化學(xué)基本概念與基本計算課件

1、第一章 化學(xué)基本概念與基本計算第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(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)計算 一、無機(jī)物的分類 物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)是化工生產(chǎn)和實(shí)驗的基礎(chǔ)。通過回顧物質(zhì)的組成和分類，我們可以學(xué)習(xí)各類物質(zhì)的性質(zhì)。本節(jié)只復(fù)習(xí)簡單的無機(jī)物，并在以后的章節(jié)中將系統(tǒng)介紹各族元素。無機(jī)物的分類如圖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。 (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，它們的活動性順序如下:第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(yīng)下一頁 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)的分類及相互反應(yīng)下一頁上一頁第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(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。 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上一頁第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(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。下一頁上一頁 (2)酸。 在水溶液中，電離時生成的陽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:下一頁上一頁第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(yīng) (3)堿。在水溶液中，電離時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。下一頁上一頁第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(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: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:下一頁上一頁第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(yīng)下一頁上一頁第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(yīng) 堿式鹽。除金屬等陽離子和酸根以外，還含有一個或幾個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離子和一種陰離子。在溶于水后，復(fù)鹽能電離出簡單鹽所具有的離子，例如硫酸鋁鉀即明礬KAl(SO4)412H20等，它的電離方程為:二、無機(jī)反應(yīng)類型 1.無機(jī)反應(yīng)按形式分類 無機(jī)物的反應(yīng)按形式分類有以下4種類型。 (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)的分類及相互反應(yīng)下一頁上一頁 (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)物中有無氣體、沉淀或弱電解質(zhì)(如水)生成，第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(yīng)下一頁上一頁來判斷是否發(fā)生。 2.無機(jī)反應(yīng)根據(jù)本質(zhì)分類(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(氧化數(shù))在反應(yīng)前后沒有變化的反應(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(氧化數(shù))在反應(yīng)前后發(fā)生變化的反應(yīng)。 無機(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);下一頁上一頁第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(yīng)所有

8、的復(fù)分解反應(yīng)都是非氧化還原反應(yīng)。三、無機(jī)物之間的關(guān)系無機(jī)物之間的關(guān)系如圖1-2所示。返 回上一頁第一節(jié) 物質(zhì)的分類及相互反應(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，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)，符號為NA，通常用6.021023mol一這個近似值。下一頁第二節(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)計算下一頁上一頁(分子)的質(zhì)量，并在數(shù)值上等于相對原子質(zhì)量或相對分子質(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上一頁第二節(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; 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)的量來表示的溶液濃度，被稱為物質(zhì)的量濃度，簡稱濃度。下一頁上一頁第二節(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 5.與物質(zhì)的量有關(guān)的計算 (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)計算下一頁上一頁 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)計算下一頁上一頁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，首先計算1L(即1 000 mL)溶液中溶質(zhì)下一頁上一頁第二節(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。下一頁上一頁第二節(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;下一頁上一頁第二節(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)驗室常用的65%的稀硝酸的密度為1. 4 g/mL。計算該溶液中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;需要這種下一頁上一頁第二節(jié) 物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量和氣體摩爾體積及有關(guān)計算濃硝酸20.8 mL (5)有關(guān)化學(xué)方程式的計算。 【例1

15、-5在滴定一未知濃度的鹽酸時，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:下一頁上一頁下一頁第二節(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)計算二、有關(guān)離子方程式的計算 1.離子方程式類型 離子間通常能發(fā)生4種類型的反應(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)離子方程式的計算 【例1-6】在40 mL 0.10 mol/L BaCI2溶液中，加入過量0. 10 mol/L H2SO4溶液，使之沉淀完全。將反應(yīng)后的混合物過濾，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。計算加入的過量的H2SO4溶液的體積。下一頁上一頁 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+沒參與離子反應(yīng)。溶液中的H+都與NaOH溶液中的OH