无机化学教学大纲

无机化学教学大纲

Inorganicchemistryteachingprogram

课程编号030101—02周学时数：3,4总学时数：100

—,指导思想

从五十箍初开始，无机化学课的教材及主要参考书是戴安邦、尹敬执、严志弦、

张青莲等先生编写的《无机化学教程》。77年后，一直使用高等教育出版社出

版，由武汉大学和吉林大学等校共同编写的《无机化学》（第一、二、三版）。

本大纲根据教育部教改精神，结合我校化学和应用化学等专业的实际需要制定，

其中基础理论部分为58学时，元素部分为42学时，按总学时数为100进行课堂

教学。

二目的和要求

“无机化学”是吉林大学化学系本科生第一门化学基础课。本课程首先要深入浅

出地讲授化学学科的基础理论，如物质存在的形态、物质结构、热力学、动力学

四大平衡的知识，为后继课程及化学实验打下理论基础；又要在基础理论的指导

下讲授周期表中各族元素，包括元素在自然界中的存在，单质的性质制备，化合

物的性质及制备乃至应用。在教学中注意用基础理论，如热力学结构知识贯穿无

机事实教学的始终，并注意总结规律性，使繁琐纷杂的感性材料逐渐理性化。

在大学一年的无机化学教学过程中，要注意培养学生分析问题、解决问题的能力，

逐渐完成从中学在学习方法上的过渡，使学生在听课、查阅参考书，自学等方面

有一个突跃。

三教学内容、学时分配

第一章绪论2学时

化学研究的对象和内容

无机化学的发展状况

如何学好无机化学

第二章气体2学时

气体的状态方程

分压定律和扩散定律

气体分子的速率分布和能量分布

第三章非电解质稀溶液的依数性2学时

稀溶液的依数性

依数性的应用

第四章化学热力学初步8学时

热力学第一定律

热化学

心学反应的方向

第五章化学反应的速率3学时

反应速率概念

化学反应速率理论简介

影响反应速率的因素

第六章化学平衡4学时

平衡常数概论

影响化学平衡的因素

第七章酸碱电离平衡5学时

强电解质溶液理论

弱酸弱碱的电离平衡

水解反应

酸碱理论

第八章沉淀反应3学时

溶解度与溶度积

沉淀溶解平衡的移动

第九章氧化还原反应8学时

原电池

氧化还原方程式的配平

电池反应热力学

和电极电势有关的图示

第十章原子结构和元素同期律7学时

微观粒子运动的特殊性

核外电子运动状态的描述

核外电子的排布与元素周期系

元素基本性质的周期性

第十一章分子结构和化学键理论8学时

离子键理论

共价键理论

路易斯理论

价键理论

杂化轨道理论

价层电子对互斥理论

分子轨道理论

分子间作用力

离子极化理论简介

第十二章卤素6学时

卤素的单质

卤化氢和氢卤酸

卤化物、拟卤化物、互卤化物和多卤化物

卤素的含氧酸及其盐

第十三章氧族元素6学时

氧、臭氧、过氧化氢

硫和硫化物

硫的含氧化合物

硒和碑

第十四章氮族元素8学时

氮和氮的化合物

氮气

氮的氢化物

磷和磷的化合物

单质磷

磷的氢化物

磷的含氧化合物

磷的卤化物

神睇钮

碑睇钮单质

础睇钮的氢化物

神睇秘的氧化物及其水化物

神睇钮的三卤化物

神睇钮的硫化物

第十五章碳族元素4学时

碳的单质

碳的含氧化合物

其它含碳化合物

硅单质

硅烷、硅的卤化物

硅的含氧化合物

褚锡铅

第十六章硼族元素3学时

硼单质

硼烷

硼的含氧化合物

铝单质及其化合物

钱锢铭

第十七章碱金属和碱土金属1学时

碱金属和碱土金属的单质

碱金属和碱土金属的化合物

第十八章配位化合物6学时

配位化合物的基本概念

配位化合物命名

配位化合物的异构现象

配位化合物的稳定性

配合平衡

配位化合物的化学键理论

价键理论

晶体场理论

第十九章铜锌副族4学时

铜副族单质

铜副族M(I)化合物

铜副族M(II)化合物

锌副族单质

锌副族M(II)化合物

锌副族M(I)化合物

第二十章过渡元素10学时

钛副族

钛的存在与冶炼

钛单质的性质

钛的重要化合物

错与铃

秋副族

钮单质的性质

锐的重要化合物

锯和留

铭副族

铭的存在与性质

Cr(HI)化合物

Cr(W)化合物

重格酸钾的生产

铝和鸨

镒副族

镒的存在与性质

Mn(II)化合物

Mn(IV)化合物

Mn(VI)化合物

Mn(VD)化合物

福和铢

铁系元素

铁系单质的性质

化合物的颜色

化合物的性质

铁系元素的配合物

销系元素

粕系单质

销系元素的简单化合物

钳系元素的配合物

参考书目

1.［原苏联］Hekpacot《普通化学教程》

2.北师大等三校编《无机化学》高教社（一、二、三版）

3.北京大学出版社华彤文杨骏英陈景祖刘淑珍等编《普通化学原理》第二

版

4.北京大学出版社普通化学原理教学组《普通化学原理习题解答》

5.北京大学出版社严宣申王长富编《普通无机化学》

无机化学学科简介

概述

无机化学课程是吉林大学化学类及相关

学科本科生的第一门化学基础课，近年来授

课涉及的院系有化学学院、生命科学学院、

物理科学学院、电子科学与工程学院、环境

与资源学院、临床医学院临床医学（七年制）

硕士班等。按照教学指导委员会的要求，近

年来大课讲授学时数为100左右，是本科新

生全学年的基础课程。本课程的重要性于此可见一斑"课程内容包括无机化学基

础理论（10章）和物质性质（10章）两大部分。首先，将基于现代化学理论的经典理论

归纳总结，汇编成理论部分的章节内容，从气体和稀溶液知识学习入手，实现中学

学习方式向大学学习方式的转变；逐渐展开热力学和动力学基础理论的介绍；引入

化学平衡的概念，按学习步骤和教学要求，合理安排酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧

化还原平衡和配位解离平衡的基本知识和相关计算的教学。

本无机化学课件，是以我们正在实际教学中使用的电子课件为蓝本，配以精美

实用的动画演示，制作出的•套符合实际需要的网络课程。其中还建立的大量的选

择题，简答题和计算题的试题库，以适应网络教学的需求。同时，为配合网络教

学，专门制作了一■章课堂演示实验的视频内容。

改革教学内容

在新世纪中，化学已经成为优秀人才必须掌握的基础知识。在面向21世纪的

无机化学教学中，我们着眼于教师队伍建设，在极困难条件下，建设了一支稳定的

主讲教师队伍，做到主讲教师年龄分布合理，学位高，职称高，能力强，极富敬业

精神。

在教学中，注重教材建设，完成了无机化学课程的系列教材，出版4种（5本）

教材.，从而保证了教学的需求。其中高等教育出版社出版的《无机化学》（第3版）

上、下册，印刷近12万册，在全国同类教材中影响力较大；《无机化学习题与例

题》两次印刷逾万册。

注意课堂教学内容的改革，有利于学生

的素质教育；为学生创新能力的培养和发展।

奠定了坚实的基础。从课堂演示实验、模型'

教具的形象化教学，到多项多媒体课件的研

制、开发和使用，使教学方法进•步现代化

和多样化，并取得了良好的教学效果。

当前位置》第一章绪论

第一章绪论

1.化学是一门中心的、实用的和创造性科学

什么是化学化学家的工作早期的化学化学是中

心科学化学是实用性和创造性科学

2.无机化学概述

§本章摘要§

化学学科的分类元素的起源和发现无机化学的发

展历史无机化学的近代发展

3.如何学习无机化学

理论大课习题与答疑课实验课

§1.化学是一门中心的、实用的和创造性科学

一.什么是化学？

化学是一门试图了解物质的性质和物质发生反应的科学。

物质包括：自然界存在的一切物质一地球的矿物，空气中的气体，海洋中的水

和盐；动植物体内找到的化学物质；人类创造的新物质.

变化包括：因闪电而着火的树木；与生命相关的变化和由化学家发明和创造的新

变化.

二化学家的工作

1.研究自然界，并试图了解它

2.创造自然界不存在的新物质，完成化学变化的新途径

三早期的化学

出于对自然界物质的好奇心，人们很早就在从自然界分离出纯化学物质方面

获得成功，如：从花卉和某些昆虫提取染料，用于作画和染布.直至19世纪初，

化学家才搞清这些染料的详细化学结构.人类很早就通过化学反应，创造出新物

质.最早的当属活性碳和肥皂.

木材加热，失去水分活性炭

此过程中，由C,H,0彼此键合的纤维素发生了化学变化，使氢和氧断裂卜.

来，生成水而失去，剩下的碳成为活性炭.而逆过程不能发生。

脂肪酸+碱加热肥皂（脂肪酸盐）

肥皂是非天然产物，是偶然发现的.人们用火加热食物，脂肪滴到木材燃烧

后的灰烬（含有一些碱），而得到肥皂。比活性炭的发现更早。有了早期的随机发

现，人们开始有意识的将物质放在一起加热，看看会有什么结果发生。最早的合

金：青铜（约公元前3600年）

Cu+Sn加热青铜

青铜：制造工具和武器的主要原料.造就了青铜时代

铁矿+木炭加热CO+Fe

铁的冶炼，创造了铁器时代。除了Pt,Au,Ag等金属可以天然单质存在外,

大多数金属均以类似方法得到，当然可以得到Cu和Sn（温度较低）。古埃及人

在公元前1400年就将矿物混合加热，制造出玻璃。

四化学是中心科学

化学与许多其它科学领域相关，这些领域包括：农业，电子学，药学，生物

学，环境科学，计算机科学，工程学，地质学，物理学，冶金学等。很多其它相

关领域，化学都起到重要作用。化学家的任务：制造新药，保障人类的健康；生

产用于制造住所、衣服和交通的材料；发明提高和保证粮食供应的新方法，保障

人类的衣食住行。

化学在人类由古代穴居人的野蛮生活进化到现在这样个文明世界的变化过

程中，起到了"中心”的作用，使我们不仅可以和自然处于和谐之中，而且可以使

我们和自己的愿望相吻合。化学家涉足的工业领域如下图：

五化学是实用性和创造性科学

探索自然，为找出过去并不知道的而且具有实用性的化学物质，这一过程，

即是为应用而进行的创造.因而“实用性”和“创造性”是密切相关的。化学家

曾从事大量的动植物体中化学物质的分离、提纯和结构测定（创造），并应用于人

们的生产和生活之中（实用）.此类工作目前仍在大量进行。现在，人们已经开始

开展从海洋生物体内分离、提取和提纯化合物，这些化合物的分离和结构确定，

也体现出化学的创造性。通常，我们不可能从动植物体中分离得到大量新的药物,

因为这种做法不但破坏性极强，而且造价昂贵.取而代之，化学家用其它简单化

合物，通过化学合成，制备出新发现的化合物.达到大量提供临床应用目的。

有时，天然化合物的结构可以通过创造性的化学合成而改变，进而考察性质

方面的改善。大自然并非是世外乐园，这里有为生存而进行的凶猛战斗。昆虫为

生存而吃植物，有些植物可释放出可以驱赶这些昆虫的化学物质，同时，可通过

这种化学物质的气味，通知附近的同类植物，有不速之客进犯，则同类植物也会

祥放出这种化学物质.如此，达到保护自己和种群的目的.人们则可以研究这种

化合物的结构，合成出来，用于保护我们的农作物.昆虫也用化学物质作为求偶

时的联络信号.当我们知道得知是何种化合物后，就可以人工合成，用来诱杀，

控制有害昆虫的繁殖。

生物可产生强烈的抗生素，防止和治疗细菌的侵害；人们同样可以模仿生

物，合成出这样的抗生素，用于预防和治疗由细菌感染而引起的疾病。大自然是

我们的好老师。

化学中最具有创造性的工作是设计和创造新的分子.古代炼丹家•生致力于

“加热和振荡”各种混合物，梦想将铅变成黄金.它们梦想虽然破火了，但却创

造了不少有趣的新方法和新物质，把自己造就成化学家。

§2.无机化学概述

-化学学科的分类

化学科学是最古老和涉及范围最广的学科之一，积累了大量人类的知识，具有广阔的发展前景。尽管

各化学学科之间的界限不是很分明，而且各学科之间彼此交叉，由于研究方法目标和目的不同，有必要将

化学进行分类。按传统分类，可将化学分为四大分支：无机化学，有机化学，物理化学和分析化学。

无机化学的内容为化学的基本原理，化学元素的性质和相关的化学反应.迄今，化学元素已经发展为

110多种。有一个重要元素，即为碳C,构成了化学的另外一个重要分支：有机化学.有机和无机的结合,

衍生出有机元素化学或称为金属有机化学.主要研究有机化合物与金属之间以C-M形成的化合物.此外，

部分碳化学，包括碳的氧化物，含氧离子或碳化物等，属于无机化学研究范畴.当然，这里不存在严格的

界线，也无人试图去严格规定这种界线。

详细研究化学的能量变化，反应机理，键能，分子的聚合，发生的表面和界面的反应等，可以归属为

物理化学。同样，物理化学和其它化学学科也没有严格的区分界线，并且许多令人振奋的研究成果往往出

现在和其它化学学科的交叉点上。无机化学在与学科交错部位，同样功不可没.这些交叉学科包括：地球

化学，无机生物化学，材料科学和冶金学(Metallurgy)。分析化学：包括定性分析和定量测定，仪器分析

等，是进行化学研究的基础。

二元素的起源和发现

无机化学起源于古代.在人类早期历史中，经典的实验带动了新材料的缓慢发展.古代文明的标志是

玻璃和陶器的制造.通过减少或增加空气的比例，可以使陶器呈现黑色或红色，到了公元500年，不同颜

色的釉面和颜色的结合已经达到炉火纯青的地步.这些发展均可视为无机化学的起源。为获取有用的信息,

不妨回顾一下元素的发现历史。

我们在下表中，也许会得到某种启发。

年代发现元素数目发现的元素

史前3C,S,Au,天然单质态存在

公元前30005Ag,Cu,Pb,Sn,Hg,稳定矿石

公元前10001Fe,需要高温还原

公元前5001Zn,大约90%纯度

至16503As,Sb,Bi（与Pb混合）

1650-17001P,1669年

1700-503Co,Ni,天然Pt

1750-757H,N,0,Cl（气体）;Ni,Mn,Bi（纯净）

1775-805Cr,Mo,W,Te,Ti（1910年得以纯化）

1800-2518Li,Na,K,Mg,Sr,Ba;Ce,Ir,Os,Pd,Rh,Zr;B,Cd,I,Se

1825-509Br,Si,Be,Al,V,La,Ru,Th,U

1850-755Rb,Cs,Ga,Tl,Nb

1875-1900约115种稀有气体；F,Ge;PoRa,Ac（放射性）;锢系元素

1900-25约10Rn,Ta,In,Hf,Re,Pa;锢系元素

1925-50112镰|系；Tc,Pm,Fr,At;Np,Pu,Am,Cm,Bk（人造超铀元素）

1950-7510最后2种纯化的稀土；8种人造元素

1975-1989约4人造元素

*注意：发现元素的重复出现，后者表明为纯化物.

各元素是随着年代时间的推移而逐步发现的。1750年之前，对"化学”发展的促进，主要为中国和印度.

化学的发展十分缓慢。1750年之后，由于进行了大量有目的的研究，现代化学的基本理念已经形成。1750

年至1950年，在化学的理论和技术也得到了长足的进步的同时，发现了大量的新元素.如：18世纪，气

体研究;19世纪初，活泼金属的电解法制备；以及在5年之中对于稀有气体的识别；1940年的十年，发现

新元素的步伐缓慢下来，因为此时已达到“没有新的世界可以去占领”，直至铀的所有元素已经全部发现。

此时，人们的研究热点转向超铀元素的合成。

三无机化学的发展历史

无机化学学科是随着元素发现而逐步发展起来的.因而可以说，在科学发展进程中，无机化学是化学

学科的鼻祖.并且，许多基于无机化学方面的工作，导致化学基础理论的形成.最基础的理论之一是物质

的量的计算。可以通过不同的途径合成出组成相同的化合物，如氧化物的制备途径：（1）金属在空气中加热;

（2）碳酸盐加热分解；（3）从溶液中沉淀得到氢氧化物，加热脱水等。在以上系列变化中，不管途径如何，

得到产物的分子式不变，要符合Dalton原子理论的"组成恒定”法则.而且，在各变化过程中，可以准确

计算各物质的量。

在19世纪的前50年，不仅发现了半数以上的元素，而且进行了这些元素简单化合物性质的研究.如：

1800年左右，人们经过探索研究，发现了NC1：,的强爆炸性质和HF的强腐蚀性.而那时，尽管牛奶和血液

研究被普遍重视，直至1820年，也只有少数的有机化合物为人们所知，更谈不上有机化学理论的发展了。

到了19世纪中期，为有机化学的光谱研究的热点时期；而在1900年左右，物理化学方面的探索成为新的

研究高潮。相比而言，将近一个世纪，人们忽略了无机化学的研究。随后，元素周期表形成，放射化学开

展，非水溶剂和过渡金属化合物研究等，标志着现代无机化学阶段的开始。1930年，现代无机化学成为人

们新的研究热点.典型的代表研究为：

Stock等：乙硼烷的氢桥键（变形的价键理论）；硅的研究

Werner等：过渡金属配合物化学

Karus等：非水溶剂，放射化学

同时，发展了现代无机化学的理论，并应用于解决化学中的疑难问题，这些理论包括：建立于波动性

质之上的基本粒子发现和原子结构，衍生出现代无机化学的价键理论和分子结构理论；以及过渡金属配合

物中的晶体场理论等。

四无机化学的近代发展

以上研究奠定了现代无机化学的基础，并拓宽了现代无机化学的领域.鉴于人们对于理论和实验科学

体系的研究要求和新材料的生产应用需求，以及对从前研究甚少的元素性质的了解渴望，刺激无机化学研

究进入了一个崭新的时代（近代发展始于1950年）.此时，对于原子能量的研究，集中于重过渡金属元素和

胸系元素（发现了Zr和Hf的化学性质的相似性和中子吸收性质的不同）；电子工'也和随之而来的计算机

行业的发展，促进了为人鲜知的半导体材料（Ga,Ge,In和Se）的发展;另外一个显著特点是，在相关行业

中造就了大批人才，包括科学家和技术人员。

在过去的近50年中，人们对于新方法，新理论，新领域（如金属在生物体系的发展），新材料，新催

化剂，高产出和低污染等的追求，强力促进了无机化学的发展.以致于在周期表中非稳定的Tc也被发现可

用于医药之中.除了特别不稳定的元素，人们的追求遍布了整个周期表中的每种元素，这些元素的性质

均有据可查。随着无机化学的迅速发展，它也成为人们所感兴趣的学习和工作的学科.但并未能解决所有

学生提出的问题，而且，编写的教科书在出版之际，其中的一些数据就和理论就已经过时了.如此，要求

学科的内容随着新的发现而不断改进。如："惰性气体”的概念已经为人们普遍接受.随着1962年第一个沉

的化合物的出现，引起轰动，以致于在两年之内，有接近上百篇文章进行此方面的报道，同时，将"惰性

气体”的改为"稀有气体"。超导体临界温度从5K提高到23K的过程是十分漫长的,另一个激动人心的例子，

是1986年临界温度为40K的超导体的报道.在临界温度以卜;超导体的电阻为零.这种超导体的是一种复

合氧化物，含有铜，稀土和碱土元素.高温超导体引起轰动的原因是它本身有望应用于各种电器设备.高

温超导体的组成为YBaEusO八，x约为0.1。1990年，发现了碳60（利用石墨电极，高温电弧放电，形成含

有G的混合物，分离得到纯产物），围绕着它的发现，人们对合成方法进行了大量研究，之后，又有大量

有关利用C,0为原料进行合成的报道。

以上的例子说明，促进学科发展的因素为纯科学研究和应用性研究.这些研究均以前人的知识为基础.

无机化学是基于元素周期表而建立起来的系统化学.因此，学习无机化学，必须牢固掌握基础知识，同时,

要了解学科的发展动态.这•点对于任何学科的学习都适用。

§3.如何学习无机化学

-理论大课

中学的学习模式：每节课的讲授内容少，讲授的内容重复较多，大量作'也，课堂练习和课外练习，自

学内容少。

大学的学习模式：每节课的讲授内容多，讲授内容重复性小，作业量少，无课堂练习，强调自学能力

的提高.针对大学学习特点，提出如下要求：

1.课堂认真听讲，跟上教师讲授思路，有弄不懂的问题暂且放下，待以后解决，不然，由于讲

授速度快，容易积累更多的疑难问题。

2.作好课堂笔记.留下一定的空白处，做标记，提出问题，写出结论。

-习题与答疑课

目的：解决课程的疑难问题

形式：讲解习题，作业中存在问题，自由解答疑难问题

方式：每周一次，每次2学时，从第:周开始

要求：在笔记或讲义中标明疑问，做记号，在答疑课堂向教师请教和探讨.没有问题的同学可以不参

加答疑课.

三实验课

化学是以实验为基础的学科，实验对于理论的理解十分重要.所课程安排了近30个相关的制备，测

定和元素性质实验.

目的：掌握基础实验技能，通过实验深化理论问题的理解和记忆,提高分析问题和解决问题的能

力.

要求：预习报告，实验记录，实验报告

第二章气体

1.气体的状态方程

理想气体实际气体的状态方程

2.混合气体的分压定律

§一本一§

基本概念分压定律-分压与总压的关系分压与组成之间的关系

3.气体分子的速率分布和能量分布

准备知识气体分子的速率分布气体分子的能量分布

§1气体的状态方程

-理想气体

1.描述气体状态的物理量

物理量单位

压强P帕斯KPa(N•/)

体积V立方米m3

温度T开尔文K

物质的量n摩尔mol

2.理想气体的基本假定

(1)忽略气体分子的自身体积，将分子看成是有质量的几何点(质点).

(2)碰撞，包括分子与分子、分子与器壁之间的碰撞，是完全弹性碰撞一无动能损耗.分子间作

用力被忽略。在高温和低压下，实际气体接近理想气体.故这种假定是有实际意义的.

3.气体压力的产生

气体的压力是指气体分子对器壁的作用力。它是分子对器壁

碰撞的结果。

质量为m,速度为v的分子碰撞器壁，无动能损失，则以速

度-v弹回，动量的改变量为：

-mv-mv=-2mv

动量的改变量等于壁对分子作用力F'的冲量：

F't=-2mv,F'=-2mv/t

分子对器壁的作用力则为：F=2mv/t

这个力量和分子的运动方向一致，即是碰撞造成的压力.由

于分子极多，这种压力是连续的，好比雨中，雨点对雨伞的

作用：

4.理想气体的经验公式

Byele定律:n,T一定时WIJP"为正比子）

Gay-Lussac定律：n,P一定时WT

Avogadro定律:P,T一定时P,T-*K»

Vac—丫”皿

综合上三式:P以R做比例系数，则有：口

即：VP=nRT

此式即为理想气体状态方程，其中：“

二实际气体的状态方程

1.实际气体的压强P*：

理想气体的P是忽略了分子间的吸力，由分子自由碰撞器壁的结果。

实际气体的压强是碰壁分子受内层分子引力，不能自由碰撞器壁的结

果，所以：P£P

用P内表小P女与P的差，称为内压强，则有:P=P女+P内

我们来讨论P内的大小，P内是两部分分子吸引的结果，它与两部分分子

•在单位体积内的个数成正比，即与两部分分子的密度成正比：

a・

,・

两部分分子共处一体，密度一致，故有:令比例系数为a,

P=4

则有：

2.实际气体的体积V攵

理想气体的体积是指可以任凭气体分子运

动，且可以无限压缩的理想空间，原因是气体分

子自身无体积。但实际气体的分子体积则因分子

的体积不能忽略而不同2的容器中，充满实

际气体，由于分子自身体积的存在，分子不能随

意运动，且不可无限压缩.若分子体积为

则

Yc-StW.fiY-Vc-V*V-©-B)y

设每摩尔气体分子的体积为\则有：V=Vi：-nb(2)

3.实际气体的状态方程

理想气体状态方程：PV=nRT,

将(1)和(2)式子代入其中，

得：

这个方程是荷兰科学家

VanderWaals(范德华)提出

的，称范德华方程.只是实际

当孰,1%普

气体状态方程中的一种形式.

+165上卜n.前为庠尔体枳

a,b称为气体的范德华常

数.显然，不同的气体范德华

常数不同，反映出其与理想气

体的偏差程度不同.

§2混合气体的分压定律

■基本概念

1.混合气体与组分气体

由两种或两种以上的气体混合在•起，组成的体系，称为混合气体，组成混合气体的每种气体，都

称为该混合气体的组分气体。显然，空气是混合气体，其中的02,N2,CO2等，均为空气的组分气体.

2.混合气体的摩尔分数

组分气体的物质的量用n表示，混合气体的

物质的量用n表示，则：

i组分气体的摩尔分数用X,表示，则:

例如：由3molH2和ImolN2组成的混合气

体，其中：yx=i

3.总体积与分压

混合气体所占有的体积称为总体积，用V总表示.当某组分气体单独存在，且占

有总体积时，其具有的压强，称为该组分气体的分压，用R表示.且有关系式:P*

总=n(RT

4.总压和分体积

混合气体所具有的压强，称为总压，用PB表示。当某组分气体单独存在，且

具有总压时，其所占有的体积，称为该组分气体的分体积，用H表示.关系式为：

P总笆二n.RT

5.体积分数

V/V赵称为该组分气体的体积分数.

二分压定律——分压与总压的关系

将右面的M和混合，测得混合气体的P总为

按分压的定义，

可见：P*

》ir.

d>i£X.pB-axu^pM-iMim

*«：P.-P»+PW

道尔顿(Dolton)进行了大量实验，提出了混合气体的分压定律：混合气体的总

压等于各组分气体的分压之和.即：此定律为道尔顿分压定律.

理想气体混合时\由于分子间无相互作用，故在容器中碰撞器壁产生压力时，

与独立存在时是相同的，亦即在混合气体中，组分气体是各自独立的.这是分压定

律的实质.

三分压与组成之间的关系

PJa=nRT(1)

国新WP■旭冬兄前3.游

的1■研施人，4*«真靠6,丽加

PiV公=n；RT(2)的M分的分压及总医

■:却川倒龙文

(2)/(1)得：Qa：PL2=10sM

PtntPQ.?啊・69

1

PAn③二詈二2x1厂二卜哂

■：Pif-

组分气体的分压等于总压与该组分气体的摩尔分"怠及=31",=3x10s(F

数之积.

又因：PJi=n,RT(3)曲窗尔1吩曲E：

⑶/⑴得：PA-Pac+P^-lxltf+3xltf-4

M2初下QxlO1［小将448,"々Mj第

KgO.酬崂求猛翻制及8Ka分区

3=左=m

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0.4mtrf

28

P..%f.lx”.3»W7%「捺■0g

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j=?、r.=lx!0'x*=OJxU)'

§3气体分子的速率分布和能量分布

-准备知识

重新认识一下这一

事实，纵坐标V,

考察匀加速运可以认为是：

动的V.—t

图：

质点在11-t:

时间内的路程为：高等数学上将其表

NW

S=1/2(tj-示为：

AM皿

闷

t,)(V2+v,)

图象直线下覆A

盖的梯形面积也正目前，我们将其简

是s写为：nmrRUMM

绅tAs

结论：登r作图(对分母作图)则曲线下的面积表示纵坐标分子$数值.

—气体分子的速率分布

处于同体系的为数众多的气体分子，相互碰撞，运动速率不样，且不断改

变.但其速率分布却有一定规律。

麦克斯韦(Maxwell)研究了计算气体分子速率分布的公式，讨论了分子运动速率

的分布.中学物理中有表格，表明分子分布规律是速率极大和极小的分子都较少，

而速率居中的分子较多。

横坐标U,速率，分子的运

动速率纵坐标，N分子的数目。

为单位速率间隔中分子的数口

(相当于单位时间内通过的距离)

曲线下覆盖的面积：在U,

和U;之间的气体分子的数目。

从图中可以看出，速率大的

分子少；速率小的分子也少；速

率居中的分子较多.和中学物理

书中的图表一致.

但这种图将因气体的多少而

不同，因为N值不同.若将纵

坐标改一下：出M

,

M*&N是分

子总数.

则曲线下所覆盖的面积，将

是某速率区间内分子数占分子总

数的分数。即覆盖的面积表示速

率在Ui—u2的分子，占分子总

数的分数。曲线下覆盖的总面积

为单位1.

只要温度相同，不论气体的

量是多少，曲线•致.

在UP附近的小区间里，分

子数目最多，即具有u„速率的

分子数目最多，分数最大.这里

的5称为最可几速率。最可几速

率u»小于平均速率U。

温度不同时的曲线不同：温

度增高，分子的运动速率普遍增

大，最可儿速率也增大，但具有

最可几速率的分子分数少了。两

条曲线下覆盖的面积是是相等

的，均为单位1。

三气体分子的能量分布

气体分子的能量分布受其速率分布

影响.有着类似的分布，开始时较陡,

后趋于平缓。此能量分布图，是在三维空

间的讨论结果。在无机化学中，甚至在物

理化学中，常用能量分布的近似公式来

j.•迎r嗑

计算：M此式中：E

是能量；NE表示能量超过E的分子的

个数；胭加是能量超过£的分子的分

数；6即是这个分数。从式子中可以看

出，E越大时，fE越小.

第三章稀溶液的依数性

L溶液的饱和蒸气压下降

§本章摘要§

问题的提出饱和蒸气压拉乌尔定律

2.沸点升高和凝固点下降

沸点和凝固点饱和蒸气压图公式应用

3.渗透压

渗透现象渗透压渗透压公式

§1溶液的饱和蒸气压下降

•问题的提出

水自动转移到糖水中去，为什么？

这种转移，只能通过蒸气来进行.

因此，要研究蒸气的行为，才能弄清楚

问题的实质.

二饱和蒸气压

1.纯溶剂的饱和蒸气压（P.）

在密闭容器中，在纯溶剂的单位表面上，单位时间

里，有N,,个分子蒸发到上方空间中。随着上方空间里溶

IAI剂分子个数的增加，密度的增加，分子凝聚，回到液相的

机会增加.当密度达到•定数值时，凝聚的分子的个数也

达到N.,个。这时起，上方空间的蒸气密度不再改变，保

持恒定。

此时，蒸气的压强也不再改变，称为该温度下的饱和

液体•睡气蒸汽压，用P«表示。

达到平衡.当蒸气压小于P..时，平衡右移，继续气

体

化；若蒸气压大于P«时，平衡左移，气体液化.譬如，

改变上方的空间体积，即可使平衡发生移动。

2.溶液的饱和蒸气压（P）

当溶液中溶有难挥发的溶质时.，则有部分溶液表面被这种溶质分子所

占据，如图示：

于是，在溶液中，单位表面在单位时间内蒸发的溶剂分子的数目N

要小于N1,»凝聚分子的个数当然与蒸气密度有关.当凝聚的分子数目达

到N,实现平衡时，蒸气压已不会改变.这时，平衡状态下的饱和蒸气

压为:P〈P“对溶液来讲，蒸气压大于P,液化；蒸气压小于P,气

化。

3.解释实验现象

过程开始时，H：。和糖水均以蒸发为主；当蒸气压等于P时，糖水与上方蒸气达到平

衡，而P°>P,即H.0并未平衡，继续蒸发，以致于蒸气压大于P.H20分子开始凝聚到

糖水中，使得蒸气压不能达到P».于是，ILO分子从H20中蒸出而凝聚入糖水.出现了本

节开始提出的实验现象.

变化的根本原因是溶液的饱和蒸气压下降。

三拉乌尔定律(Laoult,法国)

1.溶液的浓度

每曲「溶液中含溶质的摩尔数，0城*0户为摩尔浓度.这种浓度使用方便，唯一不

足，是和温度有关。若用每Kg溶剂中含溶质的摩尔数，则称为质量摩尔浓度，经常用m

表小。

n

然JBM=

x.=-------------xH=-------------

摩尔分数：■原一一

对于稀溶液,由于n»«n时,故有：

对于稀的水溶液，则有:

xw

对于1000g溶剂水，则有:«iooo

-18"

这时，n的意义是1000g水中含的溶口小

质的摩尔数，即质量摩尔浓度m,故：修55.5

这是稀的水溶液中，X厌与质量摩尔分数的关系，其它溶剂，则不是55.5,但仍是一个已

知数值。

2.拉乌尔定律(Laoult)

在•定温度下，溶液的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶剂摩尔分数之积.即:

P=Po•X前

用AP表示溶液的P与纯溶剂P»之差，则有:AP=Po-P=P„-P（,-xM=P»（1-

X网）故有：Ap=p„•Xis

对于稀的水溶液：55-5

一定温度下，P»亦为常数，故P./55.5也是常数，令其等于k,则有：Ap=k-m（对

于不同溶剂，k值不同）

稀溶液饱和蒸气压下降值，与稀溶液的质量摩尔浓度成正比。这是Raoult定律的另

一种表述形式。

§2沸点升高和凝固点下降

-沸点和凝固点

蒸发：表面气化现象称为蒸发；

沸腾：表面和内部同时气化的现象；

沸点：液体沸腾过程中的温度.

只有当液体的饱和蒸气压和外界大气的压强相等时，液体的气化才能在表面和内部同

时发生，这时的温度即是沸点.

凝固点：液体凝固成固体（严格说是晶体）是在一定温度下进行的，这个温度称为凝固

点。凝固点的实质是，在这个温度下，液体和固体的饱和蒸气压相等.即为：

液体三=固体平衡

若P固＞P液，则固体要融化（熔解）；

P固CP液，液体要凝固；（和压0自动向糖水转移是一个道理，都是蒸

气压在起作用）

:饱和蒸气压图

变化大。

3.冰线和水线的交点（B

点）处，冰和水的饱和蒸气压相

等.此点的温度为273K,P〜

611Pa,是HQ的凝固点，即为

冰点.

2.373K时，水的饱和蒸气压等于外界大气压强在此温度时，溶液饱和蒸

（LH3X1TN）,故373K是H:0的沸点.气压低于冰的饱和蒸气压，即：

如图中A点.在该温度下，溶液的饱和蒸气压小于P冰＞P溶，当两种物质共存时，

uiaxirnc,溶液未达到沸点.只有当温度达到T,时冰要融化（熔解），或者说，溶

（T,＞373K,A'点），溶液的饱和蒸气压才达到液此时尚未达到凝固点.

U13X1TN,才沸腾。