化學(xué)基本概念與基本計(jì)算課件

1、第一章 化學(xué)基本概念與基本計(jì)算第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算 一、無(wú)機(jī)物的分類(lèi) 物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。通過(guò)回顧物質(zhì)的組成和分類(lèi)，我們可以學(xué)習(xí)各類(lèi)物質(zhì)的性質(zhì)。本節(jié)只復(fù)習(xí)簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，并在以后的章節(jié)中將系統(tǒng)介紹各族元素。無(wú)機(jī)物的分類(lèi)如圖1-1所示。 1.單質(zhì) 由同種元素組成的純凈物叫單質(zhì)。例如氫氣(H2)、汞(Hg)、石墨(C)等都屬于單質(zhì)。單質(zhì)可分為以下幾類(lèi)。 (1)金屬。 由金屬元素組成的單質(zhì)叫金屬。各種金屬的活潑性不相同，它們的活動(dòng)性順序如下:第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)下一頁(yè) 氣體:氫氣(H2)、氧氣(O2)、氮?dú)?N2)

2、、氯氣(Cl2 ) 、臭氧O3)等。 固體:石墨(C)、硫(S)、碘( I2)等。 液體:嗅(Br2)等。 (3)稀有氣體。 稀有氣體有氦(He) 、氖(Ne)、氫( Ar)、氫 Kr)、氛(Xe、氛(Rn) 2.化合物第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)下一頁(yè)上一頁(yè)第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng) 由不同種元素組成的純凈物叫化合物。例如水(H20)、二氧化碳(CO2) ,鹽酸(HCl) ,氫氧化鈉(NaOH) ,碳酸鈣(CaC03)等。 (1)氧化物。 由氧元素和另一種元素組成的化合物叫作氧化物，例如氧化鎂(Mg0)、三氧化硫(S03)等。根據(jù)性質(zhì)可將氧化物分為以下幾類(lèi)。 酸性氧化物。能與堿起反應(yīng)，生成

3、鹽和水的氧化物叫作酸性氧化物。例如，二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水: 非金屬氧化物大多數(shù)是酸性氧化物。 堿性氧化物。能與酸反應(yīng)，只生成鹽和水的氧化物叫作下一頁(yè)上一頁(yè)第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)堿性氧化物。例如，氧化鈣與硫酸反應(yīng)生成硫酸鈣和水:金屬氧化物大多數(shù)是堿性氧化物。 兩性氧化物。既能跟酸反應(yīng)生成鹽和水，又能跟堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物叫作兩性氧化物。例如: 不成鹽氧化物。既不能跟酸反應(yīng)生成鹽和水，又不能跟堿反應(yīng)生成鹽和水的氧化物叫不成鹽氧化物，例如CO , NO等。下一頁(yè)上一頁(yè) (2)酸。 在水溶液中，電離時(shí)生成的陽(yáng)離子全部是氫離子的化合物叫作酸。根據(jù)酸的電離程度，可將酸分為強(qiáng)酸和弱

4、酸。 強(qiáng)酸。在水溶液中完全電離的酸是強(qiáng)酸，例如H2SO4 , HN03, HCl等。H2SO4與HNO3的電離方程為 弱酸。在水溶液中，部分電離的酸叫作弱酸，例如CH3 COOH , HClO ,H2CO3等。部分弱酸的電離方程式為:下一頁(yè)上一頁(yè)第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng) (3)堿。在水溶液中，電離時(shí)生成的陰離子全部是氫氧根離子的化合物叫作堿。 強(qiáng)堿。在水溶液中完全電離的堿是強(qiáng)堿，例如NaOH, KOH, Ba(OH)2等。部分強(qiáng)堿的電離方程式為: 弱堿。在水溶液中部分電離的堿是弱堿，例如弱堿NH3H2O的電離方程為: (4)鹽。下一頁(yè)上一頁(yè)第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)由金屬離子或NHQ等離

5、子和酸根離子組成的化合物叫作鹽。 正鹽。既不含可以電離的氫離子，又不含氫氧根的鹽叫作正鹽?；蛘哒f(shuō):正鹽是酸跟堿完全中和的產(chǎn)物，例如Na2C03、K2SO4等。Na2C03的電離方程式為: 酸式鹽。由金屬等陽(yáng)離子和含有可以電離的氫離子的酸根所組成的鹽叫作酸式鹽。例如碳酸氫鈉(NaHCO3)、硫酸氫鈉(NaHS04) ,磷酸一氫鈣(CaHP04)等。相關(guān)的電離方程式為:下一頁(yè)上一頁(yè)第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)下一頁(yè)上一頁(yè)第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng) 堿式鹽。除金屬等陽(yáng)離子和酸根以外，還含有一個(gè)或幾個(gè)氫氧根的鹽叫作堿式鹽。例如堿式碳酸銅Cu2(OH)2C03上堿式氯化鎂Mg(OH)Cl等。 復(fù)鹽。由

6、兩種或兩種以上的簡(jiǎn)單鹽所組成的化合物叫作復(fù)鹽。復(fù)鹽通常含有兩種或兩種以上陽(yáng)離子和一種陰離子。在溶于水后，復(fù)鹽能電離出簡(jiǎn)單鹽所具有的離子，例如硫酸鋁鉀即明礬KAl(SO4)412H20等，它的電離方程為:二、無(wú)機(jī)反應(yīng)類(lèi)型 1.無(wú)機(jī)反應(yīng)按形式分類(lèi) 無(wú)機(jī)物的反應(yīng)按形式分類(lèi)有以下4種類(lèi)型。 (1)化合反應(yīng)。由兩種或兩種以上的物質(zhì)生成另一種物質(zhì)的反應(yīng)叫作化合反應(yīng)。例如: (2)分解反應(yīng)。由一種物質(zhì)生成兩種或兩種以上其他物質(zhì)的反應(yīng)叫作分解反應(yīng)。例如:第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)下一頁(yè)上一頁(yè) (3)置換反應(yīng)。由一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)叫作置換反應(yīng)。例如: (4)復(fù)分解反應(yīng)

7、。由兩種化合物互相交換成分，生成另外兩種化合物的反應(yīng)叫作復(fù)分解反應(yīng)。例如: 復(fù)分解反應(yīng)以產(chǎn)物中有無(wú)氣體、沉淀或弱電解質(zhì)(如水)生成，第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)下一頁(yè)上一頁(yè)來(lái)判斷是否發(fā)生。 2.無(wú)機(jī)反應(yīng)根據(jù)本質(zhì)分類(lèi)(1)非氧化還原反應(yīng)。 非氧化還原反應(yīng)為:在參加反應(yīng)的各物質(zhì)中，元素的化合價(jià)(氧化數(shù))在反應(yīng)前后沒(méi)有變化的反應(yīng)。 (2)氧化還原反應(yīng)。 氧化還原反應(yīng)為:在參加反應(yīng)的各物質(zhì)中，元素的化合價(jià)(氧化數(shù))在反應(yīng)前后發(fā)生變化的反應(yīng)。 無(wú)機(jī)反應(yīng)的形式和本質(zhì)的關(guān)系為:所有的置換反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng);有單質(zhì)參加或生成的化合反應(yīng)、分解反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng);下一頁(yè)上一頁(yè)第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)所有

8、的復(fù)分解反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)。三、無(wú)機(jī)物之間的關(guān)系無(wú)機(jī)物之間的關(guān)系如圖1-2所示。返 回上一頁(yè)第一節(jié) 物質(zhì)的分類(lèi)及相互反應(yīng)一、基本概念 1.摩爾 摩爾是表示物質(zhì)的量的單位。若某物質(zhì)含有6.021023個(gè)某種微粒(微?？梢允欠肿?、原子、離子、電子以及其他基本粒子中的某一種)，則該物質(zhì)的物質(zhì)的量就是1 mol。在使用摩爾時(shí)，必須指明是何種微粒。 1mol任何粒子所含有的粒子數(shù)叫作阿伏伽德羅常數(shù)，符號(hào)為NA，通常用6.021023mol一這個(gè)近似值。下一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算式中n物質(zhì)的量，單位為摩爾(mol) ; N物質(zhì)所含的微粒數(shù); Na阿伏伽德羅常數(shù)，單位為mo

9、l-1，取0. 012kg12C所含的碳原子數(shù)， 數(shù)值是NA=(6.02213760. 000003 6)x 1023mol-1，近似值為 6. 02 x 1023 mol-1。 2.摩爾質(zhì)量 1 mol物質(zhì)的質(zhì)量被稱(chēng)為摩爾質(zhì)量。如果某種物質(zhì)是由原子(分子)組成的，那么這種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量就是6.02 x 1023個(gè)原子第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算下一頁(yè)上一頁(yè)(分子)的質(zhì)量，并在數(shù)值上等于相對(duì)原子質(zhì)量或相對(duì)分子質(zhì)量，單位為g/mol或kg/mol。例如:Na的摩爾質(zhì)量為23 g/mol , NaCl的摩爾質(zhì)量為58. 5 g/mol, SO4-2的摩爾質(zhì)量為96 g/mol

10、 物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量的關(guān)系為: 式中 n物質(zhì)的量，單位為摩爾(mol) ; m物質(zhì)的質(zhì)量，單位為g, kg; M物質(zhì)的摩爾質(zhì)量，單位為g/mol或kg/mol 3.氣體的摩爾體積下一頁(yè)上一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(0, 1.01 x 105Pa)下，1 mol任何氣體所占的體積都約為22. 4 L，叫作標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)氣體的摩爾體積，記為22.4 L/mol。物質(zhì)的量與摩爾體積的關(guān)系為:式中 n物質(zhì)的量，單位為摩爾mol ; V在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的體積，單位為L(zhǎng); Vm在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的摩爾體積，Vm= 22. 4 L/mol 4.物質(zhì)的量濃度 用1L溶液中所含

11、溶質(zhì)的物質(zhì)的量來(lái)表示的溶液濃度，被稱(chēng)為物質(zhì)的量濃度，簡(jiǎn)稱(chēng)濃度。下一頁(yè)上一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度用cB表示，單位是mol/L，并表示為:式中cB溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度，單位為mol/ L ; nB溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為mol ; V-溶液的體積，單位為L(zhǎng) 5.與物質(zhì)的量有關(guān)的計(jì)算 (1)已知溶液的體積、溶質(zhì)的質(zhì)量，求溶液的物質(zhì)的量濃度。 【例1-1】用28g KOH配成250mL溶液，求溶液的物質(zhì)的量濃度。第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算下一頁(yè)上一頁(yè) 解:溶質(zhì)KOH的物質(zhì)的量為:KOH溶液的濃度為:答:該溶液的KOH濃度為2 m

12、ol/L(2)已知溶液的物質(zhì)的量濃度，求在一定體積的溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量。【例1-2】配制500 mL 0. 4 mol/L NaOH溶液，需要NaOH的質(zhì)量是多少?解:在500 mL 0. 4 mol/L NaOH溶液中，NaOH的物質(zhì)的量為:第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算下一頁(yè)上一頁(yè)0.2 mol NaOH的質(zhì)量為:答:需要8 g NaOH(3)溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w與溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度cB的換算。兩種濃度換算的依據(jù)是，首先計(jì)算1L(即1 000 mL)溶液中溶質(zhì)下一頁(yè)上一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算

13、的質(zhì)量，再用質(zhì)量除以摩爾質(zhì)量得到溶質(zhì)的物質(zhì)的量，最后除以溶液的體積(1L)。即:式中cB溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，單位為mol/L ; MB溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，單位為g/mol w溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù); P溶液的密度，單位為g/mL 【例1-3】已知H2SO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35%，密度為1. 24 g/mL，求H2SO4的物質(zhì)的量濃度。下一頁(yè)上一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算 解:1 L H2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度為: 答:該H2SO4的物質(zhì)的量濃度為4.4 mol/L (4)一定物質(zhì)的量濃度溶液的稀釋。 在稀釋前后溶液的體積變化，但溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變。前后關(guān)系可表示為:式中c1稀

14、釋前溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，單位為mol/ L ; V1稀釋前溶液的體積，單位為L(zhǎng);下一頁(yè)上一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算 c2稀釋后溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，單位為mol/ L ; V2稀釋后溶液的體積，單位是L 【例1 -4】實(shí)驗(yàn)室常用的65%的稀硝酸的密度為1. 4 g/mL。計(jì)算該溶液中HN03的物質(zhì)的量濃度。若要配制3 mol/L的稀硝酸100 mL，則需要多少體積的這種濃硝酸?解： 答:該溶液中HN03的物質(zhì)的量濃度為14.44 mol/L;需要這種下一頁(yè)上一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算濃硝酸20.8 mL (5)有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算。 【例1

15、-5在滴定一未知濃度的鹽酸時(shí)，22.5 mL該鹽酸溶液與0. 2385 g純Na2C03恰好完全反應(yīng)后，溶液的體積不變。求鹽酸的物質(zhì)的量濃度。 解:0.2385;純Na2C03的物質(zhì)的量為:根據(jù)反應(yīng)方程式:下一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算該鹽酸的物質(zhì)的量濃度為:答:該鹽酸的物質(zhì)的量濃度為0. 2mol/L上一頁(yè)第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計(jì)算二、有關(guān)離子方程式的計(jì)算 1.離子方程式類(lèi)型 離子間通常能發(fā)生4種類(lèi)型的反應(yīng)，如表1-1所示。能相互反應(yīng)的離子不能大量共存。 2.有關(guān)離子方程式的計(jì)算 【例1-6】在40 mL 0.10 mol/L BaCI2溶液中，加入過(guò)量0. 10 mol/L H2SO4溶液，使之沉淀完全。將反應(yīng)后的混合物過(guò)濾，取濾液的一半，在濾液中加入25 mL 0. 20 mol/L NaOH溶液恰好呈中性。計(jì)算加入的過(guò)量的H2SO4溶液的體積。下一頁(yè)上一頁(yè) 解:從BaCl2溶液與H2SO4溶液反應(yīng)的離子方程式:可知，在H2SO4溶液中H+沒(méi)參與離子反應(yīng)。溶液中的H+都與NaOH溶液中的OH