1、,大学化学,教材： 1.普通化学第六版（面向21世纪教材） 浙江大学普通化学教研室 编 （高等教育出版社出版） 2.普通化学实验第三版 浙江大学普通化学教研室 编 （高等教育出版社出版）,总学时数：为48学时，课堂讲授39学时，实验9学时。,绪论,1 化学的研究对象,2 化学的主要分支,3 怎样学习化学,4/51,什么是化学？它研究的对象是什么？如何才能学好化学？这是开始学化学首先要解决的问题。下面就从回答这些问题来开始我们的化学学习。,一化学研究的物质,物质是不依赖于人们的感觉而存在并且可以被人们的感觉所认识的客观实在。简而言之，物质是客观存在的东西。,实物,具有静止质量、体积、占有空间的物
2、体。如书桌、铁、木材、水、空气等。,场,没有静止质量、体积、不占有空间。如电场、磁场、光、声音。,化学研究的物质一般是指实物,具体地说物质包括实物和场,物质结构层次：,夸克,质子,中子,原子核,原子(离子),纳米材料,分子,单质化合物,星体,电子,宇宙,(宇观),微观,(介观),宏观,当今化学发展的趋势大致是:由宏观到微观，定性到定量，稳定态到亚稳定态，经验上升到理论并用理论指导实践，进而开创新的研究。,哪些是关键性的问题呢？化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学问题等。总之，化学已成为中心科学，与21世纪的四个重大课题（能源、材料、环境和生命科学）都有关。,1、 化学的研究对象,原子at
3、om,分子molecules,亚分子submolecule,超分子supramolecule,化学的定义：化学是研究分子层次以及以超分子为代表的分子以上层次的化学物质的组成、结构、性质和变化的科学。,1）分子层次（molecular scale）不是传统的分子概念，它既包括各种单原子分子、各种气态原子或单核离子，也包括以共价键结合的传统意义的分子，还包括离子晶体、原子晶体或金属晶体等的单晶以及各种聚合度不同的高分子，即核-电子体系。,2）化学物质（chemical substance） 不包括物质的另一基本形态-场。化学研究的是以间断形式存在的物质形态，而场是以连续形式存在的物质形态，属物理学
4、的研究范畴。,3）组成（form）包括定性组成和定量组成。弄清物质的定性组成应确证它含有哪些元素，物质的定量组成包括各元素的质量百分比、原子个数比、化学式及分子式。,准确完整地把握化学的定义，应注意以下几点：,4)结构（structure-Something made up of a number of parts that are held or put together in a particular way）包括原子结构、分子结构和晶体结构以及说明物质结构的各种结构理论。,5)性质（property）包括物理性质和化学性质。物理性质如溶解性、热性质和某些谱学性质等在化学中应用相当广泛，自
5、然也成为化学的研究内容。,6)变化（change）不仅研究化学变化，也研究与化学变化相关的物理变化，如热化学、电化学和表面化学都是研究与化学过程相关的物理过程。,随着科学技术的迅速发展，化学研究的内容、方法和手段发生了极为深刻的变化。可以说，当今化学，日新月异。现代化学的定义也不只一种！真是仁者见仁，智者见智。,中国大百科全书化学卷的定义:化学是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的科学。（1989）,初中化学教材定义：化学是研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的科学。,曾国屏的定义：化学是研究物质从元素向生命进化过程中的各个物质层次的组成、结构和变化的科学。（1996）,廖正衡的定义：化
6、学主要是研究物质的分子转变规律的科学。指出化学的定义有20多种不同提法。（1986）,化学的定义一直颇有争议：,徐光宪的定义：定义的多维性。（1986、1997、2002）,魏光的定义：化学是研究分子及其近层次物质性能、构成、演变、应用诸运动规律的科学。（1998）,化学研究内容：,1）分离、鉴定和表征。这是化学研究的主要内容之一。 2）合成新物质。这是化学研究的核心，是化学区别于所有其他科学的特色。 美国化学文摘2007年4月16日登录的化学物质总数近3200万。http:/www.cas.org/cgi-bin/regreport.pl,化学创造了世界。,高压钠灯,备注：钠蒸气放电发光问题
7、早在1950年就得以解决，由于没有一种能抵御高温钠蒸气（1400）强烈腐蚀的特殊材料，所以，直到1965年才制取第一支高压钠灯。,12/51,13/51,氧化锆陶瓷,14/51,氧化铝陶瓷制品,高纯氧化铝透明陶瓷管,15/51,金 刚 石,金刚石钻头,16/51,光学纤维胃镜,用光导纤维做手术，不用开刀,17/51,F-117是一种单座战斗轰炸机。设计目的是凭隐身性能，突破敌火力网，压制敌方防空系统，摧毁严密防守的指挥所、战略要地、重要工业目标，还可执行侦察任务，具有一定空战能力。,近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、管碳、团簇化合物、笼合物等。,富勒烯C60 fullerene,如C50
8、 中国科学院院士、厦门大学教授郑兰荪领导和组织完成 2004年月日出版的美国科学杂志发布了此项成果,纳米碳管 carbon nano tube,20/51,IBM,中国地图,用扫描隧道显微镜的针尖将原子一个个地排列成汉字，汉字的大小只有几个纳米。,21/51,化学改变了世界。,22/51,化学更要保护世界。,23/51,海边,化学更要保护世界。,24/51,化学更要保护世界。,25/51,长海,化学更要保护世界。,镜海,化学更要保护世界。,27/51,泸沽湖,化学更要保护世界。,28/51,1）化学发展简史,（1） 古代化学 （2） 近代化学 （3） 现代化学,2 、化学的主要分支,29/51
9、,（1） 古代化学,古代化学：17世纪以前，主要从事炼丹、炼金、医用化学、冶金。特点：没有形成理论体系，研制出来的物质和实验器皿，为化学科学的发展做出了重大贡献。,30/51,（2） 近代化学,17世纪中叶到19世纪末，明确了化学的科学性，创造和建立了化学的理论体系。 有影响的成果是：波义耳提出了元素的概念，拉瓦锡开创了实验定量分析的科学方法，否定了“燃素说”，道尔顿提出了化学原子的科学概念，创立了“原子学说”，门捷列夫提出了元素周期率，创建了原始周期表等等。此时化学出现了无机、有机、分析、物理化学四个分支。,31/51,（3） 现代化学,从19世纪末至今，揭示了原子的内部结构和微观离子运动规
10、律，揭示了分子运动本质。主要成果有：卢瑟福含核原子的“天体行星模型”，量子力学基础上的原子结构模型和化学键理论；化学的发展高度分化又高度综合，产生了如计算机化学、固体化学、生物化学、高分子化学、合成化学、环境化学等许多边缘学科。未来化学将向着更系统、更微观、更分化、更综合的方向迈进。环境化学、功能材料化学、生命化学、能源化学等将成为热点领域。,化学9大类，77分支,无机化学8个,有机化学8个,无机合成化学 无机物分离化学 元素无机化学 配位化学 金属簇化合物 物理无机化学 稳定同位素化学 无机固体化学,分析化学16个,物理化学14个,定性分析 容量分析 重量分析 原子光谱法 分子光谱法 电分析
11、化学 色谱法 质谱分析 ,高分子化学6个,有机合成 金属有机及元素有机化学 天然产物化学 物理有机化学 有机固体化学 有机光化学 有机分析化学 立体化学,核化学与放射化学9个,环境化学8个,生命化学5个,材料化学3个,33/51,化学与生活的联系,34/51,化学变化的三大特征,化学变化是质变 化学变化是旧化学键破坏和新化学键形成的过程，其实质是化学键的重新改组。化学变化是定量的变化化学变化涉及原子核外电子的重新组合，而原子核并不发生变化。因此在化学变化前后，参与反应的元素种类不会变化。由于原子核外电子的总数未变，所以化学变化前后物质的总质量不变，即服从质量守恒定律，而且参与反应的各种物质之间
12、有确定的计量关系。化学变化伴随着能量变化由于各种化学键的键能不同，所以当化学键发生改组时，必然伴随着能量的变化，伴随着体系与环境的能量交换。,35/51,2-1.无机化学,最古老的化学分支，早期的化学研究基本属于无机化学范畴。研究无机物的组成、结构、性质和无机化学反应与过程的化学。 当前主要研究领域： (1) 固体化学及功能材料 (2) 配位化学及分子材料和器件 (3) 生物无机化学 (4) 团簇及原子簇化学 (5) 无机纳米材料及器件 (6) 稀土化学及功能材料 (7) 核化学和放射化学 (8) 物理无机化学等。,36/51,2-2.分析化学,测量和表征物质的组成和结构的分支学科。主要包括成
13、分分析和结构分析两个方面。结构分析更多地涉及物理内容，故往往划归为物理化学的研究范畴。以化学反应为基础的分析方法称为化学分析法，是分析化学的基础；主要内容包括：重量分析法和滴定分析法。利用特定仪器并以物质物理化学性质为基础的分析方法称为仪器分析法。 现代分析化学正向快速、准确、灵敏、微量、微区、表面、自动等方向发展。主要内容包括： (1) 光谱分析； (2) 电化学分析； (3) 色谱分析; (4) 质谱分析；(5) 核磁共振；(6) 表面分析; (7) 放射化学分析; (8) 单分子(原子)检测； (9) 生化分析等。,37/51,2-3.有机化学,研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支，也有人
14、称为“碳化学”。 当前有机化学的主要研究领域： (1) 有机合成化学； (2) 金属有机化学和有机催化； (3) 天然产物有机化学； (4) 物理有机化学；(研究有机分子结构与性能的关系，有机化学反应机理及用理论计算化学的方法来理解、预见和发现新的有机化学现象) (5) 生物有机化学。,38/51,2-4.物理化学,从物质的物理现象和化学现象的联系入手，用物理学的原理和方法研究化学变化基本规律的科学。 属于化学学科的基础理论部分。研究物质体系的化学行为的原理、规律和方法的学科。涵盖从微观到宏观对结构与性质的关系规律、化学过程机理及其控制的研究。 主要内容包括： (1) 化学热力学；(2) 化学
15、动力学；(3) 结构化学； (4) 量子化学；(5) 电化学；(6) 催化化学；(7) 胶体与界面化学。,39/51,2-5.高分子化学,研究链状大分子的合成、大分子的链结构和聚集态结构，以及大分子聚合物作为高分子材料的成型及应用。 主要内容包括： (1) 高分子合成化学； (2) 高分子物理； (3) 功能高分子及器件； (4) 高分子加工与成型； (5) 高分子高级结构、尺度与性能的关系； (6) 通用高分子材料及合成高分子的原料。 三大高分子合成材料合成橡胶、合成塑料、合成纤维。,40/51,化学研究的六个发展趋势,1、不同学科之间的交叉和融合； (1) 生命科学中的基本化学问题 (2)
16、 材料科学中的基本化学问题 (3) 可持续发展的基本化学问题 (绿色化学、环境化学、能源化学) 2、理论和实验更加密切结合； 3、更加重视尺度效应； (分子以上层次、尺度效应和多尺度问题) 4、合成化学的新方法； 5、造成污染的传统化学向绿色化学的转变；6、新实验方法的建立和方法学研究；,41/51,注意观察身边的化学问题； 预习思考听讲记录练习提高； 课本落实主动学习； 课外参考资料扩大知识面； 勤于思考，重视培养自学的能力。 重视实验技能的提高。,大学就是大大的学！,特点： 1、强调自学、思考、理解，不是一味地死记硬背。 2、老师讲的，书上讲的不一定绝对正确，可以提出 更严谨更正确的描述。
17、 3、面广、快速、有深度、有发挥。 4、有的要求自学，不讲，有的不作要求。 5、借助于网络、图书馆、资料室来学习总之，要培养自己的发现问题、分析问题、解决的问题的能力。,3 、怎样学习化学,42/51,大学与中学教学方法的不同,中学,大学,授课内容少，练习多， 保证听懂，掌握,授课内容多，练习少， 大部分学生不能完全听懂， 需课后认真看书，做习题,学习有老师安排，家长 完全靠自觉 督促,老师大部分时间与学生 老师课后辅导时间较少，有 相处，有问题可及时问 问题要靠自己多动脑筋，多与同学讨论,43/51,大学化学课程简介,大学化学是高等学校工程技术专业必修的一门基础课。本课程通过对物质结构理论基
18、础、化学动力学、化学反应的基本规律与工程实际密切有关的重要元素和化合物、新技术、新材料等基本知识的学习以及化学实验。使学生了解近代化学的基本理论，具有必要的基本知识和一定的基本技能，为以后的学习和工作提供必要的化学基础，能在工程技术中以化学的观点观察物质变化的现象，对一些涉及化学有关的工程技术的实际问题，有初步分析问题和解决问题的能力。培养学生正确的学习和研究方法，逐步树立辩证唯物主义世界观。,44/51,教学的基本要求大学化学主要包括溶液、化学热力学、化学动力学、四大平衡、原子结构、分子结构、元素性质等内容。通过大学化学的学习，使学生了解物质的存在状态及相互转化的关系；理解稀溶液的依数性、混
19、合理想气体的分压定律、分体积定律；掌握化学热力学与化学动力学的基本内容、胶体溶液的性质、水溶液的四大平衡理论、原子结构、分子结构；熟练掌握溶液各种组成标度的计算、盖斯定律的计算、标准摩尔反应焓变的计算、电极电势的计算以及各种平衡常数的计算等。 在学习中，要注意基本概念和基本理论知识的理解和应用，特别是要把热力学的理论运用贯穿于四大平衡之中去。抓住知识点、掌握好学习方法、理论联系实际、培养自学能力。通过本课程的学习，使学生掌握相关的化学知识，提高化学综合能力。,45/51,大学化学由课堂讲授和实验两部分组成。1.课堂讲授 分为两个部分：一是无机化学的理论部分，包括化学反应原理和物质结构理论，另一
20、部分是元素化学，主要讲述周期系中各族元素及其化合物的基本知识，占总学时的80；2.实验 通过实验来巩固、加深和扩大课堂讲授的内容，培养独立工作的能力和实事求是的科学态度，占总学时的20。,考核要求,1 平时成绩10%：上课纪律+作业 3 实验20% 3 期末考试70%。,47/51,理论框架-理论模型背景，适用范围，要点，解决什么问题，缺陷。,1).初步掌握化学基本理论 （1）结构理论：分子.原子.晶体 （2）化学动力学和热力学 （3）水溶液化学原理：酸碱平衡沉淀平衡氧化-还原平衡配位平衡 2).掌握无机元素各论,1以大学化学基本原理为纲,48/51,思维方法-归纳法和演绎法3预习- 复习 -
21、 总结：规律性、特殊性、反常性, 记忆重要性质。,归纳法：感知归纳验证联系、整合运用 演绎法：准备演绎推理验证联系、整合运用,49/51,4作业,5实验,作业要求： （1）统一作业本，书写清晰工整，布局： （2） 解题步骤要规范三步曲（a）公式 （b）代入数据 （c）结果 （3） 中间不用带单位，结果带单位（加括号）。 （4）统一用国际单位制。 （5）小数点后保留1到2位数字。 （6）根据老师要求按时交作业。,50/51,目录,第一章 热化学与能源（3学时）,第二章 化学反应的基本原理与大气污染控制（8学时）,第三章 水溶液化学（6学时）,1 热化学 2 反应热与焓,1 化学反应的方向和吉布斯
22、函数 2 化学反应的限度和化学平衡 3 化学反应速率,2 酸碱解离平衡 3 难溶电解质的多相离子平衡,绪论 （1学时）,51/51,目录,第四章 电化学与金属腐蚀（6学时）,第六章 无机化合物（4学时）,1 原子结构的近代概念 2 多原子原子的电子分布方式和周期系 3 化学键和分子间相互作用力 4 晶体结构,第五章 物质结构基础（10学时）,1 原电池 2 电极电势 3 电动势与电极电势在化学上的应用,1 氧化物和卤化物的性质 2 配位化合物,总结复习（1学时）,52/51,大学化学实验（9学时）安排,实验一 硫酸亚铁铵的制备 实验二 电解质在水溶液中的离子平衡 实验三 醋酸解离度和解离常数的
23、测定,53/51,参考书,1. 傅献彩主编 大学化学(第二版),3. 吉林大学等校编无机化学(第二版),4. 北京师范大学等校编无机化学(第五版),2. 申泮文主编近代化学导论(第二版),54/51,网上教学资源,1. 无机化学国家级精品课程网站,天津大学 无机化学 (崔建中) http:/ http:/ 化学概论 (车云霞) http:/202.113.21.85/jpkc.htm,吉林大学 无机化学 (宋天佑） http:/59.72.0.99/software/net/wjhx/inorchem/index.htm,55/51,西北大学无机化学与化学分析 (高胜利) http:/ 化学原
24、理 (姚天扬) http:/ 普通和无机化学（姚光庆） http:/ 无机化学 (黄可龙) http:/202.197.54.114/jpkc2007大连理工大学 无机化学及实验 (孟长功) http:/ http:/ 其它网上教学资源网站,全国高等学校精品课程 http:/ 高等学校化学教学资源库 http:/210.34.15.8/ 中国高校化学化工课程网 http:/ 全国高等学校教学研究中心 http:/ http:/ 高等学校教学资源网 http:/ http:/ 化学教育网 http:/ 化学学科网 http:/ 教学资源网（化学工业出版社） http:/:7091/wwwedu/
25、index.jsp,化学比特网 http:/ http:/ 化学世界（Chemistry World） http:/www.rsc.org/chemistryworld/ 美国化学会 http:/pubs.acs.org/ 英国皇家化学会 http:/www.rsc.org/,58/51,相关化学知识回顾,59/51,1. 1相对原子质量和相对分子质量,60/51,通过质谱仪可以测定各核素的原子质量及其在自然界的丰度，据此就可以计算出元素的平均原子质量.,A(16O)=15.994915u A(17O)=16.999133u A(18O)=17.99916u,平均原子质量：A(O)=15.99
26、491599.759%+16.9991330.037%+17.999160.204%=15.9994u,61/51,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) = 1.00794Ar(O) = 15.9994,1. 1相对原子质量和相对分子质量,62/51,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 18.01 Mr(NaCl)= 58.443 58.44,1. 1相对原子质量和相对分子质量,63/51,1.
27、2物质的量及其单位,符号：n 单位：摩尔（mole）、mol,定义：当物质的基本单元数为阿伏加德罗常量时，称物质的量为1摩尔。,64/51,1.2物质的量及其单位,系统中的物质的量若为摩尔，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。0.012 kg 12C 所含的碳原子数目(6.0221023个)称为阿伏加德罗常数Avogadro（NA）。,65/51,1mol H2表示有NA个氢分子 2mol C 表示有2NA个碳原子 3mol Na+表示有3NA个钠离子 4mol (H2+O2)表示有4NA个(H2+O2)的特定组合体，其中含有4NA个氢分子和2NA个氧分子。,1
28、.2物质的量及其单位,66/51,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,1.2物质的量及其单位,67/51,符号：x,表达式：xB=(nB)/n,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 =1/5 x(N2)=4mol/(1+4)mol =4/5,显然：xB=1,1.2物质的量及其单位,68/51,1. 3摩尔质量和摩尔体积,例如 1mol H2的质量为2.0210-3kgH2的摩尔质量为2.
29、0210-3kgmol-1,69/51,1. 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 = 0.022414 m3mol-1= 22.414Lmol-1 22.4Lmol-1,70/51,1. 4 物质的量浓度,对溶液来说，即1L溶液中所含溶质 B的物质的量单位：molL-1,例如 若1L的NaOH溶液中含有0.1 mol 的NaOH，其浓度可表示为：c(NaOH) = 0.1 molL-1 物质的量浓度简称为浓度,71/51,表达式：mB=n B/w A=nB/( nAMA) (wA的单位：
30、kg)浓度是强度量。,72/51,1. 5 气体的计量,理想气体： 指气体分子之间没有引力，分子本身无体积情况下的气体。实际气体在压力不大、温度不低时可看作理想气体。（高温低压）,1. 低压气体的几个经验定律, 玻意尔定律,73/51,. CharlesGay-Lussac定律, .阿佛加德罗(Avogadro A),在相同的压力与相同的温度下,同体积的不同气体所含物质的量nB相同.,74/51,2、理想气体状态方程：,对于真实气体：采用半经验公式：范德华：(P+n2a/V2)(V-nb) =nRT,PV = n RT R 摩尔气体常量,在STP下，p =101.3kPa, T=273.15K
31、,n =1.0 mol时, Vm=22.414L=22.41410-3m3,75/51,=8.314 kPaLmol-1 K-1,=8314 PaLmol-1 K-1,=8.314 Pam3 mol-1 K-1,76/51,理想气体状态方程式的应用,(1) 计算p，V，T，n四个物理量之一。,pV = nRT,(2) 气体摩尔质量的计算,(3) 气体密度的计算,77/51,(1)理想气体分压定律,3.混合理想气体定律,组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。, 分压 ( PB),在相同温度下,组分气体具有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体的分压。,78/51,N2n1 T
32、、V,O2n2 T、V,+,N2+O2 n=n1+n2 T、V,P1,P2,P, 分压定律：,p = p1 + p2 + ,或 p = pB,混合气体的总压等于同温度下混合气体中各组分气体分压之和。,79/51, 压力分数：,分压定律另一种形式：,80/51, 分体积(VB)： 在相同温度下，某一组分气体具有与混合气体相同压力时所占有的体积。,N2 n1 T、P,V1,+,O2 n2 T、P,V2,N2+O2 n=n1+n2 T、P,V, 分体积定律,V = V1 + V2 + ,(2).阿马格(Amagat)分体积定律,81/51, 体积分数,故,分体积定律另一种形式：,82/51,例将29
33、8K 3.33104Pa 0.2LN2，4.67104Pa 0.3LO2混合在0.3L容器中求p(N2) 、 p(O2) 、 V(N2) 、V(O2) 、 p(T)。,解：,p(O2)= 4.67104Pa,p(N2)= 3.331040.2/0.3=2.22104Pa,p(T)= 2.22104+4.67104=6.89104Pa,V(N2)=0.32.22104/6.89104=0.097L,V(O2)=0.203L,83/51,例、在17和100.6KPa下,用排水集气法收集了150mL某气体,该气体经干燥后的质量为0.172g,求该气体的分子量.(已知17时,水的饱和蒸汽压为1.925KPa),解: 设该气体的分压为P,根据已知条件可得:P = 100.6-1.925 =98.675 (KPa) 根据理想气体状态状态方程式得:,M=28 gmol-1,84/51,1、实际气体与理想气体更接近的条件是 。（1）高温高压 （2）低温高压 （3）高温低压 （4）低温低压,（3）,（1）,2、密闭容器有互不发生反应混合气体A(g)和B(g)，总压力为p，A分压为pA，向容器中充入稀有气体，使总压力为2p，则 此时A的分压为 。（1）pA （2）1/2pA （3）2 pA （4）4p,85/51,祝同学们学习一帆风顺！,
