1、第一讲 一些化学基本概念和基本定律,一、分子 原子,分子是保持物质化学性质的最小微粒原子是化学变化中的最小微粒，是物质进行化学反应的基本微粒。（原子不一定保持物质的化学性质）原子有三个显著特点：1）原子的大部分质量集中于原子核内2）核的体积很小，约为整个原子体积的10-153）原子和的密度非常大，约为金属铀的密度（19.07g/cm3）的51012倍,二、元素,1. 元素、单质、化合物2.核素：具有一定数目的质子和一定数目种子的一种原子多核素元素：C、O等 单一核素元素：23Na3. 同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子或简单离子间互称同位素。稳定同位素和放射性同位素同位素原子间
2、核外电子数和化学性质基本相同,4. 同量素：质量数相同，质子数不同，分属于 不同元素的几种原子，互称同量素。36S与36Ar 65Cu与65Zn，从而说明以核电荷数对元素分类抓住了事物的本质。5.原子序数：莫斯莱定律： (1/)1/2 =a(Z-b)将X射线照射不同元素，产生的特征X射线波长()的倒数的平方根与原子序数(Z)呈直线关系（a、b为常数）卢瑟福通过质点散射实验，再结合上述定律，得出原子核的电荷在数值上等于元素的原子序数,三、国际单位制,1、基本单位（英文简称SI单位）：长度：m质量：kg时间：s电流：A热力学温度：K物质的量：mol发光强度：cd(坎德拉),2.国际单位制词头（SI
3、词头）：艾 E 1018 阿 a 10 -18拍 P 1015 飞 f 10 -15太 T 1012 皮 p 10 -12吉 G 10 9 纳 n 10 -9兆 M 106 微 10 -6千 k 百 h 十 da毫 m 厘 c 分 d,四、物质的量,略,五、相对原子质量和相对分子质量,1.元素的相对原子质量Ar(E)与核素的相对原子质量2.核素的相对原子质量和原子质量（单位为u）例. 硼有两种天然同位素105B、115B，硼元素的原子量为10.80,则对B元素中105B质量百分含量的判断正确的是( ) A.20% B.略大于20% C.80% D.略小于20%,3.分子式与化学式、相对分子质量
4、与式量4.气态物质相对分子质量的测定方法：相对密度法：例：某体积的氯气重1.5895g，同温同压时，同体积的氢气重0.0449g。求氯气的相对分子质量。标准摩尔体积法：例：标准状况下0.4L某气体重1.143g，求该气体的相对分子质量,利用理想气体状态方程来求：pV= nRT pV= RT M = ?R的取值如下：,或,8.314,8.314,例：当温度为360K，压力为9.6104Pa时，0.4L的丙酮蒸汽重0.744g。求丙酮的相对分子质量。,六、气体,1. 气体的两个重要特点：1）扩散性 当把一定量的气体充入真空容器时，它会迅速充满整个容器空间，而且均匀分布，少量气体可以充满很大的容器，
5、不同种的气体可以以任意比例均匀混合。2）可压缩性 当对气体加压时，气体体积缩小，原来占有体积较大的气体，可以压缩到体积较小的容器中。,2. 理想气体：假设一种气体的分子只有位置而无体积，且分子之间没有作用力，这种气体称之为理想气体。当然它在实际中是不存在的。实际气体分子本身占有一定的体积，分子之间也有吸引力。但在低压和高温条件下，气体分子本身所占的体积和分子间的吸引力均可以忽略，此时的实际气体即可看作理想气体。,将在高温低压下得到的波义耳定律、查理定理和阿佛加德罗定律合并，便可组成一个方程：pV= nRT 这就是理想气体状态方程。式中p是气体压力，V是气体体积，n是气体物质的量，T是气体的绝对
6、温度（热力学温度，即摄氏度数+273），R是气体通用常数。该公式可做变形，且有二同就有比相同，有三同才有第四同,变形1：对于一定量（n一定）的同一气体在不同条件下，则有： =变形2：在等温、等压和等容时应用于两种气体，则得出： = 其他变形：略,3.气体分压定律和分体积定律,（1）气体分压定律当一个体积为V的容器，盛有A、B、C三种气体，其物质的量分别为nA、nB、nC，每种气体具有的分压分别是pA、pB、pC，则混合气的总物质的量为：n= nA + nB + nC 混合气的总压为：p = pA + pB + pC 在一定温度下，混合气体的总压力等于各组分气体的分压力之和。这就是道尔顿分压定律
7、。,计算混合气各组分的分压的两种方法。根据理想气态方程计算在一定体积的容器中的混合气体p总 V = n总RT ，混合气中各组分的分压，就是该组分单独占据总体积时所产生的压力，其分压数值也可以根据理想气态方程式求出：pi V = ni RT 根据物质的量分数计算： Xi = ni /n总 pi = p总Xi,（2）气体分体积定律在相同的温度和压强下，混合气的总体积（V）等于组成混合气的各组分的分体积之和：V = VA +VB + VC 这个定律叫气体分体积定律。根据混合物中各组分的物质的量分数等于体积分数，可以计算出混合气中各组分的分体积： Vi =V总 ni / n总,例：在298K时，将压力
8、为3.33104Pa的氮气0.2L和压力为4.67104Pa的氧气0.3L移入0.3L的真空容器，问混合气体中各组分的分压力、分体积和总压力各为多少？从答案中能得出什么结论？,例：将1体积氮气和3体积氢气的混合物放入反应器中（生成氨气），在总压力为1.42106 Pa的压力下开始反应，当原料气有9%反应时，各组分的分压和混合器的总压力各为多少？,实验室内经常用排水集气法收集气体，所得气体实际上是一种气体混合物，其中含有实验温度下的饱和水蒸气。如果要用气态方程式进行计算，必须用分压定律校正集气瓶内气体的压力。例：在290K和1.01105 Pa时，水面上收集了0.15L氮气（已知290K 时饱和
9、水蒸气压=1.93 103 Pa )。经干燥后重0.172g,求氮气的相对分子质量和干燥后的体积（干燥后温度和压力不变）,4.实际气体状态方程,由于实际气体分子本身的体积不容忽视，实测体积总是大于理想状态体积（即V理 = V实 nb）； 分子之间也不可能没有吸引力（内聚力P内），这种吸引力使气体对器壁碰撞产生的压力减小，使实测压力要比理想状态压力小（即p理 = p 实+ p内）对于理想气体状态方程来说，若两种因素恰好相当，则相当于理想气体状态（例如CO2在40和52 MPa时）。,通过引入常数，得到修正后的范德华方程：,式中p、V、T都是实测值；a和b都是气体种类有关的特性常数，统称为范德华常
10、数。该式是从事化工设计必不可少的依据。,5.气体相对分子质量测定原理,1）根据理想气体状态方程： M = RT/P在一定温度和压强下，只要测出某气体的密度，就可以确定它的相对分子质量。 2）由该公式可看出，在恒温下的/p值应该是一个常数，但实际情况不是这样。因为压力越大，气体分子间的吸引力越大 ，分子本身的体积也不能忽略(影响密度)。如：在273 K时测得CH3F蒸气,但可以将 /p对p作图,然后将直线内推到p = 0时，则CH3F这一实际气体已接近理想气体，若将图上所得的( /p) = 1.5010-2代入理想气体状态方程M = ( /p) RT，即可求得CH3F的精确分子量。这种求气体分子
11、量的方法，叫极限密度法。,【典型例题】例1、300K、3.30105 Pa时，一气筒含有480g的氧气，若此筒被加热到373K，然后启开活门（温度保持373K）一直到气体压强降低到1.01105 Pa时，问共放出质量为多少的氧气？,例2、设有一真空的箱子，在288 K时，1.01105 Pa的压力下，称量为153.679 g，假若在同温同压下，充满氯气后为156.844 g；充满氧气后为155.108 g，氧气摩尔质量为32.00g/mol ,求氯气的相对分子质量。,例3、某砷的氧化物化学式为As2O3，加热升温气化，实验测得在101 k Pa和844 K时，其蒸气密度为5.70 g/L。计算
12、：该氧化物的相对分子质量，并求其分子式。,例4、在298K，101000 Pa时，用排水集气法收集氢气，收集到335 mL。已知298K时水的饱和蒸气压为3200 Pa，计算：（1）氢气的分压是多少？（2）收集的氢气的物质的量为多少？（3）这些氢气干燥后的体积是多少（干燥后气体温度，压强视为不变）？,6.气体扩散定律,一种气体可以自发地同另一种气体相混合，而且可以渗透，这种现象叫做扩散，但不同气体的扩散速度是不相同的。1831年英国化学家格雷姆（Graham Thomas1805-1869）通过实验得出：在同温同压下，各种气体的扩散速度与气体密度的平方根成反比，称为气体扩散定律。 = =,通过测定气体的扩散速度也可以求算气态物质的相对分子质量。例：某未知气体在扩散仪器内以0.01L/s的速度扩散，在此扩散仪器内CH4气体以0.03L/s的速度扩散，计算此未知气体的近似相对分子质量。,
