第一章化学基础

1第一章化学基础第一节基本概念1-1物质的质量守恒定律和能量守恒定律是什么?不论是物理变化还是化学变化，实质上是分子或原子重新排列和组合，其质量是守恒的，这个定律叫质量守恒定律。能量既不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式转化成另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，而能的总量保持不变，这个规律叫能量守恒定律。1-2物质是怎样分类的？混合物有机物物质金属（如铁Fe）纯净物单质非金属（如硫S）稀有气体（如氩气Ar）酸性氧化物(如CO2)无机物氧化物碱性氧化物（如CaO）两性氧化物（如Al2O3）含氧酸(如硫酸H2SO4)酸化合物无氧酸（如盐酸HCl）可溶性碱（如NaOH）碱不可溶性碱(如Fe(OH)3)正盐（如Na2CO3）盐酸式盐（如NaHCO3）碱式盐(如Cu(OH)2CO3)1-3物质是由什么组成的?2（1）分子保持某物质一切化学性质的最小粒子叫做该物质的分子。（2）原子物质在化学变化中的最小微粒叫原子。原子是由原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子组成的，每一个电子带有一个单位的负电荷。原子核是由质子和中子组成的。（3）元素元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称。由同一种元素组成的物质叫做单质；由不同种元素组成的物质叫化合物。1-4原子量、分子量、摩尔和气体摩尔体积是怎样定义的？（1）原子量在化学里规定：把12C的原子量定为12，任一元素的原子量是该元素的原子相对于12C碳原子的重量。（2）分子量分子量是组成分子的所有原子的原子量总和。一般由分子式可计算出物质分子的分子量。（3）摩尔任何物质中，只要含有6.02×1023个微粒（分子、原子、离子、电子等），这种物质的量叫做1摩尔。摩尔是化学上一个常用的基本物质量的单位，它是以微粒数量表示物质的量。摩尔以mol表示。1摩尔物质的质量叫做摩尔质量，单位是克/摩尔（g/mol）。物质的质量（g）物质的摩尔数（mol）═————————————物质的摩尔质量（g·mol-1）3（4）气体摩尔体积在标准状况下（温度为273.15K和压力为1.0133×105Pa，即0℃和1atm），1mol任何气体所占的体积都约为22.4L，这个体积叫做气体的标准摩尔体积。1-5体积和密度是如何定义的？（1）体积是物体占有空间的大小。体积的单位是立方米（m3）或其导出单位升（L，1L=10-3m3），毫升（mL）等。（2）密度是单位体积中含有物质的质量。密度是物质的一种物理性质。物质的密度与温度、压强有关，尤其是气体的密度，与温度、压强的关系更大。密度的单位是千克每立方米（kg·m-3）及克每立方厘米（g·cm-3）,也可用克每升（g·L-1）表示。1-6什么是温度和压强?（1）温度是表示物体冷热程度的物理量。温度的单位：摄氏度（℃）和热力学温度（K）。OK的温度称为绝对零度，它等于-273.15℃。水的凝固点的热力学温度是273.15K。（2）物体单位面积上受力的大小叫压强，记作P。压强的单位是帕斯卡（Pa）。1Pa═1N·m-2。工厂中常把压强称为压力，常把压力表上的读数称为表压力。它是以当地的大气压为零起算的压力。表压力与当地的大气压之和叫做绝对压力。绝对压力═表压力+当地大气压力（通常为101.3kPa）当测量的压力低于101.325kPa时，就需用真空压力表。从真空压力表上读出来的数称为真空度。真空度═大气压力－绝对压力绝对压力═大气压力－真空度1-7气体的基本定律是什么?4（1）气体的体积与压力的关系-----波义耳定律在一定温度下，一定量的气体体积与压强的乘积是一常数。即PV═C（C为常数）（2）气体的体积与温度的关系-----盖·吕萨克定律一定量的气体，在压力不变的情况下，气体的体积与热力学温度成正比。即V═KT（K为常数）。（3）气体的体积与其分子数的关系-----阿佛加德罗定律在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子数。即在温度、压强一定时，气体的体积与气体的摩尔数成正比。V1n1即——═——V2n2以上三个气体定律只能适用于低压下的气体。（4）理想气体状态方程从气体基本定律出发，可以导出理想气体的压强、体积、温度和摩尔数之间的关系式，即理想气体状态方程式。公式：PV═nRT其中：P、V、T---为理想气体的压强、体积和温度；n---为理想气体的摩尔数；R---为摩尔气体常数(R═8.31Pa·m3·mol-1·K-1)适用条件：压力不太高，温度不太低（与室温相比）1-8试述混合气体的摩尔分数（Y）、分压及分压定律？（1）若混合气体中有两种气体物质，其量分别为n1、n2，则混合气体物质的量为n═n1+n2，其中每种气体物质的量与混合气体的物质的量之比叫做摩尔分数。以Y1、Y2表示，则n1n2niY1═——Y2═——Yi═——5nnn并有Y1+Y2+Y3+……+Yi═1的关系。（2）混合气体的分压及分压定律混合气体中，某组分气体所产生的压力称为该组分气体的分压：它等于该组分气体单独占有与混合气体相同体积、相同温度时的压力。分压定律：混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。分压定律的数学表达式：P═P1+P2+P3+……+Pi即Pi═YiP在混合气体中，组分i的分压Pi与混合气体总压P之比，在数值上等于该组分i在混合气体中的体积分数，也等于摩尔分数。1-9化学键的定义是什么?化学上把分子或晶体中微粒（原子、离子或电子）间的强烈吸引作用叫做化学键。化学键可分为离子键、共价键和金属键。1-10什么是元素周期律和元素周期表？元素及其化合物的性质，都是随着元素原子序数的递增而呈现周期性的变化，这就叫元素周期律。把已发现的全部元素，按照原子序数的递增顺序周期性排成一个总表，这就叫元素周期表，元素周期表是元素周期律的具体表现形式。1-11什么是分子式和化学方程式？（1）分子式是用元素符号来表示物质分子组成的式子。例如：氨NH3；硫酸铵（NH4）2SO4；二氧化碳CO2；硫化氢H2S；盐酸（氯化氢）HCl；碳酸钾K2CO3；甲醇CH3OH；纯碱（碳酸钠）Na2CO3；尿素（碳酰二胺）CO（NH2）2；醋酸（乙酸）6CH3COOH；NHD（聚乙二醇二甲醚）CH3[OCH2CH2]nOCH3；糖醛（呋喃甲醛CHO（2）化学方程式用分子式来表示化学反应的式子叫化学方程式。例如：燃烧C+O2════════CO2↑FeN2+3H22NH3500℃、30MPaCH4+2O2═CO2+2H2ONa2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑1-12溶液的定义是什么?一种（或几种）物质分散到另一种物质里，形成均匀的、稳定的混合物叫做溶液。被溶解的物质叫做溶质。能溶解其他物质的物质叫溶剂。1-13什么叫溶解和结晶?在一定温度下，当一个可溶性固体投入水中，固体表面的粒子（分子、离子），在水分子的作用下而离开固体表面进入溶剂中，通过扩散作用，均匀地分散在溶剂中而形成溶液的过程，叫做溶解。与此同时，溶液中的溶质粒子，由于热运动，使某些粒子又碰撞到没有溶解的固体表面，在粒子与固体表面的相互作用下而重新析出，这个从溶液中析出固体溶质的过程叫做结晶。溶解与结晶是两个相反的过程。其关系为：溶解固体溶质溶液溶质结晶1-14什么是饱和溶液和非饱和溶液?7在一定温度下，溶解和结晶达到动态平衡时的溶液叫做饱和溶液。反之，在一定温度下，溶解速度大于结晶速度的非平衡状态时的溶液，叫做非饱和溶液。饱和溶液和非饱和溶液在条件改变时，可以互相改变。如增加溶剂量或改变温度，可使饱和溶液变成非饱和溶液。1-15什么是饱和蒸汽压?在一定温度下，任何液体的表面分子都有飞到空间的倾向，即气化。同时，飞到空间去的分子，由于不停地运动，也有飞回液面形成液体的倾向，即液化。当飞到空间去的分子数与飞回液面形成液体的分子数相等时，即汽化和液化的相对量不再变化而建立了动态平衡。此时，液体上方的蒸汽压即为该液体在该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压。同一液体在不同的温度下，或同一温度的不同液体，它们的饱和蒸汽压是不同的；不同液体在不同温度时的饱和蒸汽压，可查阅有关手册。1-16溶解度的定义?把一定温度和压力下，物质在一定量的溶剂中，达到溶解平衡时所溶解的量，叫做溶解度。某种物质的溶解度也就是在一定温度和压力下，饱和溶液中所含溶质的量。对于固体和液体的溶解度，是指在一定温度下，溶质在100克溶剂中达到溶解平衡时所溶解的克数，如NaCl在20℃时水中的溶解度为35.8克，即NaCl在20℃时100克水中最大溶解能力为35.8克。对于气体的溶解度，是指在一定温度和压力下，一升体积溶剂中所能溶解的气体体积数（要换算成标准状况时的体积数）。如氧气在0℃、101.325kPa下在水中的溶解度为0.0489升/1升水，即在0℃，101.325kPa，1升水中最多能溶解氧气为0.0489升。81-17影响溶解度的因素是哪些?a、溶质和溶剂的性质b、温度大多数固体物质的溶解度随温度的升高而增大；少数固体物质的溶解度受温度影响较小，如NaCl;个别物质的溶解度随温度的升高而减小，如Ca(OH)2。气体物质的溶解度随温度升高而减小。c、压力压力对固体物质的溶解度没有显著的影响。但气体的溶解度一般则随压力的增加成正比例的关系增大。1-18什么是拉乌尔定律、亨利定律?（1）拉乌尔定律在一定温度下，稀溶液中溶剂的蒸汽压与溶剂的摩尔分数成正比，这个结论称为拉乌尔定律。其数学表达式为：PA=PAºXA其中：PA----溶液中溶剂的蒸汽压；PAº---纯溶剂的蒸汽压XA---溶剂在溶液中的摩尔分数。上式不仅适用于两种物质构成的溶液，也适用于多种物质构成的溶液。（2）亨利定律在稀溶液中，挥发性溶质的平衡分压与溶质在溶液中摩尔分数成正比，这个结论称为亨利定律。其数学表达式为：PB═KX·XB其中PB---挥发性溶质在气相中的平衡分压；KX---亨利常数（即比例常数）；XB---挥发性溶质在溶液中的摩尔分数；亨利常数KX决定于温度、总压、溶质和溶剂的性质，由于总压对KX的影响很小，它的数值在恒温下由实验测定。91-19电解质与非电解质怎样区分?凡是在水溶液里或加热熔化时能导电的化合物叫做电解质，而在水溶液里或加热熔化时不能导电的化合物叫做非电解质。酸、碱、盐都是电解质，而蔗糖、酒精、以及大部分有机化合物均属非电解质。1-20什么是电解质的电离?电解质溶解于水或受热熔化时，离解成自由移动的离子的过程叫电离，电离过程并不是由于电流的作用而发生的，而是当电解质溶解在水里时就已经发生，由于离子的存在，溶液才能导电。电解质的电离可用离子方程式表示：例如NaCl═Na++Cl-NaOH═Na++OH-H2SO4═2H++SO42-各种电解质溶液在相同条件下，电离的程度是不同的，我们把在水溶液中完全电离的电解质称为强电解质；在水溶液中部分电离的电解质称为弱电解质。强酸、强碱及大部分盐类是强电解质；而弱酸、弱碱及大部分有机酸、有机胺均属弱电解质。1-21弱电解质的电离平衡是怎样的？弱电解质在水溶液中只有一小部分电离成相应的离子，而大部分仍然以分子形式存在。因为弱电解质的分子受极性溶剂分子（水分子）的影响较小，在电离为离子的同时，由于离子的运动，一部分离子发生碰撞又重新结合成分子，因此弱电解质的电离过程是一个可逆过程。如醋酸在水溶液中电离，可表示如下：HAcH++Ac-当HAc分子电离成H+和Ac-离子的速度与溶液中H+和10Ac-离子相互碰撞结合成HAc分子的速度相等时，溶液中未电离的分子与电离生成离子的相对比例不再改变，此时电离达到了平衡状态，即电离平衡。电离平衡是一个动态平衡。电离平衡和化学平衡一样，当外界条件改变时，电离平衡就要发生移动，直至在新的条件下建立新的平衡。1-22什么是电离度（α）?电离度（α）即弱电解质的电离程度。当弱电解质在溶液里达到电离平衡时，溶液中已经电离的溶质分子数与溶液中原有溶质分子总数的百分比称为电离度。即已电离的溶质分子数已电离的溶质摩尔浓度α═——————————×100％═——————————×100％溶液中原有溶质分子总数溶液中溶质原始摩尔浓度