1.阐述化学中的计量，以巩固高中 化学中的有关概念
本 2.引入化学计量数，反应进度，状
内 态函数,标准态和反应焓变等重
容 要概念
3.阐明化学反应中的质量关系和能
量关系
第一章 化学反应中的质量关系和能量关系
基 会应用热化学方程式和
本 要
物质的标准摩尔生成焓计
求 算标准摩尔反应焓变
第一章 化学反应中的质量关系和能量关系
目 1-1 化学反应中的计量 录 1-2 化学反应中的质量关系
骄傲自满是我们的一座可怕的陷阱；而且，这个陷 阱是我们自己亲手挖掘的。 —— 老舍
尺有所短；寸有所长。物有所不足；智有所不 明。 —— 屈原
1、正视自己的长处，扬长避短， 2、正视自己的缺点，知错能改， 3谦虚使人进步， 4、人应有一技之长， 5、自信是走向成功的第一步， 6强中更有强中手，一山还比一山高， 7艺无止境 8、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦
训练才能有所收获，取得成效。
9、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视； 10、智者超然物外
释担而立 但微颔之
性格: 自矜（骄傲）
取置覆酌沥
Байду номын сангаас
对比
谦虚
道理: 熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。
课外延伸
1、联系生活、学习，说说熟能生巧 的事例。
天津大学无机化学课件第一章化学中的计量和质量关系2PPT精品文档33页
课件
ξ/mol 0 1/2 1 2
6
例
反应：N2 + 3H2 = 2NH3
对同一化学反应方程式，
反应进度(ξ)的值与选用反应式中何种物
质的量的变化进行计算无关。
n(N2)/mol n(H2)/mol n(NH3)/mol
0
0
0
-1/2
-3/2
1
-1
-3
2
-2
-6
4
2020/4/5
课件
ξ/mol 0 1/2 1 2
7
注意: 同一化学反应如果化学反应方程式的写法 不同（亦即νB不同），相同反应进度时 对应各物质的量的变化会有区别。
例如：当ξ = 1mol 时
反应方程式
12N2+
3 2
H2=NH3
n(N2)/mol
-1/2
n(H2)/mol
-3/2
n(NH3)/mol
1
N2+3H2=2NH3 -1 -3
2
2020/4/5
2020/4/5
课件
14
△T1=350K-30状0K态=5和0K状态函数
理想气体
理想气体
T=300K
理想气体
T=350K
状态函数的特点T=280K
(1)△体T系2=的(3状50态-2一8确0)K定+，(2各80状-3态0函00数)K均=有50确K
定值
(2)体系状态发生变化时，各状态函数的改变 量，只与始态和终态有关，与变化的途径无关
功传递(W或)：[注交除意换了]能热单功量之位和的外均热形，为不式体J是。、系状k与J态环函境数之间其它的 功 体积功:体系体积变化反抗外力所做的功
无机化学课件：第一章 化学反应中的质量关系和能量关系
2NH3 0 2.0 2.0
nN2 1.0 1.0mo1
vN2
1
nH2 3.0 1.0mo1
vH2
3
nNH3 2.0 1.0mo1
vNH 3
2
2020/10/5
11
同一反应方程式，反应进度的值与选用反应式中何种物质无关。 但与化学反应式的写法有关
nN2 / mol
-1
nH2 / mol -3
体系的焓值增加（H 0) ，表明此反应为吸热反应。
2020/10/5
26
2、热化学反应方程式 表示化学反应与热效应（反应热）关系的方程式，
称为热化学反应方程式。
2H2（g）+O2(g)298.15K10 0kPa2H2O（g）
QP= r H m = -483.64kJ·mol-1
此式表示：在298.15K，100kPa（P ）下，当反应进度为 1mol时，放出483.64kJ的热量，△rHm称摩尔反应焓变。
H 1 (1) Qp 1
CO(g)+
1 2
O
2(g)
H2 (2) Qp 2
r Hm H1 H2
则QP1 =H1 = r Hm H2 =[(-393.51)-(282.98)]kJ=-0.53kJ·mol-
2020/10/5
29
1840年俄籍瑞士人，G.H.Hess，根据大量的实验结果总 结出一条规律：一个化学反应如果分几步完成，则总反应 热等于各步反应的反应热之和，称赫斯定律。
1molH2(理气) ， Ⅰ：向真空膨胀 1molH2(理气) ， 273K、100kPa Ⅱ：对抗恒外压 273K、50kPa
psu＝50 kPa膨胀
计算可知Ⅰ： W =0； Ⅱ：W = - 1134J
无机化学课件013化学反应中的质量的关系 10页PPT文档
1第.31.章2化化学计学量反数应与中反的应质进量度关 系 和 能 量 关 系
反应进度
对于化学计量方程式
dξ = νB-1dnB
0＝∑νBB B
ξ为反应进度, 其单位为mol
nB为B的物质的量, νB为B的化学计量数 改写为 dnB = νB dξ
开始时ξ0=0、nB(ξ0)积分到ξ时的nB(ξ)
得
0 =νCC +νDD +νYY + νZZ
可简化规写定出，化反学应计物量的式化的学通计式量：数为负，
产0物＝的∑Bν化B学B 计量数为正。
B—包含在反应中的分子、原子或离子。
νB—数字或简分数，称为(物质)B的化学 计量数。
1第.31.章2化化学计学量反数应与中反的应质进量度关 系 和 能 量 关 系
得： nB(ξ)-nB(ξ0)=νB(ξ-ξ0)
则
△nB =νBξ
1第.31.章2化化学计学量反数应与中反的应质进量度关 系 和 能 量 关 系
反应进度 △nB =νBξ
即任一化学反应各反应物及产物的改 变量 (△nB) 均与反应进度 (ξ) 及各自 的计量系数(νB)有关。
对产物B 若ξ0＝0、nB(ξ0)＝0
第一章 化学反应中的 质量关系和能量关系
第三节
化学反应中的质量关系
1第.31.章2化化学计学量反数应与中反的应质进量度关 系 和 能 量 关 系
化学计量数(ν)
化学反应
cC + dD = yY + zZ
移项
0 = -cC - dD + yY + zZ
令 -c =νC、-d =νD、y =νY、z =νZ
n(N2)/mol n(H2)/mol n(NH3)/mol
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
28
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
2021/3/20
28
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
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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
无机化学(天津大学版)
第一章化学反应中得质量关系与能量关系[学习指导］1。
“物质得量”（n）用于计量指定得微观基本单元或其特定组合得物理量，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、物质得量浓度(cＢ）c B = ｎB/V5、理想气体状态方程ｐV = nＲT6、理想气体分压定律ｐ= Σp B ;p B＝（ｎB/ｎ）p7、化学计量式与化学计量数O ＝ΣνB B ；νＢﻫB8、反应进度（ξ）表示化学反应进行程度得物理量,符号为ξ,单位为mol。
随着反应得进行，任一化学反应各反应物及产物得改变量：ΔnＢ＝νBξ９、状态函数状态函数得改变量只与体系得始、终态有关，而与状态变化得途径无关。
10、热与功体系与环境之间因温差而传递得热量称为热.除热以外,其它各种形式被传递得能量称为功.11、热力学能(U）体系内部所含得总能量。
1２、能量守恒定律孤立体系中能量就是不会自生自灭得,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得变化：ΔU= Q＋WﻫQ > 0，W> 0, ΔU > 0;Q〈 0, W〈0, ΔＵ < 0。
14、恒压反应热（Qｐ)与反应焓变（Δr Hｍ）H（焓）≡ U + pV，Q p = ΔｒＨm15、赫斯定律Q p= ∑Q B，Δr H m= ∑Δr Hｍ(B）ﻫＢＢ１6、标准状况: p= 10１、3２５kPa, T＝ 27３、15 K标准(状）态：pθ= 1０0kPa下ﻫ气体：纯气体物质液体、固体:最稳定得纯液体、纯固体物质。
ﻫ溶液中得溶质：摩尔浓度为1moｌ·L-1ﻫ标准态下17 ﻫ、标准摩尔生成焓() 最稳定得单质─────-→ 单位物质得量得某物质=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）第二章化学反应得方向、速率与限度［学习指导]１、反应速率:单位体积内反应进行程度随时间得变化率，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得最低能量）得分子。
天津大学无机化学课件第一章化学中的计量和质量关系
天津大学无机化学课 件第一章化学中的计 量和质量关系
contents
目录
• 化学中的计量单位 • 质量与物质的关系 • 化学反应中的质量关系 • 无机化学中的计量关系 • 习题与思考题
01
化学中的计量单位
摩尔与阿伏伽德罗常数
摩尔定义
摩尔是物质的量的单位，用于表示含有阿伏伽德罗常数个基本单元的物质的数 量。
总结词
质量与能量关系
详细描述
探讨质量与能量之间的联系，理解质量亏损和能 量释放之间的关系。
示例
思考核反应中质量亏损与能量释放的关系，以及 化学反应中能量变化与质量的关系。
质量与动量的关系（牛顿第二定律）
• 牛顿第二定律揭示了力和质量之间的关系，即力等于质量乘以加速度。在化学中，动量可以表示物质的运动状态和能量， 而质量和动量之间也有一定的关系。在化学反应中，反应物的动量变化和质量的变化密切相关，可以通过测量质量的变化 来计算动量的变化。
03
化学反应中的质量关系
质量守恒定律
反应式是用化学符号表示化 学反应的式子，它反映了反 应前后各物质之间的数量变
化。
计量系数是反应式中各物质 的系数，表示了该物质在反
应中的最小数量。
例如，硫酸与氢氧化钠的反应 式为H2SO4 + 2NaOH =
Na2SO4 + 2H2O，其中硫酸 和氢氧化钠的计量系数分别为1 和2，表示1摩尔硫酸需要2摩
种类和数量关系。
结构式则更具体地描述了化合物 中原子的排列方式和化学键的类
型。
例如，硫酸的分子式是H2SO4 ，其结构式为O=S(OH)2，表示 硫原子与两个氢原子和两个氧原
子形成四个共价键。
无机化合物的计量关系和反应式
contents
目录
• 化学中的计量单位 • 质量与物质的关系 • 化学反应中的质量关系 • 无机化学中的计量关系 • 习题与思考题
01
化学中的计量单位
摩尔与阿伏伽德罗常数
摩尔定义
摩尔是物质的量的单位，用于表示含有阿伏伽德罗常数个基本单元的物质的数 量。
总结词
质量与能量关系
详细描述
探讨质量与能量之间的联系，理解质量亏损和能 量释放之间的关系。
示例
思考核反应中质量亏损与能量释放的关系，以及 化学反应中能量变化与质量的关系。
质量与动量的关系（牛顿第二定律）
• 牛顿第二定律揭示了力和质量之间的关系，即力等于质量乘以加速度。在化学中，动量可以表示物质的运动状态和能量， 而质量和动量之间也有一定的关系。在化学反应中，反应物的动量变化和质量的变化密切相关，可以通过测量质量的变化 来计算动量的变化。
03
化学反应中的质量关系
质量守恒定律
反应式是用化学符号表示化 学反应的式子，它反映了反 应前后各物质之间的数量变
化。
计量系数是反应式中各物质 的系数，表示了该物质在反
应中的最小数量。
例如，硫酸与氢氧化钠的反应 式为H2SO4 + 2NaOH =
Na2SO4 + 2H2O，其中硫酸 和氢氧化钠的计量系数分别为1 和2，表示1摩尔硫酸需要2摩
种类和数量关系。
结构式则更具体地描述了化合物 中原子的排列方式和化学键的类
型。
例如，硫酸的分子式是H2SO4 ，其结构式为O=S(OH)2，表示 硫原子与两个氢原子和两个氧原
子形成四个共价键。
无机化合物的计量关系和反应式
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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
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=
101.325×103Pa×22.414×10-3 m3
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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
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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
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化学式 AlCl3 H2O
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分子式 Al2Cl6 H2O
1-1-6 化学计量化合物和非计量化合物
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，这类化合物又称整比化
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1-1-5 气体的计量
理想气体状态方程 pV = nRT
p——气体的压力，单位为帕(Pa) V——体积，单位为立方米(m3) n——物质的量，单位为摩(mol) T——热力学温度，单位为“开”(K) R——摩尔气体常数
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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 间最简单的整数比关系, 因此又称最简式 对于那些非分子型物质,只能用最简式表示 分子式 例如：离子型化合物氯化钠，习惯上以最 能表明分子型物质中一个分子所包含的 简式NaCl表示。 各种元素原子的数目。
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1-1-1 相对原子质量和相对分子质量
相对原子质量(Ar)
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：
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Ar(H) = 1.0079 Ar(O) = 15.999
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1-1-1 相对原子质量和相对分子质量
T=30℃、p =93.3kPa, 其中:p(O2)=26.7kPa, CO2的含量为5.00g, 试计算N2、CO2分压。 解
m(CO2) 5.00g n(CO2)= = -1 =0.114mol M(CO2) 44.01g· mol n(CO2)RT 0.114×8.314×303.15 p(CO2)= = Pa -2 V 1.00×10 =2.87×104 Pa p(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=(9.33-2.67-2.87)×104Pa =3.79×104 Pa
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1-1-2 物质的量及其单位
1mol H2表示有NA个氢分子 2mol C表示有2NA个碳原子
3mol Na+表示有3NA个钠离子
4mol (H2+½O2)表示有4NA个
(H2+½O2)的特定组合体，其中含有
4NA个氢分子和2NA个氧分子
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2) 求密度
ρ = m/V ρ = pM/RT
或
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M = ρRT/p
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1-1-5 气体的计量
理想气体分压定律
气体的分压(pB) ——气体混合物中， 某一分气体B对器壁所施加的压力。 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。
道尔顿分压定律——混合气体的总压力等 于各组分气体的分压之和。 p = ΣpB
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总压与分压的关系
组分气体B的物质的量为nB 混合气体的物质的量为n 混合气体的体积为V 则它们的压力： pB = nBRT/V p = nRT/V 将两式相除，得 pB ＝ nB p n nB 则 pB= n p nB n 为组分气体B的摩尔分数
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如 含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 =1/5 x(N2)=4mol/(1+4)mol =4/5
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1-1-3 摩尔质量和摩尔体积
摩尔质量
某物质的质量(m)除以该物质的物质的量(n)
如
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总压与分压的关系
同温同压下,气体物质的量与其体积成正比 则 VB n B = n V 而 所以
pB nB ＝ n p
VB pB = p V
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例 体积为10.0L含N 、O 、CO 的混合气体, 2 2 2
适用对象 实际工作中，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。
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摩尔气体常数
实验测知1mol理想气体在标准状况下 的体积为 22.414×10-3 m3, 则
单位：摩[尔]（mole）、mol
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1-1-2 物质的量及其单位
系统中的物质的量若为 1 mol，
表示该系统中所包含的基本单元数与 0.012kg12C的原子数目相等。
0.012 kg 12C所含的碳原子数目称
为阿伏加德罗常数[Avogadro]（NA）
(6.022×1023个)。
7/28
1-1-2 物质的量及其单位
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: 笼统说“1mol氢” 难以断定是指1mol氢分子
还是指1mol氢原子或1mol氢离子
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1-1-2 物质的量及其单位
摩尔分数
在混合物中，B的物质的量(nB)与混合 物的物质的量(n)之比，称为组分B的 物质的量分数(xB)，又称B的摩尔分数
相对分子质量(Mr)
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： Mr(H2O)= 18.0148 ≈ 18.01 Mr(NaCl)= 58.443 ≈ 58.44
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1-1-2 物质的量及其单位
物质的量
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：n
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无机化学多媒体教案
第一章 化学反应中的质量 关系和能量关系
第一节 结 束
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14/28
1-1-5 气体的计量
4. 理想气体的基本假定
(1) 气体分子本身只有质量而没有体积。 （2）气体分子间没有相互作用力。 （3）气体分子之间的碰撞, 包括分子与分子、分子与 器壁之间的碰撞, 是完全弹性碰撞――无动能损耗.
5. 气体压力的产生
气体分子碰撞器壁
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
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1-1-6 化学计量化合物和非计量化合物
非化学计量化合物 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，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)
M = m/n M的单位：kg· -1或g· -1 mol mol
例如 1mol H2的质量为2.02×10-3kg H2的摩尔质量为2.02×10-3kg· -1 mol
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1-1-3 摩尔质量和摩尔体积
摩尔体积 某气体物质的体积(V)除以该气体物质 的量(n) V = V/n 单位： m3· -1 mol
m
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：
Vm,273.15K = 0.022414 m3· -1 mol = 22.414L· -1 ≈ 22.4L·mol-1 mol
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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
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=
101.325×103Pa×22.414×10-3 m3
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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
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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
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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
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，这类化合物又称整比化
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1-1-5 气体的计量
理想气体状态方程 pV = nRT
p——气体的压力，单位为帕(Pa) V——体积，单位为立方米(m3) n——物质的量，单位为摩(mol) T——热力学温度，单位为“开”(K) R——摩尔气体常数
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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 间最简单的整数比关系, 因此又称最简式 对于那些非分子型物质,只能用最简式表示 分子式 例如：离子型化合物氯化钠，习惯上以最 能表明分子型物质中一个分子所包含的 简式NaCl表示。 各种元素原子的数目。
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1-1-1 相对原子质量和相对分子质量
相对原子质量(Ar)
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：
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Ar(H) = 1.0079 Ar(O) = 15.999
3/28
1-1-1 相对原子质量和相对分子质量
T=30℃、p =93.3kPa, 其中:p(O2)=26.7kPa, CO2的含量为5.00g, 试计算N2、CO2分压。 解
m(CO2) 5.00g n(CO2)= = -1 =0.114mol M(CO2) 44.01g· mol n(CO2)RT 0.114×8.314×303.15 p(CO2)= = Pa -2 V 1.00×10 =2.87×104 Pa p(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=(9.33-2.67-2.87)×104Pa =3.79×104 Pa
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1-1-2 物质的量及其单位
1mol H2表示有NA个氢分子 2mol C表示有2NA个碳原子
3mol Na+表示有3NA个钠离子
4mol (H2+½O2)表示有4NA个
(H2+½O2)的特定组合体，其中含有
4NA个氢分子和2NA个氧分子
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2) 求密度
ρ = m/V ρ = pM/RT
或
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M = ρRT/p
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1-1-5 气体的计量
理想气体分压定律
气体的分压(pB) ——气体混合物中， 某一分气体B对器壁所施加的压力。 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。
道尔顿分压定律——混合气体的总压力等 于各组分气体的分压之和。 p = ΣpB
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总压与分压的关系
组分气体B的物质的量为nB 混合气体的物质的量为n 混合气体的体积为V 则它们的压力： pB = nBRT/V p = nRT/V 将两式相除，得 pB ＝ nB p n nB 则 pB= n p nB n 为组分气体B的摩尔分数
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如 含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 =1/5 x(N2)=4mol/(1+4)mol =4/5
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1-1-3 摩尔质量和摩尔体积
摩尔质量
某物质的质量(m)除以该物质的物质的量(n)
如
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总压与分压的关系
同温同压下,气体物质的量与其体积成正比 则 VB n B = n V 而 所以
pB nB ＝ n p
VB pB = p V
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例 体积为10.0L含N 、O 、CO 的混合气体, 2 2 2
适用对象 实际工作中，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。
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摩尔气体常数
实验测知1mol理想气体在标准状况下 的体积为 22.414×10-3 m3, 则
单位：摩[尔]（mole）、mol
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1-1-2 物质的量及其单位
系统中的物质的量若为 1 mol，
表示该系统中所包含的基本单元数与 0.012kg12C的原子数目相等。
0.012 kg 12C所含的碳原子数目称
为阿伏加德罗常数[Avogadro]（NA）
(6.022×1023个)。
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1-1-2 物质的量及其单位
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: 笼统说“1mol氢” 难以断定是指1mol氢分子
还是指1mol氢原子或1mol氢离子
15:51 徐州工程学院化工学院
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1-1-2 物质的量及其单位
摩尔分数
在混合物中，B的物质的量(nB)与混合 物的物质的量(n)之比，称为组分B的 物质的量分数(xB)，又称B的摩尔分数
相对分子质量(Mr)
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： Mr(H2O)= 18.0148 ≈ 18.01 Mr(NaCl)= 58.443 ≈ 58.44
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1-1-2 物质的量及其单位
物质的量
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：n
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第一章 化学反应中的质量 关系和能量关系
第一节 结 束
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1-1-5 气体的计量
4. 理想气体的基本假定
(1) 气体分子本身只有质量而没有体积。 （2）气体分子间没有相互作用力。 （3）气体分子之间的碰撞, 包括分子与分子、分子与 器壁之间的碰撞, 是完全弹性碰撞――无动能损耗.
5. 气体压力的产生
气体分子碰撞器壁
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
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1-1-6 化学计量化合物和非计量化合物
非化学计量化合物 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，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)
M = m/n M的单位：kg· -1或g· -1 mol mol
例如 1mol H2的质量为2.02×10-3kg H2的摩尔质量为2.02×10-3kg· -1 mol
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1-1-3 摩尔质量和摩尔体积
摩尔体积 某气体物质的体积(V)除以该气体物质 的量(n) V = V/n 单位： m3· -1 mol
m
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：
Vm,273.15K = 0.022414 m3· -1 mol = 22.414L· -1 ≈ 22.4L·mol-1 mol