第一章 化学基本概念和理论.ppt

1、第一章 化学基本概念和理论,科学技术正在以惊人的速度改变着人类的生产和生活状况。世界是物质的，这句话人人皆知。人类生活的地球是一个看得见摸得着的物质世界，而构成这一切的是一些肉眼难辨的微观物质，宏观世界非常复杂，微观世界则很微妙。 微观世界中基本粒子的存在、规律、性质、结合成宏观物质的方式以及对宏观物质性质的决定作用，是宏观物质变化的基础，有待我们去进一步了解和探索。这一章，将了解物质微观世界的一些基本知识和化学上的一些基本理论。,第一章 化学基本概念和理论,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,第三节 物质变化的速率和进度化学反应速率和化学平衡,第一节 走进微观

2、世界原子结构和化学键,大块金子是黄色的，10 nm 的金颗粒是绿色的，而1 nm（10-9 m）的金颗粒是红色的。1 nm约等于10个原子排列起来的长度。做个比较，其长度相当于一根头发丝直径的八万分之一。人们在纳米材料方面的研究，是利用它在某一特性的变化来改变原材料的效能。下图是1990年IBM公司的实验室利用扫描隧道显微镜得到的原子排列图像，其中左图是用35个氙原子排列的IBM字样，右图是用101个铁原子拼出的迄今为止最小的汉字。,你知道吗？,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,教学目标,1.了解原子的组成、同位素及其应用，了解原子核外电子的排布规律。 2.了解元素周期表的结构，理解元素周

3、期表中元素及其化合物性质的递变规律和应用。 3.了解离子键和离子化合物、共价键和共价化合物的基础知识。,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,在科学上，从物质的宏观组成分析，物质是由化学元素组成的，如水是由氢元素和氧元素组成的，二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的；从物质的微观结构上分析，物质是由极小的微观粒子构成的。通过初中化学的学习已知：构成物质的微观粒子通常有三种分子、原子和离子。例如，水是由水分子构成的；稀有气体氦、氖、氩是由原子直接构成的；氯化钠是由带正电荷的阳离子（Na）和带负电荷的阴离子(C1)构成的。,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,不同的物质是由分子、原子、离子三种微观粒子

4、的哪一种微观粒子构成的呢？,物质的宏观组成和物质的微观构成的关系图,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,（一）构成原子的粒子,原子理论最早是由古希腊哲学家留基伯和他的学生德谟克利特提出来的。“原子”一词的原意是指“不可分割的粒子”。现代科学证明，原子是由比它更小的微观粒子构成的，物质是无限可分割的，这也是辩证唯物主义的观点。,古希腊唯物主义哲学家留基伯的画像,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,（一）构成原子的粒子,原子是由居于原子中心且带正电荷的原子核和核外的电子构成的，原子比纳米更微小，它的直径约为10-10 m。 原子核直径为10-1510-14 m，约为

5、原子直径的十万分之一。在原子内部的空间里，电子绕原子核高速运动着，其速率大小接近于光速。,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,（二）粒子的电性和电荷量,原子核中的每个质子带一个单位正电荷，中子不带电（个别原子核没有中子），核外电子带负电荷。由于原子核所带的电荷量跟核外电子所带的电荷量相等，电性相反，原子作为一个整体是呈电中性的。因此，原子核带的电荷数是由质子数决定的，即： 核电荷数核内质子数核外电子数,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,（三）粒子的质量和质量数,科学试验测定得出质子、中子和电子的质量。为方便起见，通常用一个12C原子质量的1/12作为标准，其他

6、粒子的质量和它相比得出的数值，称为粒子的相对质量。,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,（三）粒子的质量和质量数,构成原子的粒子及其性质,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,（三）粒子的质量和质量数,通过简单计算得知：原子核外电子的质量只有质子质量的1/183 6，原子的质量几乎全部集中在原子核上。 如果电子的质量忽略不计，原子相对质量的整数部分就等于质子相对质量（取整数）和中子相对质量（取整数）之和，这个数叫做质量数，用符号A表示。质子数用符号Z表示，中子数用符号N表示，则,A Z + N,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,（三）粒子的质量和

7、质量数,想一想：是否有的原子原子核里没有中子？硫原子的质量数为32，那么该硫原子的中子数是多少？,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,以 代表质量数为A、质子数为Z的原子，那么构成原子的粒子之间关系可表示如下：,（三）粒子的质量和质量数,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,想一想：氢元素的一种原子质量数为1，请问：这个氢原子的中子数是几？核外电子数是几？,（三）粒子的质量和质量数,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,实践活动：通过图书或网络了解IBM公司的科学家从1981年到2008年是如何引领纳米技术的？更多地了解纳米技术在生产和生活中的应用。

8、,（三）粒子的质量和质量数,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,一、原子组成,实践活动：借助图书和网络或参观军事博物馆，做如下调查了解，扩大自己的知识面。我国第一颗原子弹和氢弹是何时发射成功的？原子弹、氢弹和中子弹有何不同？了解苏联的切尔诺贝利核电站发生核泄漏事件的时间和造成的危害。了解核能在民用生活上的应用情况。,（三）粒子的质量和质量数,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,二、核外电子的排布规律,科学实验证明，电子以接近光的速率在核外的空间里做高速运动。在含有多个电子的原子里，电子的能量并不相同。能量低的电子，在离核近的区域运动；能量高的电子，在离核远的区域运动。通常用电子层来表示运动

9、着的电子距离原子核的远近。,电子离核距离由近到远,电子的能量高低,电子的能量由低到高,电子离核距离,Q,P,O,N,M,L,K,符号表达,第七层,第六层,第五层,第四层,第三层,第二层,第一层,名称,电子层,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,二、核外电子的排布规律,核电荷数118号元素原子的核外电子排布,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,二、核外电子的排布规律,稀有气体元素原子的核外电子排布,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,二、核外电子的排布规律,核外电子排布的一般规律： （1）核外电子总是尽先排布在能量最低的电子层里，然后依次排布在能量逐步升高的电子层里。 （2）各电子层最多容

10、纳的电子数为2n2个（n为电子层数）。即K层最多容纳的电子数为212=2个；L层最多容纳的电子数为222=8个；M层最多容纳的电子数为232=18个；以此类推。 （3）最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。次外层的电子数不超过18个，倒数第三层的电子数不超过32个。 以上规律是相互联系的，不能孤立地理解。例如，19号元素钾的核外电子排布为2、8、8、1。而不能排布为2、8、9，否则违背最外层电子数不超过8个的规律。一般地说，最外层8个电子是相对稳定的结构。,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,二、核外电子的排布规律,想一想：钠原子最外层只有1个电子，若达到8个电子的稳定结构，在

11、化学反应中是得7个电子容易还是失去1个电子容易？氯原子最外层有7个电子，若达到8个电子的稳定结构，其趋势如何？,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,随着科技的进步，人们对元素性质和原子结构的认识逐步深入。人们已经知道，原子的核电荷数和核外电子的排布是决定元素周期关系最根本的因素。按核电荷数由小到大的顺序给元素编序号，这个序号叫做该元素的原子序数。 综合以前所学知识可以得到如下关系式： 原子序数核电荷数质子数核外电子数,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,（一）元素周期律,元素原子最外层电子排布呈周期性变化,第一节 走进微观世界原子结构

12、和化学键,三、元素周期律 元素周期表,原子序数为12的元素，即从氢到氦，有一个电子层，电子数从1增加到2，K层电子数为2时是稳定结构。 原子序数为310的元素，即从锂到氖，都有2个电子层，最外层电子从1个递增至8个（稳定结构）。 原子序数为1118的元素，即从钠到氩，都有3个电子层，最外层电子也是从1个递增至8个（稳定结构）。 继续研究18号以后的元素，尽管情况复杂一些，但每隔一定序数，元素会重复出现最外层电子数依次增加并以稀有气体元素结束，然后再次循环。 由此可知，随着原子序数的递增，元素原子最外层电子的排布呈周期性变化。,（一）元素周期律,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期

13、律 元素周期表,（一）元素周期律,元素原子半径呈周期性变化,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,从3Li9F，原子半径由大到小排列；从11Na17Cl，原子半径由大到小排列；从19K35Br、37Rb53I等也如此，也就是说，元素的原子半径随原子序数的递增而呈周期性变化。,元素原子半径呈周期性变化,（一）元素周期律,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,元素主要化合价呈周期性变化,（一）元素周期律,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,元素主要化合价呈周期性变化,从3Li9F、11Na17Cl，元素化合价都是

14、从17（O、F除外）。从4C9F、14Si17Cl，元素负化合价都是由41。也就是说，元素的化合价随着原子序数的递增也呈周期性变化。 以上所述的周期性变化，不是一种简单的重复和重现，它包含着由量变到质变的辩证过程。从大量事实中，我们可以归纳出这样一条规律：元素的性质随着原子序数即核电荷数的递增而呈现周期性的变化，这个规律叫做元素周期律。,（一）元素周期律,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,想一想：你能否总结出39号、1117号元素核外电子排布的规律及与它们自身是金属还是非金属的关系？,（一）元素周期律,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周

15、期表,18691871年间，任彼得堡大学教授的门捷列夫将已经发现的63种化学元素排列成一张元素周期表，横行表示周期，纵列表示族，并且明确指出：“元素以及由元素组成的单质或化合物的性质，周期性地随着它们的原子量而改变。”门捷列夫还大胆修正了一些元素的原子量，改排了一些元素的位置，并在表中留下许多空位，指出这些空位上还有一些没有被发现的元素，同时预言了它们的性质。,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,把电子层数相同而又按原子序数由小到大排列的一系列元素作为表中的一个横行，称为一个周期。元素周期表中有7个横行，也就是7个周期。 周期的序数电子层数,周期

16、表的结构周期,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,周期表的结构周期,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,周期表中，第6周期从57号镧到71号镥共排列有15种元素，它们的电子层结构和性质非常相似，放在周期表的同一格中，总称为镧系元素。第7周期从89号锕到103号铹共有15种元素，它们的电子层结构和性质也非常相似，放在周期表的同一格中，总称为锕系元素。这种排列使周期表的结构紧凑，同时将镧系和锕系元素另列两行附在下方。,周期表的结构周期,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期

17、律 元素周期表,元素周期表有18纵列，划分为16个族（第8、9、10三个纵列为一族）。,周期表的结构族,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,由短周期元素和长周期元素共同构成的族，叫做主族。只由长周期元素构成的族，叫副族。主族和副族分别表示为A、A、A、和B、B、B、。稀有气体元素的原子在通常情况下难以发生化学反应，一般把它的化合价看作0，因而叫零族。所有的副族和第族元素一般统称为过渡元素。,周期表的结构族,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,实践活动：如果你有彩色画笔，请自己画一张元素周期表，然后按

18、区域填上你喜欢的色彩。,周期表的结构,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,同一主族元素，它们的最外层电子数相同，化学性质相似，但由于从上到下电子层数增多，原子半径增大（图1-7），失电子越来越容易，得电子能力逐渐减弱。所以，同一主族，从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。,元素性质的递变规律同主族元素,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,取两只100 mL烧杯，各加入60 mL蒸馏水；切绿豆大小的金属钾和钠，分别放入盛水的烧杯中，观察现象。 通过实验可以明显地看到，钾与水的反应比钠与水的

19、反应剧烈，并且能使生成的气体燃烧，发生轻微爆炸。 本实验证实了在金属性上：KNa。,元素性质的递变规律同主族元素,实验1-1,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,取2支洁净试管，各盛3 mL蒸馏水，在第一支试管里加入少量镁粉，观察现象；然后，加热至沸腾，再观察现象。第二支试管中加入少量铝粉，观察现象；然后加热至沸腾，观察现象。向两支试管中各滴入酚酞两滴，观察现象（钠与水的反应实验1-1已看到，可作对比） 。,元素性质的递变规律同周期元素,实验1-3,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,实验1-4,元

20、素性质的递变规律同周期元素,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,另取两支洁净试管，各盛3 mL稀盐酸，分别加入少许镁粉、铝粉，观察现象。,元素性质的递变规律同周期元素,实验1-5,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,元素性质的递变规律同周期元素,上述实验证实，金属性：NaMgAl。,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,元素性质的递变规律同周期元素,从11Na、12Mg、13Al到17Cl，可以看出：最外层电子数依次增多，原子失电子的能力逐渐减弱，得电子

21、的能力逐渐增强。因此，同周期，从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,上页图中，除氢元素例外，虚线的左侧是金属元素，右侧是非金属元素。左下方是金属性最强的元素，右上方是非金属性最强的元素。最后一个纵列是稀有气体元素。元素的金属性、非金属性并无严格界线，位于分界线附近的元素，往往既表现某些金属性质，又表现某些非金属性质。,（二）元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,（三）元素周期

22、律和元素周期表的意义及作用,元素周期表和元素周期律是一百多年来全世界科学家和科学研究者智慧的结晶，是人类宝贵的科学财富。无论在过去、现在还是将来，元素周期律和元素周期表对化学的研究、工农业生产都具有重要的指导作用。,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,硅（Si）、锗（Ge）位于元素周期表中金属与非金属之间的位置，是很好的半导体材料。又如，通过深入研究，制得了新半导体材料砷化镓，还有新发现的碳纳米管，可代替用硅做的芯片，使芯片体积缩小，性能更加优良。,（三）元素周期律和元素周期表的意义及作用,1寻找半导体材料,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元

23、素周期表,目前农业上应用极广的有机农药和无机农药，多是氯、氟、硫、磷、砷等元素的化合物。而对这一区域的元素做进一步的研究，就能合成高效、低毒、无公害的新型农药。,（三）元素周期律和元素周期表的意义及作用,2新农药的研制与合成,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,将低熔点金属如锡、铅、铍、铜按不同比例配合冶炼，即获得焊锡与保险丝材料。如利用钨（W）、钼（Mo）、钽（Ta）、铌（Nb）等可以炼成耐1 000 以上高温的合金，是制造火箭、导弹、宇宙飞船的优良材料。对这些元素及其周围的元素进行深入研究，就会获得新的合金品种。,（三）元素周期律和元素周期表的意义及作用,3合

24、金材料开发,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,三、元素周期律 元素周期表,想一想：你觉得是先有周期律还是先有周期表？你更愿意先接触周期律还是周期表？,（三）元素周期律和元素周期表的意义及作用,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,物质通常是由分子、原子、离子构成的。原子可以结合成分子，也可以失去电子或得到电子形成带电荷的离子。为什么原子能结合成分子？原子是怎样结合成分子的呢？原子又是怎样形成阴离子和阳离子，阴、阳离子又是怎样构成物质的呢？稀有气体元素的原子为什么不能结合呢？ 化学上把紧密相邻的两个或多个原子（或离子）之间强烈的相互作用，叫化学键，由于不同的物质是由不同的微观粒子

25、构成，微观粒子之间作用的方式和强度也不同，化学键可根据不同微观粒子之间作用的方式和强度的不同，分为三种主要类型：离子键、共价键、金属键。,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,（一）离子键,我们人类生活最密切相关的食盐化学成分是NaCl，是钠离子和氯离子组成的。通过钠在氯气中燃烧生成氯化钠这个实验，证实它们发生之间了化学反应，那么，Na和Cl是怎么结合的？,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,根据钠与氯原子的原子结构可知：钠原子最外层只有1个电子，在化学反应中易于失电子，氯原子最外层有7个电子，易于得电子；当它们反应时，钠原子最外层的1个电子会转移到氯原子最外层上去，

26、分别形成带正电荷的Na和带负电荷的Cl，使各自电子层结构处于一个相对“稳定结构”；而Na和Cl之间通过静电作用就形成了NaCl。这种通过阴、阳离子之间强烈的静电作用形成的化学键叫做离子键。,（一）离子键,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,NaCl的形成过程用示意图表示如下：,（一）离子键,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,通常活泼金属（如钾、钠、钙等）与活泼非金属（如氯、溴、氧等）都能形成离子键。由离子键结合而成的化合物叫做离子化合物，如NaCl、KCl、MgO、CaO、ZnSO4、NaOH等还有绝大多数盐类、碱类、部分金属氧化物都是离子化合物。离子化合物的熔点

27、、沸点较高，质硬而脆。,（一）离子键,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,想一想：CuSO4、KNO3、NH4Cl等盐类都是离子化合物，试写出其阴、阳离子分别是什么。,（一）离子键,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,实践活动：NaCl、Na2CO3是盐类，KOH、Mg(OH)2是碱类，这些物质都是离子化合物。请通过网络或图书馆查阅资料，了解生活中常见的离子化合物，了解离子化合物有什么特点。有兴趣的话，可以进一步了解离子晶体的简单知识。,（一）离子键,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,（二）共价键,酒精是一种有机化合物，化学式为C2H5OH，其中C、

28、H、O之间是共价键结合的；H2O中的两个H和一个O之间也是共价键结合的；最典型的是HCl中的H和Cl之间的共价键。还有一些单质如H2、O2等分子，同样也是共价键结合而成。 由于氢原子仅有一个电子，要满足稀有气体原子的电子层结构，只能两个氢原子各自拿出1个电子，组成共用电子对，这个电子对既能使双方都达到“稳定结构”（氦原子的电子结构），又受两个原子核的共同吸引，使整个氢分子处于相对的稳定状态。,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,在化学上，常用一根短线表示一对共用电子对，因此，氢分子又可表示为HH，氯分子表示为ClCl。 HCl中的氢原子的一个电子，和Cl原子最外层的7个电子中的一

29、个电子共用一对电子，彼此都能成为稳定结构，从而结合成为HCl分子，可表示为HCl。 像这样原子间通过共用电子对形成的化学键，叫共价键。,（二）共价键,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,通常，非金属元素的多原子单质分子和不同非金属元素相互结合而成的化合物分子都是靠共价键结合的。只由共价键结合而成的化合物称为共价化合物，如HCl、NH3、H2O、酒精、甘油等。共价化合物一般硬度小，熔点、沸点较低。,（二）共价键,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,四、化学键,想一想：刚玉（Al2O3）、水晶（SiO2）都是自然界中美丽宝石的主要成分，指出其组成的元素分别是金属元素还是非金属元素，

30、判断分别是什么化合物。,（二）共价键,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,本节小结,1构成原子的粒子间的关系 2核外电子排布遵循的一般规律；原子核外电子的排布和原子最外层电子数与元素化学性质的关系。,一、原子结构,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,本节小结,1元素性质（如原子半径、化合价）随原子序数的递增呈周期性变化是其核外电子排布呈周期性变化的必然结果。 2元素周期表 口诀：三短三长加未完，七主七副记心间。族特殊九元素，零族稀有靠右边；镧系锕系各十五，另排座位表下边。 3周期表中元素性质的递变规律 同一周期元素，随着核电荷数递增（最外层电子数增加），原子半径逐渐减小；元素的金属性减弱，

31、非金属性增强；最高价氧化物的水化物的碱性减弱，酸性增强；气态氢化物的稳定性增强。 同一主族元素，随核电荷数递增（电子层数增加），原子半径逐渐增大；金属性增强，非金属性减弱；最高价氧化物的水化物的碱性增强，酸性减弱；气态氢化物的稳定性减弱。,二、元素周期律和元素周期表,第一节 走进微观世界原子结构和化学键,本节小结,把紧密相邻的两个或多个原子（或离子）之间强烈的相互作用，叫化学键。 化学键包括离子键、共价键、金属键。通常活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物通过离子键结合。非金属元素的原子之间相互结合通常以共价键方式。以离子键结合的化合物称为离子化合物，以共价键结合的化合物称为共价化合物。,三

32、、化学键,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,专家建议，每天清晨喝一杯水有利于健康。假如你喝了一杯360 mL（360 g）的纯水，你知道你喝了多少个水分子吗？你想过这个问题吗？通过本节的学习，可以很容易解决这个问题。,你知道吗？,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,教学目标,1了解微观粒子的数目和宏观物质的质量之间的关系，掌握物质的量及其单位摩尔。 2掌握摩尔质量的概念及有关计算。 3理解溶液物质的量浓度的表示方法，掌握物质的量浓度溶液的配制。 4理解化学反应中各物质之间物质的量的比例关系并运用这种关系进行简单计算。,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,在众多的领域中，人们常用物理量（简称量）和它的单位来描述

33、物体或物质可以定性区别和定量确定的一种属性。例如，某物体的质量是多少千克？某两点间的距离（长度）是多少米？地球自转一周用的时间是多少秒？下表是国际单位制（SI）中的7个基本物理量及其基本单位，我们要了解的就是第7个物理量及其单位。,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,物质是由肉眼看不见，质量非常小的分子、原子或离子构成的。而数目较少的微观粒子又难以进行直接取量（称量或量取）。为了科学研究和应用方便，就需要在可称量的物质与难以直接称量的原子、分子或离子等微观粒子间建立联系。为此，在1971年举行的第14届国际计量大会（CGPM）上决议将物质的量作为基本物理量之一，其基本单位是摩尔。,第二节 宏观与微观

34、的桥梁摩尔,一、物质的量及其单位摩尔,物质的量是国际单位制（SI）中的七个基本物理量之一，其量符号用n表示。 摩尔是表示物质的量（微观粒子的数量集体）的基本单位，1mol任何物质所含粒子的数目与0.012 kg 12C的原子数目相等，其单位符号用mol表示。,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,一、物质的量及其单位摩尔,在使用摩尔时，要指明是原子、分子、离子、电子还是其他粒子，或是这些粒子的特定组合。 例如，n（H2），n（H），n（H）是不同的： n（H2）表示氢分子的物质的量； n（H）表示氢原子的物质的量； n（H）表示氢离子的物质的量； 而n（e-）表示电子的物质的量。B的物质的量应表示为n

35、（B）。,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,一、物质的量及其单位摩尔,指明粒子种类时，可用元素符号、化学式或相应的粒子符号表示，不使用中文名称。如： 1 mol C n（C）1 mol 1 mol H2O n（H2O）1 mol 1 mol Na+ n（Na+）1 mol 1 mol NaCl n（NaCl）1 mol 1 mol e n（e-）1 mol,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,一、物质的量及其单位摩尔,科学实验测得0.012 kg 12C中所含的碳原子数约为6.021023。由摩尔的定义可推出： 1 mol H2中约含有6.021023个H2 1 mol H中约含有6.021023个H

36、1 mol H中约含有6.021023个H+ 1 mol的任何物质所含基本单元数目都等于阿伏加德罗常数之值。阿伏加德罗常数用符号NA表示，通常使用6.021023 mol-1这个近似值。,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,一、物质的量及其单位摩尔,物质的量n、阿伏加德罗常数NA与基本单元数N之间的关系为：,或,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,一、物质的量及其单位摩尔,利用公式可以进行n与N间的计算，以水为例，0.5 mol H2O中含有： N（H2O）n（H2O）NA0.5 mol6.021023 mol-1 3.011023 N（H）n（H）NA20.5 mol6.021023 mol-1 6.0

37、21023 N（O）n（O）NA0.5 mol6.021023 mol-1 3.011023,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,一、物质的量及其单位摩尔,第一，应该注意，物质的量及其单位摩尔仅用于组成物质微观粒子，而不能用来描述宏观物体。 第二，还应知道，在定量分析化学中还用到比摩尔更小的单位毫摩尔，简称“毫摩”，符号为mmol，1 mol =103 mmol。,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,一、物质的量及其单位摩尔,想一想：6.021023个纯铁钉，是1 mol铁钉吗？如果每个铁钉是0.05 g，你知道这些铁钉是多少摩尔吗？其中共含有多少个铁原子？如果不知，请继续下面的学习。,第二节 宏观与微观

38、的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,（一）定义,每摩尔物质的质量就是摩尔质量，用M表示：,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,摩尔质量的基本单位为kgmol，在化学上常用gmol。使用摩尔质量时，也应注明是何种粒子，即用相应的化学式表示。例如，表示H2的摩尔质量为2 gmol，M（H2）2 gmol。,（一）定义,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,（二）摩尔质量与物质式量的关系,根据摩尔的定义，1 mol 12C原子的质量为12 g，即n（12C）1 mol，m（12C）12 g。那么,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,因此，归纳得出：任何物质

39、的摩尔质量都是以g/mol为单位、在数值上等于该物质的相对式量。,（二）摩尔质量与物质式量的关系,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,2 mol H2SO4的质量是多少？,例题1-1,已知：n（H2SO4）2 mol，M（H2SO4）M（H2SO4）g/mol 98 gmol。 求：m（H2SO4）？ 解：由关系式 M（H2SO4） 得 m（H2SO4）n（H2SO4）M（H2SO4） 2 mol 98 g/mol 196 g 答：2 mol H2SO4的质量是196 g。,（二）摩尔质量与物质式量的关系,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,质量为90g的H2O

40、，其物质的量是多少？,例题1-2,已知：M（H2O）M（H2O）g/mol18 g/mol，m（H2O）90 g。 求：n（H2O）？ 解：利用关系式 M（H2O） 得 n（H2O） 5 mol 答：90 g水的物质的量为5 mol。,（二）摩尔质量与物质式量的关系,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,想一想：早晨你喝掉的那杯360 g水是几摩尔水分子？相当于多少个水分子。前面的每个0.05 g共6.021023个铁钉是多少摩尔？相等于多少个铁原子？,（二）摩尔质量与物质式量的关系,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,（三）化学方程式的有关计算,以2H2 O2

41、2H2O方程式为例，不难找出以下关系： 2H2 O2 2H2O 化学计量数比 2 1 2 分子个数比 2 1 2 同时扩大NA倍 2NA NA 2NA 即物质的量比 2 mol 1 mol 2 mol 质量比 4 g 32 g 36 g 从以上关系中可知：反应中各种物质的物质的量比等于其化学计量关系。显然，在化学方程式的计算中，运用物质的量往往更加方便。,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,完全分解0.4 mol KClO3，可制得多少摩尔氧气？,例题1-3,解：运用化学方程式计算的解题步骤： 1. 设未知数 设制得O2的物质的量为n（O2） 2. 正确写出化学方程式 2KCl

42、O3 2KCl3O2 3. 找出量的关系 2 mol 3 mol 0.4 mol n（O2） 4. 建立比例关系 2 mol3 mol0.4 moln（O2） 5.解出未知数 n（O2）0.6 mol 答：可制得0.6 mol 氧气。,（三）化学方程式的有关计算,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,二、摩尔质量及其计算,运用化学方程式进行计算时，应注意以下几点： 1. 遵循质量守恒定律（化学方程式必须配平）。 2. 列比例式时，必须注意“左右关系相当，上下单位一致”。 3. 运用于方程中的量必须是纯物质的量（如是不纯物质的量，应换算为纯物质的量）。,（三）化学方程式的有关计算,溶质的物质的量（mol

43、） 溶液体积（L）,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,三、物质的量浓度,物质的量浓度是以单位体积的溶液中所含溶质的物质的量来表示的溶液组成。符号为cB，常用单位mol/L等，其数学表达式为：,物质的量浓度（mol/L）,公式为,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,例如，在1 L溶液中含有3 mol NaOH，NaOH的物质的量浓度为,三、物质的量浓度,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,将49 g H2SO4溶于水中，配成0.2 L的溶液，计算H2SO4溶液的物质的量浓度。,例题1-4,解题的步骤是：,三、物质的量浓度,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,将 49 g H2SO4溶于水中，配成0.2 L的溶液，计算

44、H2SO4溶液的物质的量浓度。,例题1-4,三、物质的量浓度,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,配制0.5 mol/L Na2CO3溶液200 mL，需用Na2CO3多少克？,例题1-5,解：已知c0.5 mol/L，V200 mL0.2 L 则 n（Na2CO3）cV 0.5 mol/L0.2 L 0.1 mol m（Na2CO3）n（Na2CO3）M（Na2CO3） 0.1 mol106 g/ mol 10.6 g 答：配制0.5 mol/L Na2CO3溶液200 mL需用Na2CO3 10.6 g。,三、物质的量浓度,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,将25 mL 2 mol/L的硫酸稀释到0

45、.1 mol/L的稀硫酸时，该溶液的体积应是多少？,例题1-6,注意，对于稀释问题，抓住关键点：溶液稀释前后，溶质的物质的量不变。 即 n（浓）n（稀） 或 c（稀）V（稀）c（浓）V（浓） c1V1c2V2,三、物质的量浓度,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,将25 mL 2 mol/L的硫酸稀释到0.1 mol/L的稀硫酸时，该溶液的体积应是多少？,例题1-6,解：已知c（浓）2 mol/L，V（浓）25 mL0.025 L，c（稀）0.1 mol/L。则 n （浓）n（稀） c（浓）V（浓）c（稀）V（稀） V（稀） 0.5 L 500 mL 答：该稀硫酸的体积应是500 mL。,c（浓）V

46、（浓） 2 mol/L0.025 L c（稀） 0.1 mol/L,三、物质的量浓度,第二节 宏观与微观的桥梁摩尔,本节小结,物质的量是“一座桥梁”，它把物质微观粒子与可称量的物质联系起来，通过它可实现与其他各物理量之间的换算。因而在科学实验和生产中被普遍运用。 物质的量与其他物理量之间的关系如右图：,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,那些废塑料袋，不可降解的一次性饭盒、杯、碗等塑料制品散落在城市、旅游区和河流水面等处，给环境造成很大的污染。常用的聚乙烯等塑料原料是人工合成的高分子化合物，分子结构非常稳定，很难被自然界的光和热降解，并且自然界几乎没有能够消化塑料的细菌和酶，

47、难以对其生物降解，所以塑料埋在土壤里可能会二三百年不腐烂，这就是“白色污染”。塑料降解速率慢就是化学反应速率缓慢。人们总是希望选择最佳反应条件，以加快或减缓某些化学反应。,你知道吗？,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,教学目标,1. 了解化学反应速率及其表示法。 2. 了解温度、浓度、压力和催化剂对化学反应速率的影响。 3. 了解吸热反应和放热反应、可逆反应和化学平衡。 4. 了解影响化学平衡移动的因素。,在日常生活中，很多反应发生的有快有慢，如燃放烟花爆竹、照相底片感光在瞬间完成；石油和煤炭的形成需要非常缓慢的过程。这说明不同的化学反应具有不同的反应速率。我们希望食品、药

48、品的保质期延长，金属锈蚀、塑料老化变得缓慢，又希望合成的一些化工产品能加速完成，转化的程度提高，这些都需要了解化学反应的速率和进程的知识。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,在一定条件下，衡量化学反应进行快慢程度的物理量，称做化学反应速率，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。浓度的单位常用mol/L，化学反应速率的单位常用mol/（Lmin）或mol/（Ls）。 例如，某化学反应的某一反应物的最初浓度为2 mol/L，经过10 min后，它的浓度变成了1.8 mol/L，这就是说，该反应物的浓度减少了0.2 mol/L，则此

49、化学反应的平均速率为0.02 mol/（Lmin）。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,化学反应速率的大小首先决定于反应物的本性。例如，在室温下金属钾和水能剧烈反应，而金属铁和水的反应就相当缓慢。此外，化学反应速率还与反应物的浓度、温度和催化剂等外界条件有关。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,取a、b两支试管，在a管中加入0.1 mol/L Na2S2O3（硫代硫酸钠）溶液4 mL，在b管中加入0.1 mol/L Na2S2O3溶液2 mL及H2O 2 mL。另取2支试管分别注入0.1 mol/L H2SO4溶液4 mL，然

50、后分别将H2SO4溶液同时倾入上面盛有Na2S2O3的2支试管中，振荡试管。,（一）浓度的影响,实验1-6,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,通过实验可以看到：浓度较大的a试管中，首先析出硫而变浑浊。 Na2S2O3 + H2SO4 Na2SO4 + S+ SO2+ H2O 大量实验表明：当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以加快反应速率。如木炭在纯氧中的燃烧速率比在空气中燃烧快就证实了这一结论。 对于有气体参加的反应，在一定条件下，压强增大，气体体积缩小，从而单位体积内分子数目增多，可以视为浓度增大，化学反应速率加快。,第三节 物质变化的速率

51、和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（一）浓度的影响,取a、b两支试管，分别加入0.05 mol/L Na2S2O3溶液4 mL，另取2支试管，分别注入0.1 mol/L H2SO4溶液4 mL，然后将1支盛有Na2S2O3溶液的试管和1支盛H2SO4溶液的试管组成一组，即4支试管组成两组。 将第一组的试管插入冷水中，另一组试管插入60 左右的热水中，2 min后同时分别将两组试管里的溶液混合。 通过实验可以看到：插在热水中的两种溶液混合后首先变浑浊。,实验1-7,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（一）浓度的影响,温度对

52、反应速率有显著的影响，且影响比较复杂。多数化学反应随温度升高，化学反应速率增大。一般有这样的规律：温度每升高10 K，反应速率约增大24倍。 当其他条件不变时，升高温度可以增大反应速率；降低温度，可以减小反应速率。如食物在高温下变质速率加快，而在冰箱里，变质的速率变慢。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（一）浓度的影响,（三）催化剂的影响,取1支试管，加入5 mL 1% H2O2（过氧化氢）溶液，观察。然后取玻璃棒1支，用水润湿一端，蘸取少量的MnO2粉末伸入试管中，再观察。,实验1-8,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一

53、、化学反应速率及影响因素,通过实验可以看到：H2O2溶液遇到MnO2后反应剧烈进行，有大量的气体产生；用带有火星的木条试验，可知产生的气体是氧气。,2H2O2 2H2O + O2,MnO2,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,催化剂是一种能改变其他物质所进行的化学反应速率，而本身的组成和质量在反应前后保持不变的物质。多数催化剂是能加快化学反应速率的。但催化剂的催化作用是有选择性的，如合成氨工业中，采用铁触媒，加快了氨的合成速率。某种催化剂只能对某些特定的反应有催化作用，而对其他反应则不起作用。生物体内进行的各种生物化学反应，都是

54、在酶（也称生物催化剂）的作用下进行的。如淀粉酶能促进淀粉水解，蛋白酶能促进蛋白质水解，脂肪酶能促进分解油脂。酵母片是一种多酶片，消化不良时食用酵母片，可以帮助人们消化食物，解除病痛。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,影响化学反应速率的因素，除了浓度、温度、压强、催化剂以外，还有反应物表面积大小、溶剂介质，紫外线、光、超声波、扩散速率等。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,实践活动：在日常生活中，蒸馒头时加入酵母是为了加快“发面”过程，而铁窗刷上漆除为美观外，

55、还能减缓铁生锈的过程。观察生活中的一些物质变化的现象，通过查阅资料了解改变这些物质变化快慢的方法。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,一、化学反应速率及影响因素,（三）催化剂的影响,二、化学平衡及影响因素,（一）可逆反应与不可逆反应,有一些化学反应一旦发生就能不断进行，反应物几乎全部转变成生成物，我们认为这些只能向一个方向单向进行的反应是不可逆反应。如氯酸钾的分解、火药爆炸、金属锈蚀、岩石风化、石油形成、橡胶老化、人类衰老，这些都是不可逆反应。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,但是大多数化学反应都具有或多或少的可逆性。在同一条件

56、下，反应物能转变成生成物，同时生成物也可以转变成反应物，这些能同时向两个相反方向进行的化学反应是可逆反应。化学方程式中常用“ ”可逆符号代替“ ”。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,（一）可逆反应与不可逆反应,二、化学平衡及影响因素,氮气和氢气化合生成氨气的反应就是可逆反应, 其中从左向右的反应为正反应，从右向左的反应称逆反应。,N23H2 2NH3,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,（一）可逆反应与不可逆反应,二、化学平衡及影响因素,（二）化学平衡,对于合成氨反应，反应开始时，由于反应物N2、H2浓度大，正反应速率较大；但当生成物NH3生成后，就产生

57、了逆反应。开始时逆反应速率最小，随着反应的进行，N2、H2正反应的速率也随之减小，NH3浓度逐渐增大，逆反应速率也随之增大。当反应进行到一定程度时，正反应速率必然和逆反应速率相等。这时，只要外界条件不变，N2、H2浓度和NH3浓度达到不再随时间而改变的状态，这时反应所处的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,化学平衡的特点是：“等”、“定”、“动”、“变”。即在一定条件下，密闭体系中进行的可逆反应，才能建立化学平衡，化学反应的正、逆反应速率相等（v正= v逆），各成分的浓度不再随时间改变，但是此时的化学平衡是动态平

58、衡，当外界条件改变时，原平衡被破坏，可逆反应将在新条件下，建立新的化学平衡，这个过程称做化学平衡的移动。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,（二）化学平衡,二、化学平衡及影响因素,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,（二）化学平衡,二、化学平衡及影响因素,化学平衡是在一定条件下建立的，是一种相对的、动态的、暂时的平衡状态，一旦外界条件如浓度、压强、温度等改变，化学平衡状态也会改变。,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,（三）影响化学平衡的因素,在一定的化学平衡体系中，当其他条件不变，若增加反应物（或减少生成物）浓度，平衡向正反应方向移动；若增加生成物（或减少反应物）浓度，平衡向逆反应方向移动。,浓度的影响,第三节 物质变化的速率和进度 化学反应速率和化学平衡,二、化学平衡及影响因素,（三）影响化学平衡的因素,在三氯化铁和硫氰酸钾的反应平衡中，加入FeCl3或KSCN后，溶液的红色变深，即生成物K3Fe