一些化学基本概念和定律

第一章 一些化学基本概念和定律学时：3重点：第3、5节 （本章主要从旧知识引出新概念，衔接内容）难点：分压定律第一节 分子、原子（自学，中学已讲过）第二节 元素（element）一、元素（中学学过）二、 核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的原子 氧有三种核素 168O核素 178O核素 188O核素称 氧16核素 氧17核素 氧18核素 （同位素）三、 同位素（中学学过）第三节 国际单位制（SI） 中华人民共和国法定计量单位一、 国际单位制（The International System of Unites） （SI制）SI制是1960年第11届国际单位计量大会建议并通过的一个单位制是以米（m）、千克（Kg）、秒（s）公制为基础上建立起来的。历史上，秦始皇统一克服了各种单位制并存所带来的混乱现象。我国是1977年首次试行的，1984年正式出版宣布，从1991年起正式是实行国际单位制。SI制有7个基本单位，2个辅助单位7个单位 质量 Kg（千克）、 电流 A（安培）、 长度 m（米）、时间 s（秒）、光强度 Cd（坎德拉）、物质的量 mol（摩尔）、热力学温度 K（开尔文）辅助单位（2个） 平面角 rad（弧度）、立体角 sr（球面角）二、 中华人民共和国法定计量单位（自学）三、 物质的量及其单位摩尔1、定义：中学定义：摩尔是表示物质的量的单位，每摩尔物质含有阿佛加德罗常数个微粒。1971年10月第14届国际计量大会正式定义摩尔。 摩尔是一系统的物质的量，该系统中的包含的基本单元数与0.012Kg C-12的原子数目相等。 在使用摩尔时，基本单元应严以说明。可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的特定组合。 2、 理解：系统：指我们研究的对象，也就是物质体系。基本单元：指某种微粒，或这些微粒的特定组合，如分子、原子、离子等。如：Cu，H2O，Cu2+，C=C，CC反应 Cu2+ + Zn = Cu + Zn2+ 特定组合摩尔单位：是计数单位，不是计量单位，使用摩尔时，其基本单元必须指出。四、摩尔质量1mol某基本单元的物质的质量称为摩尔质量。用符号“M”表示，单位“g/mol”（中学学过，不多讲了）。第四节 相对原子质量和分子质量（Relative Atomic Mass and Relative Moleculor Mass）其实这一节中学也学过，就是过去所说的原子量和分子量。中学定义以一种碳原子12C的质量的1/12为标准，其它原子的质量跟它相比较所得的树脂。这是一个相对值，因此称其为相对原子质量和相对分子质量，更科学，更准确。一、 相对原子质量（自己看书）二、 原子质量和平均原子质量1、原子质量：某核素一个原子的质量称为该核素的原子质量。单位“”或“m”，“am”2、平均原子质量：不同的元素由于其原子核内中子数不同而只有多种核素，那么不同的核素由于具有不同的原子质量，而且在自然界中所占比例不同，所以我们为了更准确地确定原子质量，采用平均质量。平均原子质量=核素的原子质量丰度丰度：多核素元素的某一种核素的天然含量在该元素总天然含量中所占的百分比。例： 原子质量 丰度16O 15.994915 99.759%17O 16.999133 0.0370%18O 17.99916 0.2040%氧原子的平均原子质量 = 15.99491599.759%+16.9991330.0370%+17.999160.2040% = 15.9994（）区别：原子质量与平均原子质量原子质量是指某核素一个原子的平均质量，应为核素的原子质量；平均原子质量是指多核素一个原子的平均质量。对于单一核素的原子质量等于平均原子质量。相对原子质量与平均原子质量同一元素的相原子质量与平均原子质量在数值相等，只是前者无单位，或者有单位“”。四、相对分子质量（自学）第五节 理想气体定律（本章重点）物质的存在形式三态：气态，液态，固态。还有等离子体（离子态存在，荧光灯等）。本节主要讨论有关气体的一些性质。一、 理想气体状态方程式（Ideal gas law equation）理想气体状态方程中学以学过，它会在波义耳定律，查理定律和盖吕萨克定律基础上给出。P V = n R TP：气体压强 V：体积 N：物质的量 R：摩尔气体常数 T：热力学温度使用此方程应注意几个问题：只有“理想”气体才适用此方程式。何谓理想气体呢？即分子本身体积很小（接近无体积），分子间无引力（引力很小），实际上气体不可能做到，因此这只是个近似方程式，在压力较低（不高于1atm），温度较高（不低于10oC）的条件下，将气体近似看作理想气体。单位：P V n T RPa m3 mol K 8.314(Pa.m3mol-1k-1)Pa L mol K 8314(Pa.Lmol-1k-1)atm ml mol K 0.082(atmLmol-1K-1)上面的要掌握，下一个了解即可mmHg ml mol K 62363(mmHgmlmol-1K-1)二、 混合气体的分压定律前提：混合气体之间不能发生化学反应。首先引入几个概念，1、分压、分体积、体积分数、摩尔分数由于气体具有扩散性、渗透性，因此几种气体在混合时，在不发生化学反应的条件下，可以以任意比例混合，那么混合气体中各个组分所占的相对含量，可以用分压、分体积、体积分数、摩尔分数来表示。分压：某组分在同一温度下，单独占有混合气体的体积时所具有的压强（Pi）。P总=（Pi）=P1 + P2 + P3 + + Pi （恒T恒V时）0.2mol N20.2mol N20.1mol O21L 与 1L 0.2molN2在混合气体中所产生的压力应和单独占有1L容器所产生的压力相同PN2。（气体压力的产生是由于气体分子在热运动时碰撞内壁所产生的宏观效果）不同的是容器内总的压强不同了，混合气体总压强等于N2与O2共同碰撞内壁所产生的。P总 = PN2 + PO2分体积：同一温度下，纯分气体具有和混合气体相同压力时所占的体积（Vi）。注意：用到分体积，其他因素必须相同（T ,Pi与P总）分体积只对单一气体而言，是指他单独存在并且与混合气体相同压强时的体积。例如：将0.5molN2于0.1molO2用一无体积的隔膜隔开。 0.1mol 0.1mol O2 N2 隔膜可移动，当两边压强相等时，处于平衡 此时0.1molO2与N2压力相等，都等于混合气体压力，Vo2与VN2即是O2与N2得分体积PV=nRT 一定，而V与n成正比。即：V总=VO2+VN2推广：V总=Vi=V1+V2+V3+Vi体积分数体积分数是某组分气体得分体积与总体积之比。Xi=Vi/V总摩尔分数某些分体积的物质的量与混合气体总的物质的量之比，即Xi=ni/n总注意：分体积与分压不能同时出现，分压对应的是总体积，分体积对应的时总呀。Vi/V总=ni/n总=XiP总V i = niRTP总V总= n总RTPi/P总=ni/n总=XiP i V总= niRTP总V总= n总RT2、道尔顿分压定律：混合气体的总压力等于组分气体分压之和，某组分气体分压的大小和它在气体混合中的体积分数成正比。Pi=P总Xi=P1+P2+P3+Pi例：在298K时，将压力为3.33104Pa的N20.2L与分压为4.67104Pa的O20.3L移入0.3L的真空容器，问：混合气体中各组分得分压，分体积和总压是多少？解： V总=0.3L 由PV=n RT 可知P1 V1 =P2 V2P2 =PN2= P1V1/V总=3.331040.2/0.3=2.22104(Pa)Po2=P1V2/V总=4.671040.3/0.3=4.67104(Pa)P总= PN2+ Po2=6.89104(Pa)分体积由Vi/V总=Pi/P总 得VN2=PN2V总/P总=2.221040.3/6.89104=0.097(L)VO2=P O2V总/P总=4.671040.3/6.8910