化学基本概念与基本计算课件

1、第一章 化学基本概念与基本计算第一节 物质的分类及相互反应第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算 一、无机物的分类 物质之间的化学反应是化工生产和实验的基础。通过回顾物质的组成和分类，我们可以学习各类物质的性质。本节只复习简单的无机物，并在以后的章节中将系统介绍各族元素。无机物的分类如图1-1所示。 1.单质 由同种元素组成的纯净物叫单质。例如氢气(H2)、汞(Hg)、石墨(C)等都属于单质。单质可分为以下几类。 (1)金属。 由金属元素组成的单质叫金属。各种金属的活泼性不相同，它们的活动性顺序如下:第一节 物质的分类及相互反应下一页 气体:氢气(H2)、氧气(O2)、氮气(N2)

2、、氯气(Cl2 ) 、臭氧O3)等。 固体:石墨(C)、硫(S)、碘( I2)等。 液体:嗅(Br2)等。 (3)稀有气体。 稀有气体有氦(He) 、氖(Ne)、氢( Ar)、氢 Kr)、氛(Xe、氛(Rn) 2.化合物第一节 物质的分类及相互反应下一页上一页第一节 物质的分类及相互反应 由不同种元素组成的纯净物叫化合物。例如水(H20)、二氧化碳(CO2) ,盐酸(HCl) ,氢氧化钠(NaOH) ,碳酸钙(CaC03)等。 (1)氧化物。 由氧元素和另一种元素组成的化合物叫作氧化物，例如氧化镁(Mg0)、三氧化硫(S03)等。根据性质可将氧化物分为以下几类。 酸性氧化物。能与碱起反应，生成

3、盐和水的氧化物叫作酸性氧化物。例如，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水: 非金属氧化物大多数是酸性氧化物。 碱性氧化物。能与酸反应，只生成盐和水的氧化物叫作下一页上一页第一节 物质的分类及相互反应碱性氧化物。例如，氧化钙与硫酸反应生成硫酸钙和水:金属氧化物大多数是碱性氧化物。 两性氧化物。既能跟酸反应生成盐和水，又能跟碱反应生成盐和水的氧化物叫作两性氧化物。例如: 不成盐氧化物。既不能跟酸反应生成盐和水，又不能跟碱反应生成盐和水的氧化物叫不成盐氧化物，例如CO , NO等。下一页上一页 (2)酸。 在水溶液中，电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫作酸。根据酸的电离程度，可将酸分为强酸和弱

4、酸。 强酸。在水溶液中完全电离的酸是强酸，例如H2SO4 , HN03, HCl等。H2SO4与HNO3的电离方程为 弱酸。在水溶液中，部分电离的酸叫作弱酸，例如CH3 COOH , HClO ,H2CO3等。部分弱酸的电离方程式为:下一页上一页第一节 物质的分类及相互反应 (3)碱。在水溶液中，电离时生成的阴离子全部是氢氧根离子的化合物叫作碱。 强碱。在水溶液中完全电离的碱是强碱，例如NaOH, KOH, Ba(OH)2等。部分强碱的电离方程式为: 弱碱。在水溶液中部分电离的碱是弱碱，例如弱碱NH3H2O的电离方程为: (4)盐。下一页上一页第一节 物质的分类及相互反应由金属离子或NHQ等离

5、子和酸根离子组成的化合物叫作盐。 正盐。既不含可以电离的氢离子，又不含氢氧根的盐叫作正盐。或者说:正盐是酸跟碱完全中和的产物，例如Na2C03、K2SO4等。Na2C03的电离方程式为: 酸式盐。由金属等阳离子和含有可以电离的氢离子的酸根所组成的盐叫作酸式盐。例如碳酸氢钠(NaHCO3)、硫酸氢钠(NaHS04) ,磷酸一氢钙(CaHP04)等。相关的电离方程式为:下一页上一页第一节 物质的分类及相互反应下一页上一页第一节 物质的分类及相互反应 碱式盐。除金属等阳离子和酸根以外，还含有一个或几个氢氧根的盐叫作碱式盐。例如碱式碳酸铜Cu2(OH)2C03上碱式氯化镁Mg(OH)Cl等。 复盐。由

6、两种或两种以上的简单盐所组成的化合物叫作复盐。复盐通常含有两种或两种以上阳离子和一种阴离子。在溶于水后，复盐能电离出简单盐所具有的离子，例如硫酸铝钾即明矾KAl(SO4)412H20等，它的电离方程为:二、无机反应类型 1.无机反应按形式分类 无机物的反应按形式分类有以下4种类型。 (1)化合反应。由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应叫作化合反应。例如: (2)分解反应。由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应叫作分解反应。例如:第一节 物质的分类及相互反应下一页上一页 (3)置换反应。由一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应叫作置换反应。例如: (4)复分解反应

7、。由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应叫作复分解反应。例如: 复分解反应以产物中有无气体、沉淀或弱电解质(如水)生成，第一节 物质的分类及相互反应下一页上一页来判断是否发生。 2.无机反应根据本质分类(1)非氧化还原反应。 非氧化还原反应为:在参加反应的各物质中，元素的化合价(氧化数)在反应前后没有变化的反应。 (2)氧化还原反应。 氧化还原反应为:在参加反应的各物质中，元素的化合价(氧化数)在反应前后发生变化的反应。 无机反应的形式和本质的关系为:所有的置换反应都是氧化还原反应;有单质参加或生成的化合反应、分解反应一定是氧化还原反应;下一页上一页第一节 物质的分类及相互反应所有

8、的复分解反应都是非氧化还原反应。三、无机物之间的关系无机物之间的关系如图1-2所示。返 回上一页第一节 物质的分类及相互反应一、基本概念 1.摩尔 摩尔是表示物质的量的单位。若某物质含有6.021023个某种微粒(微粒可以是分子、原子、离子、电子以及其他基本粒子中的某一种)，则该物质的物质的量就是1 mol。在使用摩尔时，必须指明是何种微粒。 1mol任何粒子所含有的粒子数叫作阿伏伽德罗常数，符号为NA，通常用6.021023mol一这个近似值。下一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算式中n物质的量，单位为摩尔(mol) ; N物质所含的微粒数; Na阿伏伽德罗常数，单位为mo

9、l-1，取0. 012kg12C所含的碳原子数， 数值是NA=(6.02213760. 000003 6)x 1023mol-1，近似值为 6. 02 x 1023 mol-1。 2.摩尔质量 1 mol物质的质量被称为摩尔质量。如果某种物质是由原子(分子)组成的，那么这种物质的摩尔质量就是6.02 x 1023个原子第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算下一页上一页(分子)的质量，并在数值上等于相对原子质量或相对分子质量，单位为g/mol或kg/mol。例如:Na的摩尔质量为23 g/mol , NaCl的摩尔质量为58. 5 g/mol, SO4-2的摩尔质量为96 g/mol

10、 物质的量与摩尔质量的关系为: 式中 n物质的量，单位为摩尔(mol) ; m物质的质量，单位为g, kg; M物质的摩尔质量，单位为g/mol或kg/mol 3.气体的摩尔体积下一页上一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算 在标准状态(0, 1.01 x 105Pa)下，1 mol任何气体所占的体积都约为22. 4 L，叫作标准状态时气体的摩尔体积，记为22.4 L/mol。物质的量与摩尔体积的关系为:式中 n物质的量，单位为摩尔mol ; V在标准状态下气体的体积，单位为L; Vm在标准状态下气体的摩尔体积，Vm= 22. 4 L/mol 4.物质的量浓度 用1L溶液中所含

11、溶质的物质的量来表示的溶液浓度，被称为物质的量浓度，简称浓度。下一页上一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算溶质B的物质的量浓度用cB表示，单位是mol/L，并表示为:式中cB溶质B的物质的量浓度，单位为mol/ L ; nB溶质B的物质的量，单位为mol ; V-溶液的体积，单位为L 5.与物质的量有关的计算 (1)已知溶液的体积、溶质的质量，求溶液的物质的量浓度。 【例1-1】用28g KOH配成250mL溶液，求溶液的物质的量浓度。第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算下一页上一页 解:溶质KOH的物质的量为:KOH溶液的浓度为:答:该溶液的KOH浓度为2 m

12、ol/L(2)已知溶液的物质的量浓度，求在一定体积的溶液中溶质的质量。【例1-2】配制500 mL 0. 4 mol/L NaOH溶液，需要NaOH的质量是多少?解:在500 mL 0. 4 mol/L NaOH溶液中，NaOH的物质的量为:第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算下一页上一页0.2 mol NaOH的质量为:答:需要8 g NaOH(3)溶液中溶质的质量分数w与溶质的物质的量浓度cB的换算。两种浓度换算的依据是，首先计算1L(即1 000 mL)溶液中溶质下一页上一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算

13、的质量，再用质量除以摩尔质量得到溶质的物质的量，最后除以溶液的体积(1L)。即:式中cB溶质的物质的量浓度，单位为mol/L ; MB溶质的摩尔质量，单位为g/mol w溶质的质量分数; P溶液的密度，单位为g/mL 【例1-3】已知H2SO4的质量分数为35%，密度为1. 24 g/mL，求H2SO4的物质的量浓度。下一页上一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算 解:1 L H2SO4溶液的物质的量浓度为: 答:该H2SO4的物质的量浓度为4.4 mol/L (4)一定物质的量浓度溶液的稀释。 在稀释前后溶液的体积变化，但溶液中溶质的物质的量不变。前后关系可表示为:式中c1稀

14、释前溶质的物质的量浓度，单位为mol/ L ; V1稀释前溶液的体积，单位为L;下一页上一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算 c2稀释后溶质的物质的量浓度，单位为mol/ L ; V2稀释后溶液的体积，单位是L 【例1 -4】实验室常用的65%的稀硝酸的密度为1. 4 g/mL。计算该溶液中HN03的物质的量浓度。若要配制3 mol/L的稀硝酸100 mL，则需要多少体积的这种浓硝酸?解： 答:该溶液中HN03的物质的量浓度为14.44 mol/L;需要这种下一页上一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算浓硝酸20.8 mL (5)有关化学方程式的计算。 【例1

15、-5在滴定一未知浓度的盐酸时，22.5 mL该盐酸溶液与0. 2385 g纯Na2C03恰好完全反应后，溶液的体积不变。求盐酸的物质的量浓度。 解:0.2385;纯Na2C03的物质的量为:根据反应方程式:下一页上一页下一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算该盐酸的物质的量浓度为:答:该盐酸的物质的量浓度为0. 2mol/L上一页第二节 物质的量、摩尔质量和气体摩尔体积及有关计算二、有关离子方程式的计算 1.离子方程式类型 离子间通常能发生4种类型的反应，如表1-1所示。能相互反应的离子不能大量共存。 2.有关离子方程式的计算 【例1-6】在40 mL 0.10 mol/L BaCI2溶液中，加入过量0. 10 mol/L H2SO4溶液，使之沉淀完全。将反应后的混合物过滤，取滤液的一半，在滤液中加入25 mL 0. 20 mol/L NaOH溶液恰好呈中性。计算加入的过量的H2SO4溶液的体积。下一页上一页 解:从BaCl2溶液与H2SO4溶液反应的离子方程式:可知，在H2SO4溶液中H+没参与离子反应。溶液中的H+都与NaOH溶液中的OH