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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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)。
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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
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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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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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1-1-4 物质的量浓度
物质的量浓度(cn) 溶液中某溶质B的物质的量(nB)除 以溶液的体积(V)。 cB = nB/V 例如 若1L的NaOH溶液中含有0.1 mol 对溶液来说，即1L溶液中所含溶质 的NaOH，其浓度可表示为： B的物质的量 c(NaOH) = 0.1 mol· -1 L 单位：摩(尔)每升 物质的量浓度简称为浓度 单位符号：mol· -1 L
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1-1-5 气体的计量
2.研究气体性质的意义
(1)是物质的一种较简单的聚集状态。 (2)许多生化过程和化学变化都是在空气中发生的。 (3)许多气体参与了重要的化学反应。
3.气体的基本特征
(1)无固定的形状和体积。 (2)扩散性和易被压缩性 。 (3)分子间距离大,分子间作用力小。 (4)不同气体可以任意比例均匀混合。 (5)密度小。
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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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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
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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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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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1-1-4 物质的量浓度
物质的量浓度(cn) 溶液中某溶质B的物质的量(nB)除 以溶液的体积(V)。 cB = nB/V 例如 若1L的NaOH溶液中含有0.1 mol 对溶液来说，即1L溶液中所含溶质 的NaOH，其浓度可表示为： B的物质的量 c(NaOH) = 0.1 mol· -1 L 单位：摩(尔)每升 物质的量浓度简称为浓度 单位符号：mol· -1 L
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2.研究气体性质的意义
(1)是物质的一种较简单的聚集状态。 (2)许多生化过程和化学变化都是在空气中发生的。 (3)许多气体参与了重要的化学反应。
3.气体的基本特征
(1)无固定的形状和体积。 (2)扩散性和易被压缩性 。 (3)分子间距离大,分子间作用力小。 (4)不同气体可以任意比例均匀混合。 (5)密度小。