《有机化学基本概念》PPT课件.ppt

化学基本概念和基本计算 物质和物质的变化 分子、原子和原子量 元素和元素符号 分子式和分子量 化学方程式 摩尔 电解质溶液、酸、碱、盐 物理变化和化学变化 物理变化化学变化 （化学反应） 概念没有新物质生 成的变化 有新物质生成的变化 现象物质的形状、 状态等发生变 化 发光、放热、变色、 放出气体、生成 沉淀 等 质区别是否有新本物质生成 实例木材做成桌椅、 水变成冰 木炭燃烧、铁生锈等 物理性质和化学性质 物理性质 化学性质 概念物质不需要发生化学变 化就表现出来的性质 物质在化学变 化中表现出来 的性质 性质确 定 由感觉器官直接感知或 仪器测知 通过化学变化 可知 性质内 容 颜色、状态、气味、熔 沸点、硬度、溶解性、 挥发性等 可燃性、还原 性、氧化性、 稳定性等 实例通常情况下，O2是一种 无色、无味的气体 碳能在空气中 燃烧 化学反应类型 、基本反应类型 化合反应：（一对恋 人结婚） 分解反应：（一对夫 妇离婚） 置换反应：（ 第三者插足） 复分解反应： （两对夫妇先离婚，再重新组成新家庭 ） 科学家研究发现，世界上的所有物质 都是由人们肉眼看不见的微粒构成， 并把这些微粒取了一个好听的名字： 分子、原子。 第二节 分子、原子和原子量 小结：物质是由微小的粒子小结：物质是由微小的粒子 -分子或原子构成的分子或原子构成的 构成物质的微粒: 分子 原子 离子 所有氧化物： H2O MnO2 CO2 有机物： 酒精 蔗糖 甲烷 非金属： O2 H2 N2 由原子构 成的物质 金属： Cu Mg Fe 大部分非金属： C Si P 由分子构 成的物质 由离子构成的物质 酸 碱 盐 分子的特性 将红墨水滴进水中，会发现水变色： 为什么水变红了？ 分子的特性之二、分子在不断运动。分子的特性之二、分子在不断运动。 温度越高分子的能量越大，运动速温度越高分子的能量越大，运动速 度越快。度越快。 分子的特性 实验：酒精与水的混合 思考：为什么1+12 分子的特性之三、分子间有间隔分子的特性之三、分子间有间隔 水的电解： 水 氧气 + 氢气 H2O O2 + H2 电解 电解 水分子 氢微粒 氧微粒 氢气分子 氧气分子 氢原子氧原子 水分子 原子量标准 为为了表示原子的质质量，通常将各元素的 原子质质量相互比较较，国际际上以质质质质量数量数12 12 的碳原子的碳原子质质质质量作量作为为为为比比较标较标较标较标 准准，规规规规定定其其 原子量原子量为为为为1212，取数目相同的其他原子与 碳原子质质量比较较，就可以推算出其他原 子的原子量 1. 原子量的概念 原子量就是相对原子质量的简称。 被定义为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。 2. 原子质量的单位是千克 原子量是一个比值，它的单位是“一” 例如： Ar(H) = 1.0079 Ar(O) = 15.999 3. 原子的质量主要集中在原子核上 质子数 + 中子数 = 质量数 原子量 第三节 元素和元素符号 1. 元素的概念 具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称 。 书写： Ca 大写 小写 2. 元素符号C H O N Cl S P K Ca Na Mg Al Fe Zn Mn Ba Cu Ag Hg 3. 地壳中含量最多的四种元素： 非金属金属 O SiAl Fe 具有确定质子数和中子数的一类单核 粒子称为核素。 元素是具有相同质子数的一类单核粒 子的总称。 质子数相等而中子数不等的同一元素 的一些原子品种互称为同位素。 元素符号表示的意义： C O 3C - 碳元素 氧元素 1个碳原子 碳单质 氧单质 3个碳原子 O2 氧气 1个氧原子 1个氧分子 1个氧分子是由两个氧原子构成 3O - 3O2 - 3个氧原子 3个氧分子 元素与原子的区分 元素原子 概念范畴宏观微观 属性讲种类、不讲个数既讲种类、又讲个 数 在化学变化中元素种类不变，存 在形态可能发生改 变 原子不能再分，但 外层电子可能发生 变化 联系元素是同类原子的集合 分子式： 为了便于认识和研究物质，化学上常用元素符号 来表示物质的分子组成，这种式子叫做分子式 分子式和分子量 分子量 分子中所含原子的原子量总和称为分子量分子量 ，可作分子间质量的比较。 相对分子质量 (Mr) 被定义为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 例题 H2、H2O 的分子量各为多少？ (2) H2O分子量分子量 (1) H2H2分子量分子量 例题 已知酒精的分子式C2H5OH，则酒精的分子量为多少 ？（碳的原子量12；氢的原子量1；氧的原子量16） (A) 60 (B) 46 (C) 36 (D) 29。 第五节 化学方程式 质量守恒定律指：参加化学反应的各物质的质 量总和与生成物质的质量总和相等的规律。 2. 化学方程式指的是什么？ 用化学式来表示化学反应的式子叫做化学方 程式。 1. 什么是质量守恒定律？ 碳和氧气反应的微观过程 C + O2 = CO2 点燃 每12份质量的碳跟32份质量的氧气恰好完全反应生 成44份质量的二氧化碳 一个碳原子和一个氧分子生成一个二氧化碳分子 质量比 123244 3g8g11g 3g10g 11g 化学方程式提供的信息 表示化学反 应的条件 表示反应物 和生成物 表示参 加反应 的各粒 子的相 对数量 表示各 物质之 间的质 量比 以 4P + 5O2 2P2O5 点燃 1.宏观读法:磷和氧气在点燃条件下生成五氧化 二磷 2.微观读法:每4个磷原子和5个氧气分子在点燃 条件下生成2个五氧化二磷分子 3.质量读法:每124份质量的磷和160份质量的氧 气在点燃条件下生成284份质量的五氧化二磷 124 160 284 化学方程式的读法: 氢气与氧气反应生成水： 如何配平？ 买水果时可以论个买 买米时就无法以粒来买，而是以斤或包 做为购买单 位 至于原子的体积则更小，无法一一数清，所以必须 制定一个较方便表示的计量单位。 第六节 摩尔 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。 符号为 n 单位为摩尔（mol） 物质的量 物 理 量单 位 名 称单 位 符 号 长 度 质 量 时 间 电 流 强 度 热力学温度 发 光 强 度 物 质 的 量 米 千克 秒 安培 开尔文 坎德拉 摩尔 m kg s A K cd mol 国际单位制（SI）的七个基本物理量 物 质 的 量 碳的原子量为12，当取（61023）个碳原子称重时，其质量 为12g 。因此科学家规定6 10 6 10 23 23 个 个粒子粒子数目为数目为1 1摩尔摩尔 摩尔 系统中的物质的量若为摩尔， 表示该系统中所包含的基本单元数与 0.012 kg 12C的原子数目相等。 0.012 kg 12C 所含的碳原子数目 (6.0221023个) 称为阿伏加德罗常数（ Avogadro）（NA）。 摩尔、质量、粒子数关系 物质的量 (n) = 物质所含微粒数目 阿伏加德罗常数 = 物质 质量 分子量或原子量 摩尔数物质分子量质量分子数原子种类及数目 1氧3232 g6 1023 个O21.2 1024 个O 2二氧化碳4488g1.2 1024 个CO2 1.2 1024个C 2.4 1024个O 0.5水189g3 1023 个H2O 6 1023个H 3 1023个O 摩尔、质量、粒子数关系 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+O2)表示有4NA个(H2+O2) 的特定组合体，其中含有4NA个氢分子和 2NA个氧分子。 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。 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。 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 摩尔分数 例如 1mol H2的质量为2.0210-3kg H2的摩尔质量为2.0210-3kgmol-1 摩尔质量 某物质的质量(m)除以该物质的物质的物 质的量(n) M = m/n M 的单位kgmol-1或gmol-1 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 m3mol-1 = 22.414Lmol-122.4Lmol-1 摩尔体积 某气体物质的体积(V )除以该气体物质的 量(n) Vm = V / n 混合物中某物质B的物质的量(nB)除以 混合物的体积(V ): cB = nB/V 对溶液来说，即1L溶液中所含溶质 B的物质的量 。 单位：摩(尔)每升 单位符号：molL-1 例如 若1L的NaOH溶液中含有0.1 mol 的 NaOH，其浓度可表示为： c(NaOH) = 0.1 molL-1 物质的量浓度简称为浓度 物质的量浓度(c) 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 实际工作中，温度不太低、压力不 太高的情况下实际气体可视为理想气体 。 因为此时气体分子间的距离大，分 子与分子间的作用力很小，可以忽略。 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 22.41410-3 m3, 则 101.325103Pa22.41410-3 m3 1mol273.15K = = R= pV/nT = 8.314 Pam3mol-1K-1 = 8.314 Jmol-1K-1 理想气体分压定律 气体的分压 (pB)气体混合物中，某一 组分气体 B 对器壁所施加的压力。 即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 = pB 表达式(1) 假如 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 则气体B压力： pB = nBRT/V 而 p = nRT/V 将两式相除，得 pB nB p n 为组分气体B 的摩尔分数 nB n p pB B = p= p n nB B 则则 n 表达式(2) 同温同压下,气态物质的量与其体积成正比 则 V VB B n n B B V nV n = = pB nB p n 而而 所以所以 pB = p VB V 表达式 (3) 体积分数 p(CO2)= = Pa n(CO2)RT 0.1148.314303.15 V 1.0010-2 =2.87104Pa p(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=(9.33-2.67-2.87)104Pa =3.79104Pa 例 体积为10.0L含N2、O2、CO2的混合气体， 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 M(CO2) 44.01gmol-1 n(CO2)= = =0.114mol 原子与分子间的键与力 分子与原子键常见结合或吸引方式有：共价键、离子键、 金属键、氢键、分子间作用力等。 共价键的形成是成键电子的原子轨道发生重叠，并且要使 共价键稳定，必须重叠部分最大。由于除了s轨道之外 ，其他轨道都有一定伸展方向，因此成键时除了s-s的 键（如H2）在任何方向都能最大重叠外，其他轨道所成 的键都只有沿着一定方向才能达到最大重叠。 （结婚） 离子键是由正负离子之间通过静电引力吸引而形成的，正 负离子为球形或者近似球形，电荷球形对称分布，那么 离子键就可以在各个方向上发生静电作用，因此是没有 方向性的。 （恋爱） 由金属键是指自由电子及排列成晶格状的金属离子之 间的静电吸引力组合而成。自由电子作穿梭运动，它 不专属于某个金属离子而为整个金属晶体所共有。这 些自由电子与全部金属离子相互作用，从而形成某种 结合，这种作用称为金属键。 氢键：氢原子与电负性的原子X共价结合时，共用的电子 对强烈地偏向X的一边，使氢原子带有部分正电荷，能 再与另一个电负性高而半径较小的原子Y结合，形成的 XHY型的键。 极性与非极性 共价键极性与分子极性 共价键的极性是因为成键的两个原子电 负性不相同而产生的。电负性高的原子 会把共享电子对“拉”向它那一方，使得 电荷不均匀分布。这样形成了一组偶极 ，这样的键就是极性键。电负性高的原 子是负偶极，记作-；电负性低的原子 是正偶极，记作+。 键的极性程度可以用两个原子电负 性之差来衡量。差值在0.4到1.9之间的 是典型