《石油化工基础》教学课件-1.1化学的基本概念

化学的基本概念BasicconceptsofChemistry

石油化工基础分子和原子1.2.3.目录Content原子量和元素混合物和纯净物单质和化合物4.5.6.化学式和分子量质量守恒定律化学方程式7.8.9.物质的聚集状态物质的量和摩尔质量钻木取火烧煮食物烧制陶瓷冶炼金属制备高聚物合成药物酿造长生不老点石成金火药造纸雷击什么是化学？

化学是在分子、原子和离子层次上研究物质的组成、结构、性质、变化规律，以及变化过程中能量关系的科学。物理变化化学变化量变质变质量变化+能量变化质量守恒•能量守恒等物质的量规则•热力学三定律结构变化+

原子结构电子层结构核外电子运动分子结构化学键原子的空间排布聚集态结构晶体结构非晶结构液晶态结构超分子结构……性能变化化学性能变化氧化性与还原性酸碱性

物理性能变化

mp.bp.

密度和硬度导电导热性光和磁性能化学平衡酸碱反应沉淀反应配位反应氧化还原反应化学变化化学的分类？传统现代多学科，多领域交叉分子和原子MoleculesandAtomsPart1分子和原子Part

1世界由物质构成，那么物质又是由什么构成的呢？一切物质都是由相应的微粒构成的。1分子乒乓球分子和原子Part

1

分子这么小，用肉眼无法直接看见。科学仪器将分子放大几十万倍，观察到分子的图像，切实证明了分子的存在。图1.1扫描隧道显微镜获得的苯分子图像

分子和原子Part

1分子之间有一定的间隔。大多数物质都具有热胀冷缩现象。分子和原子Part

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分子不是静止存在而是不断运动的。一杯水和一块糖放在桌子上，看似静止不动，实则水分子和糖分子都在不断地运动。把糖放入水中，糖能够溶解就是这个原因。由分子构成的物质在发生物理变化时，组成物质的分子本身没有变化。分子和原子Part

1由分子构成的物质在发生化学变化时，分子起了变化，变成了其他物质的分子。所以分子是保持物质化学性质的最小粒子。同种物质的分子性质相同，不同种物质的分子性质不同。分子和原子Part

1分子是很小的，是否还可以再分呢？加热氧氧化汞：2原子2HgO→2Hg+O2

在化学反应中不能再分的粒子叫做原子。原子的体积也很小，如果有可能把一亿个氧原子排成一行，其长度也只有1cm多一些。分子和原子Part

1在化学变化中分子发生了变化，生成了新的分子，但原子并没有发生变化，仍然是原来的原子。因此，原子是化学变化中的最小粒子，是元素化学性质的最小单位。分子是由原子组成的。【课程思考】以下反应哪个不是化学变化？

反应（a)中生成了新的分子，但原子并没有发生变化，即没有引起元素的改变，故属于化学变化。核反应（b）中原子是可再分的，即由一种元素变成了另外的元素，不属于化学变化。分子和原子Part

1化学变化的特点是物质的分子组成或原子、离子的结合方式发生改变，即化学变化的本质是断裂旧键和生成新键；原子核的组成不变，即化学变化中的最小粒子是原子。有些物质是由分子构成的，如水、氧气、蔗糖等；有些物质是由原子直接构成的，如金属汞、惰性气体等。AlBr原子量和元素Atomicweight

andChemicalelementPart2原子量和元素Part

21原子量原子的结构：原子原子核核外电子质子

中子{{原子量和元素Part

21个质子带一个单位正电荷1个电子带一个单位负电荷中子不显电性核电荷数=核内质子数=中性原子的核外电子数原子量和元素Part

2原子种类原子核核外电子数质子数中子数

氢101碳666氧888钠111211镁263026表1.1几种原子的构成原子量=质子数+中子数原子量和元素Part

2表1.2几种原子的质量原子种类氢碳氧铁XAZ——元素符号质量数

——

核电荷数——（核内质子数）原子量和元素Part

22元素元素是具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。问题：区分氧元素和碳元素关键看什么？

核电荷数或质子数不同种元素的本质区别是：质子数（核电荷数）不同。即质子数（核电荷数）决定元素的种类。

质子数（核电荷数）相同，元素相同；质子数（核电荷数）不同，元素不同。特点：是一个宏观概念。例：KMnO4是由钾、锰、氧三种元素组成。

元素只讲种类，不讲个数。原子量和元素Part

2地壳主要是由氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢等各种元素所组成，含量相差很大。原子量和元素Part

2元素有一百多种，如果用文字表示各种元素以及由它们组成的物质将十分麻烦。人们经过多年的使用和修改，确定了一套符号来表示各种元素。元素名称元素符号相对原子质量元素名称元素符号相对原子质量元素名称元素符号相对原子质量氢1硅28铁56氦4磷31铜63.5氮14硫32锌65氧16钠23银108氟19镁24钡137氖20铝27金197氯35.5钾39汞201氩40钙40铅207碳12锰55

常见元素的名称、元素符号和相对原子质量混合物和纯净物MixturesandpureSubstancesPart3混合物和纯净物Part

3混合物由两种或多种物质混合而成，没有固定的组成，混合物中各物质都保持其原有性质。如：空气、海水、河水、矿泉水、饮料等。混合物和纯净物Part

3纯净物是由一种物质组成的，纯净物具有固定的物理性质和化学性质。例如，氧气、硝酸钾、氯化钠等都是纯净物。纯净物可以用专门的化学符号来表示，如O2、KNO3、NaCl等。以上分子模型中哪些是纯净物？硝酸钾晶体混合物和纯净物Part

3分子的知识可以帮助我们比较深入地理解混合物和纯净物的概念。由分子构成的物质，如果是由不同种分子构成的就是混合物，由同种分子构成的就是纯净物。例如，空气中含有氧气、氮气、二氧化碳等物质的不同分子，所以空气是混合物；而氧气只是由氧气分子构成，所以氧气是纯净物。混合物和纯净物Part

3【课程思考】下列说法正确的是（

）。A.空气是一种单质

B.空气是一种化合物

C.空气是几种元素的混合物

D.空气是几种单质和几种化合物的混合物

空气主要由氮气、氧气、稀有气体（氦、氖、氩、氪、氙、氡），二氧化碳以及其他物质组合而成。单质和化合物ElementsandCompoundsPart4单质和化合物Part

4化学研究的对象是纯净物。由同种元素组成的纯净物称为单质。由不同元素组成的纯净物称为化合物。MgO【课程思考】臭氧是单质还是化合物？它是由哪种元素组成的？单质和化合物Part

4自然界中有些元素的单质不止一种。例如，氧元素组成的单质有氧气和臭氧，碳元素组成的单质有金刚石和石墨，磷元素组成的单质有白磷和红磷等。这种由同样的单一化学元素组成，因排列方式不同，而具有不同性质的单质叫做同素异形体。单质和化合物Part

4同素异形体之间的性质差异主要表现在物理性质上，化学性质上也有活性的差异。例如磷的两种同素异形体，红磷和白磷的着火点分别是240℃和40℃，但是充分燃烧之后的产物都是五氧化二磷；白磷有剧毒，可溶于二硫化碳；红磷无毒，却不溶于二硫化碳。单质和化合物Part

4同素异形体之间在一定条件下可以相互转化，这种转化是一种化学变化。从石墨中剥离石墨烯是化学变化，因为从石墨到石墨烯是不同的物质，有新物质生成的变化是化学变化。石墨单质和化合物Part

4同素异形体之间的相互转化有时会给人类带来危害。最典型的例子是白锡在13.2C时开始转化为灰锡，低温或已有少量灰锡时这种转变会加速。由于白锡是金属晶体，密度较大，而灰锡是金刚石型的原子晶体，密度较小，所以白锡在低温转化为灰锡时体积迅速膨胀，生成的灰锡呈粉末状，造成锡制品的损坏。单质和化合物Part

4在不明真相的年代，这种现象被称为“锡瘟”。1873年英国的温菲尔德·斯科特·汉考克（WinfieldScottHancock）率领的南极探险队，由于用锡焊制的油桶在低温下发生“锡瘟”致使燃油泄漏而遇难。【全军覆没的斯科特团队（右）和斯科特本人（右）】化学式和分子量ChemicalformulaandMolecularweightPart5化学式和分子量Part

5Fe铁元素一个铁原子铁这种物质元素可以用元素符号来表示，那么由元素组成的各种单质和化合物怎么来表示呢？CO2

、H2

、H2O分别表示什么意义呢？1化学式化学式和分子量Part

5概念：用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子叫化学式。如：水H2O

氧气O2

二氧化碳CO2【注意】每种纯净物的组成是固定不变的，一种物质的化学式只有一个。化学式和分子量Part

5H2O表示的意义：表示水这种物质表示一个水分子表示水由氢元素和氧元素组成表示一个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成宏观意义微观意义

2H2O2个水分子1个水分子中有2个氢原子化学式中数字表示的意义：化学式和分子量Part

5化学式的书写和命名观察与思考（1）化学式的写法金属单质：铁(Fe)铝(Al)固态非金属单质：硫(S)

磷(P)稀有气体：氖气(Ne)氦气(He)①单质用元素符号直接表示化学式氧气(O2)氢气(H2)

氮气(N2)

氯气(Cl2)气体非金属单质化学式和分子量Part

5化学式的书写和命名观察与思考②化合物氧化物：氧在后，其他元素在前。例如：CO2、SO2、H2O等。其他两种元素形成的化合物：金属在前，非金属在后。例如：NaCl、FeCl3等。通常正价元素在前，负价元素在后。化学式和分子量Part

5化学式的书写和命名观察与思考原则：顺写反读读作：某化某一般从右向左读作“某化某”，如NaCl，读作氯化钠；有时还需要读出化学式中各种元素的原子的个数，如P2O5，读作五氧化二磷。（2）化学式的读法化学式意义读写方法宏观意义微观意义化学式和分子量Part

5H2O的意义：一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成。真实质量：一个分子的质量=两个氢原子的质量+一个氧原子的质量。相对质量：一个水分子的相对分子质量=两个氢原子相对原子质量+一个氧原子的相对原子质量。H2O的相对分子质量=1×2+16×1=181分子量化学式和分子量Part

5分子量的定义：化学式中各原子的原子量的总和就是分子量。也是以碳12原子的质量作标准，进行比较而得的相对质量。【计算1】计算物质的分子量。氯化钠NaCl的分子量为：23+35.5=58.5【计算2】计算组成物质的各元素质量比。二氧化碳CO2中碳元素和氧元素的质量比为：12：(16×2)=3:8【计算3】计算物质中某一元素的质量分数。化肥硝酸铵NH4NO3中氮元素的质量分数为：质量守恒定律LawofconservationofmassPart6质量守恒定律Part

6物质发生化学反应后生成新物质，物质的总质量，跟反应前相比，是否发生改变呢？如果改变，是增大还是减小？依据是什么？观察与思考质量守恒定律Part

6【实验1】把装有无色NaOH溶液的小试管小心地放入盛有蓝色CuSO4溶液的锥形瓶中，将锥形瓶放到托盘天平上用砝码平衡。取下锥形瓶并将其倾斜，使两种溶液混合，NaOH与CuSO4反应生成蓝色沉淀。再把锥形瓶放到托盘天平上，观察后发现反应前后天平都是平衡的，如图所示，这说明反应前物质的总质量跟反应后物质的总质量相等。NaOH溶液跟CuSO4溶液反应前后质量的测定质量守恒定律Part

6【实验2】水氢气+氧气通电通电H2O

H2

+O2观察与思考化学反应前后，分子种类变了吗？化学反应前后，原子种类变了吗？化学反应过程中的实质是什么？质量守恒定律Part

6【实验2】水氢气+氧气通电质量守恒定律Part

6五不变宏观微观反应前后元素种类不变反应前后物质的总质量不变反应前后原子种类没变反应前后原子个数没有增减反应前后原子质量没有变化质量守恒定律Part

6【质量守恒定律】参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和，这个规律叫做质量守恒定律，它是自然界普遍存在的基本定律之一。在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又被称为物质不灭定律。化学方程式ChemicalequationPart7化学方程式Part

7观察与思考怎样用式子来表示化学反应呢？如：氢气在氧气中燃烧生成水氢气+氧气水燃烧2H2+O2=2H2O点燃化学方程式Part

7【讨论】化学方程式包含哪些意义？C+O2点燃CO2表示反应在什么条件下进行表示各物质之间原子和分子的个数比表示什么物质参加反应，结果生成了什么物质表示反应物、生成物各物质间的质量比化学方程式Part

7【化学方程式的意义】宏观意义：表示反应物，生成物和反应条件表示碳和氧气发生反应，生成二氧化碳表示反应在点燃条件下进行微观意义：表示参加反应的各物质间的粒子数量关系即粒子个数比粒子个数比即化学式前面的化学计量数之比表示反应物碳原子，氧分子和生成物二氧化碳分子的粒子个数比为1：1：1C+O2点燃CO216：16×2：12+16×216：32：44化学方程式Part

7【化学方程式的意义】质量意义：表示各物质之间的质量关系，即各物质之间的质量比质量比＝相对分子质量与化学计量数乘积之比

C+O2点燃CO2化学方程式Part

7【书写化学方程式的步骤】1.写出反应物和生成物的化学式。根据实验事实，在式子的左边写出反应物的化学式，在右边写出生成物的化学式。如果反应物或生成物不止一种，就分别用加号把它们连接起来，并在式子左、右两边之间画一条短线。

NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2

化学方程式Part

7【书写化学方程式的步骤】2.配平化学方程式。书写化学方程式必须遵守质量守恒定律。因此，式子左、右两边的化学式前面要配上适当的化学计量数，使式子左、右两边的每一种元素的原子总数相等，这个过程叫化学方程式的配平。

2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2

只有经过配平，才能使化学方程式反映出化学反应中各物质间的质量关系。化学方程式Part

7【书写化学方程式的步骤】3.注明化学反应发生的条件和物态等。由于化学反应是在一定条件下发生的，所以需要在化学方程式中注明反应发生的基本条件。如果生成物中有气体或固体，要用气体符号“↑”和沉淀符号“↓”表示出来，即在气体物质或固体物质化学式右边标注“”或“”。

2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2

化学方程式Part

7【书写化学方程式的步骤】如果反应物和生成物中都有气体或固体，气体生成物就不需注“↑”。同理固体生成物也不需注“↓”。例如：

在溶液中进行的化学反应，有难溶或不溶物质生成时，用“↓”号表示。例如：化学方程式Part

7【思考】你能解决这些问题吗？指出下列化学方程式的错误之处C+O2CO2KClO3KCl+O2H2OH2+O23Fe+2O2Fe3O4Mg+O2MgO2点燃通电加热燃烧MnO2点燃物质的聚集状态StateofSubstancePart8物质的聚集状态Part

8

自然界中的物质通常以三种聚集状态存在，即固态、液态和气态。

物质为何有三态？按照分子运动论的观点，物质由大量分子组成，分子每时每刻都在不停地运动。由于运动分子之间距离的不同，分子间的作用力也不同；分子间距离越小，作用力越强，分子的无规则运动程度越低，反之亦然。物质的聚集状态Part

8【固体】

固体分子间的距离最小，分子间作用力较强，分子只能在固定的平衡位置上振动。因此，可以从宏观上看到固体具有一定的形状和体积，且不易被压缩。

金属晶体尖晶石晶体物质的聚集状态Part

8【气体】

气体分子间距离最大，分子间作用力最弱，其无规则运动程度最大。所以从宏观上看，气体可以无限制膨胀，均匀地充满任意形状的容器；气体本身没有具体的形状，而且易被压缩。

气体分子间距离很大压缩的二氧化碳气瓶物质的聚集状态Part

8【液体】

液体的分子间距离介于气体和固体之间，其分子间作用力与固体分子间作用力比较要弱得多，而与气体分子间作用力比较要强一些。因此，液体分子没有平衡位置，所以液体在宏观上具有一定的体积和流动性，其形状随容器的形状而定，且难以压缩。

液体原油润滑油液体物质的聚集状态Part

8

物质究竟处于何种状态，取决于物质本身的性质和外界条件。当外界条件改变时，物质可以从一种聚集状态改变成另一种聚集状态。

在常温常压下，O2是气体，H2O是液体，而NaCl是固体。在常压下将水加热到100℃时，水就会变成气体即水蒸气；若降低温度到0℃以下，水就会变成固体即冰。物质的聚集状态Part

8

随着温度、压力的变化，各物质分子间作用力的强弱和分子运动的剧烈程度都会相应的发生变化，从而导致物质聚集状态的变化。

物质的量和摩尔质量MolesandMolarmassPart9物质的量和摩尔质量Part

91物质的量一滴水的自述质量0.05克体积0.