安阳工学院无机化学电子教案第一节化学反应中的计量

安阳工学院无机化学电子教案赵亮化工系第一节化学反应中的计量2019/8/4内容提要1-1-1相对原子质量和相对分子质量1-1-2物质的量及其单位1-1-3摩尔质量和摩尔体积1-1-4物质的量浓度1-1-5气体的计量1-1-6化学计量化合物和非计量化合物1-1-1相对原子质量和相对分子质量具有确定质子数和中子数的一类单核粒子称为核素。元素是具有相同质子数的一类单核粒子的总称。质子数相等而中子数不等的同一元素的一些原子品种互称为同位素。1-1-1相对原子质量和相对分子质量相对原子质量(Ar)被定义为元素的平均原子质量与核素12C原子质量的1/12之比，以往被称为原子量。例如：Ar(H)=1.0079Ar(O)=15.9991-1-1相对原子质量和相对分子质量相对分子质量(Mr)被定义为物质的分子或特定单元的平均质量与核素12C原子质量的1/12之比.(以前被称为分子量)例如：Mr(H2O)=18.0148≈18.01Mr(NaCl)=58.443≈58.441-1-2物质的量及其单位1-1-2物质的量及其单位是用于计量指定的微观基本单元(如分子、原子、离子、电子等微观粒子)或其特定组合的一个物理量。符号为n单位为摩[尔]（mole）、mol物质的量1-1-2物质的量及其单位系统中的物质的量若为１摩尔，表示该系统中所包含的基本单元数与0.012kg12C的原子数目相等。0.012kg12C所含的碳原子数目(6.022×1023个)称为阿伏加德罗常数[Avogadro]（NA）。1-1-2物质的量及其单位1molH2表示有NA个氢分子2molC表示有2NA个碳原子3molNa+表示有3NA个钠离子4mol(H2+½O2)表示有4NA个(H2+½O2)的特定组合体，其中含有4NA个氢分子和2NA个氧分子。1-1-2物质的量及其单位在使用摩尔这个单位时，一定要指明基本单位(以化学式表示)否则示意不明。例如:笼统说“1mol氢”难以断定是指1mol氢分子还是指1mol氢原子或1mol氢离子1-1-2物质的量及其单位在混合物中，B的物质的量(nB)与混合物的物质的量(n)之比，称为组分B的物质的量分数(xB)，又称B的摩尔分数。如含1molO2和4molN2的混合气体中,O2和N2的摩尔分数分别为：x(O2)=1mol/(1+4)mol=1/5x(N2)=4mol/(1+4)mol=4/5摩尔分数1-1-3摩尔质量和摩尔体积1-1-3摩尔质量和摩尔体积例如1molH2的质量为2.02×10-3kgH2的摩尔质量为2.02×10-3kg·mol-1摩尔质量某物质的质量(m)除以该物质的物质的量(n)M=m/nM的单位kg·mol-1或g·mol-11-1-3摩尔质量和摩尔体积例如在标准状况(STP)(273.15K及101.325kPa下)，任何理想气体的摩尔体积为：Vm,273.15K=0.022414m3·mol-1=22.414L·mol-1≈22.4L·mol-1摩尔体积某气体物质的体积(V)除以该气体物质的量(n)Vm=V/n1-1-4物质的量浓度混合物中某物质B的物质的量(nB)除以混合物的体积(V):cB=nB/V对溶液来说，即1L溶液中所含溶质B的物质的量。单位：摩(尔)每升单位符号：mol·L-1物质的量浓度(cn)1-1-5气体的计量理想气体状态方程pV=nRTp——气体的压力，单位为帕(Pa)V——体积，单位为立方米(m3)n——物质的量，单位为摩(mol)T——热力学温度，单位为“开”(K)R——摩尔气体常数理想气体状态方程实际工作中，当压力不太高、温度不太低的情况下，气体分子间的距离大，分子本身的体积和分子间的作用力均可忽略，气体的压力、体积、温度以及物质的量之间的关系可近似地用理想气体状态方程来描述。理想气体状态方程实验测知1mol气体在标准状况下的体积为22.414×10-3m3,则101.325×103Pa×22.414×10-3m31mol×273.15K=R=pV/nT=8.3144Pa·m3·mol-1·K-1=8.3144J·mol-1·K-1pV=nRT1-1-5气体的计量理想气体分压定律气体的分压(pB)——气体混合物中，某一组分气体B对器壁所施加的压力。即等于相同温度下该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。道尔顿分压定律——混合气体的总压力等于各组分气体的分压之和。p=ΣpB理想气体分压定律如组分气体B的物质的量为nB混合气体的物质的量为n混合气体的体积为V则它们的压力：pB=nBRT/Vp=nRT/V将两式相除，得pBnBpn＝为组分气体B的摩尔分数nBnpB=pnBn则理想气体分压定律工业上常用各组分气体的体积分数表示混合气体的组成,同温同压下,气态物质的量与其体积成正比则VBnBVn=pBnBpn＝而所以pB=pVBV体积为10.0L含N2、O2、CO2的混合气体，T=30℃、p=93.3kPa,其中:p(O2)=26.7kPa,CO2的含量为5.00g,试计算N2、CO2分压。解m(CO2)5.00gM(CO2)44.01g·mol-1n(CO2)===0.114molp(CO2)==Pan(CO2)RT0.114×8.314×303.15V1.00×10-2=2.87×104Pap(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=(9.33-2.67-2.87)×104Pa=3.79×104Pa例np9.33×104n(O2)p(O2)2.67×104===0.2861-1-6化学计量化合物和非计量化合物能表明组成化学物质的各元素原子数目之间最简单的整数比关系，因此又称最简式化学式分子式能表明分子型物质中一个分子所包含的各种元素原子的数目。分子式可能和最简式相同，也可能是最简式的整数倍。例如分子型物质化学式分子式气态氯化铝AlCl3Al2Cl6水H2OH2O1-1-6化学计量化合物和非计量化合物化学计量化合物具有确定组成且各种元素的原子互成简单整数比的化合物，这类化合物又称整比化合物或道尔顿体。例如：一氧化碳中氧与碳质量比恒为4∶3原子比恒为1∶11-1-6化学计量化合物和非计量化合物非化学计量化合物组成可在一个较小范围内变动，而又保持基本结构不变的化合物，这类化合物偏离了原子互为整数比的关系，又称为非整比化合物或贝多莱体。例如:还原WO3或加热WO2与WO3的混合物，均可制得WO2.92。又如:方铁矿的物相分析发现,在900℃时其组成为FeO1+x(0.09x0.19)。2019/8/4本节小结三组概念核素同位素相对原子质量相对分子质量物质的量摩尔质量摩尔体积物质的量浓度计量化合物非计量化合物阿伏加德罗常数摩尔气体常数两个常数一个定律道尔顿分压定律2019/8/4谢谢安阳工学院无机化学电子教案