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1、普 通 化 学,张金桐 教授,2015.10.8,2,山西农业大学文理学院,212室：0354-6286879,3,绪 言,教学目的与教学内容,化学的定义与研究对象,要求与考核,4,一、 化学的定义与研究对象,1.定义: 化学是在原子和分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的学科。,2. 研究对象与内容: 对象: 原子、分子、晶体、各种天然与人工合成大分子。,内容: 组成、结构、物理与化学性质、制备方法与工艺；物质各种聚集状态下的性质、功能与应用 。,以色列科学家丹尼尔舍特曼 2011,（包括晶体、非晶体、（准晶体）、流体、等离子体、纳米态）,5,3.化学学科：,化学,无机化学 有机
2、化学 分析化学 物理化学 结构化学 高分子化学,交叉边缘学科,燃料化学 环境化学 材料化学 生物化学 放射化学 地质化学 计算化学 食品化学 纳米化学 生物无机化学 生物有机化学 化学生物学等。,一级学科,二级学科,三级学科,应用,6,普通化学并非是化学的一个传统分支，也非是一门新兴的交叉学科，而是一门介绍整个化学领域内的基础知识、简明地阐述化学学科的一般原理，是高等农业院校必不可少的一门基础课，是培养全面发展的现代农业工程和生物技术人员知识结构和能力的重要组成部分，在化学和农业科学之间起着桥梁的作用。,4.什么叫普通化学？,7,二、教学目的与教学内容,1.教学目的,8,2.教学内容,普通化学
3、,1.基本知识 和理论,2. 单质、化合物的基本性质,3. 胶体化学,物质的存在状态,化学平衡电离、沉淀、氧 化还原、络合平衡,化学热力学,物质结构,化学动力学,电化学,9,教学方法：学导式教学 了解大学的教学方法与中学的差别。,三、教学方法,提示：在授课时，由于内容丰富而涉及面广，时间短，授课进度快，授课要求难点、重点突出而非面面俱到。,10,1课前预习：根据教学进度表，在课前预习相关授课内容，做到心中有数。,学习几个环节：,2作好笔记：记录老师所讲课程内容的纲目、补充的材料、提出的问题、自己没有理解的问题。,3课后复习 整理笔记，有的放矢的参考和查阅参考书，解决课堂未理解的问题，将有关的计
4、算公式和概念制成表格或卡片，以便随时阅读和记忆。,11,4及时完成作业： 做作业解习题是巩固和加深理解化学理论的具体实践，重点是掌握解题的技巧。,5要勤奋好学，不耻下问。,12,1.课程安排： 本课程授课时数为64学时，实验课另设为实验化学（108学时，其中普化实验29学时8个实验）。考试为期中和期末考试(闭卷)。,四、教学过程的注意事项,课程成绩考试成绩80% +平时成绩20 %,考试成绩=期中(2040)+期末(8060),2. 课程要求： 要完整地修完课程，要认真完成作业和及时提交作业本。作业的评阅结果是平时成绩的考核依据。,13,3. 课堂纪律 不能迟到早退，不能无辜旷课，超过三次不计
5、成绩。严禁在课堂上喧哗和阅读其它书刊。绝对不能利用其他通讯设备。,4. 信息反馈 加强师生间的双向沟通，对课程、教学方法等有何要求和意见，可向学习委员或班长反映，或直接找老师。,5. 值日安排 主要是教室的卫生擦黑板、收发作业。,14, 最大的敌人是战胜自己 坚持到最后才是胜利,参 考 书 1、普通化学，赵士铎主编，中国农业大学出版社 2、普通化学，北京农业大学主编，中国农业出版社 3、普通化学学习指导，张金桐主编,中国农业出版社,寄 语,15,第一章 气体、溶液和胶体,16,涉及气体物质的物理量n、T、P、V的计算;依数性的计算、胶团结构的书写、胶粒的电性。,3、胶体的结构、性质,2、稀溶液
6、的依数性,习题：,1、理想气体状态方程与Dalton分压定律,17,1.1 气 体,1、气体的基本特征：,（1）无限膨胀性： 所谓无限膨胀性就是，不管容器的形状大小如何，即使极少量的气体也能够均匀地充满整个容器。,（2）无限掺混性： 无限掺混性是指不论几种气体都可以依照任何比例混合成均匀的混溶体(起化学变化者除外)。,N2,O2,H2,O2,H2,18,2、理想气体状态方程,是一种人为假设的气体模型。是将气体的分子假设为一个几何点，只有位置而无体积，并且气体分子之间没有相互作用力。,理想气体:,高 温,低 压,19,高温低压下气体的p、V、T之间的关系。即：,P：气体压强，单位用kPa(或Pa
7、)。,V：气体体积，单位取dm3(或写为L，l),n：气体物质的量mol。,T：绝对温度，单位是K，它与t 的关系为:,R：理想气体常数,PV =nRT (1-1),此式称为理想气体状态方程。,T（K）=273.15+t,20,在STP下: p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414dm3,=8.314 kPadm3K-1mol-1,100kPa,根据 PV =nRT (1-1),21,表1-1 R的值及单位,1kPadm3=J,22,适用范围：,对于低压和远离沸点的高温时的多数气体可以用这个方程来描写，可以描写单纯一种气体或混合气体的整体行为
8、。 而高压和低温的气体以及同其液体或固体共存的气体不遵守理想气体方程。,运用理想气体状态方程可以解决许多与气体有关的问题。根据式 PV =nRT，在已知三个变量的条件下可以求算第四个物理量，还可以求得气体的相对分子质量和密度。,应用：,23,【例1.1】某气体在293 K和99.7 kPa时，占有体积0.19 dm3，质量为0.132 g，求该气体的相对分子量(摩尔质量），并指出它可能是何种气体。,所以，气体的相对分子质量为17，表明该气体可能是NH3。,【解】 由理想气体状态方程pV=nRT，,n=m/M,24, = pMRT,【例1.2】 NH3(g)在67，106.64kPa下密度为多少
9、?,【解】：密度 = m（g）V（dm3）= MnV,由pV=nRT 得：,nV = pRT,已知NH3,pMRT,P=106.64kPa,T=273+67 ,M=17.0gmol-1, =, = pMRT,25,1.1.2 Dalton分压定律,分压：在一定温度下，各组分气体单独占据与混合气体相同体积时所呈现的压强叫做该组分气体的分压。1801年英国化学家道尔顿(Dalton)通过实验发现，在一定温度下气体混合物的总压等于其中各组分气体分压之和，这就是Dalton分压定律。用数学式表示为：,式中，p是混合气体的总压，p1、p2、p3是气体1，2，3， 的分压。根据状态方程式有,piVniRT
10、 pVnRT,两式相除得:,N2,O2,H2,26,式中，n为混合气体总物质的量，即，,所以，某一组分气体的分压和该气体组分的摩尔分数成正比。,(1-2),注意：气体的分压只与它的摩尔分数和混合气体的总压力有关，而不涉及它的体积。,ni为某组分气体物质的量。将 称为摩尔分数，用xi表示。故有,27,应用： 根据道尔顿分压定律，可以计算混合气体的总压力，也可以根据总压力计算组分气体的分压力。,适用范围：Dalton分压定律可适用于任何混合气体，包括与固、液共存的蒸气。对于液面上的蒸气部分，道尔顿分压定律也适用。 例如，用排水集气法收集气体，所收集的气体含有水蒸气，因此容器内的压力是气体分压与水的
11、饱和蒸气压之和：,p总 p气+ p水,收集气体的分压为：,p气p总p水,28,101.3,水 锌粒,盐酸,氢气和水蒸汽 p总pH2+ p水 pH2 p总- p水,水20,气压表,水20,29,【例1.3】 一容器中有4.4 g CO2，14 g N2和12.8 g O2，气 体的总压为202.6 kPa，求各组分的分压。 【解】,n总0.1mol+0.5mol+0.4mol1mol,P总=202.6kPa，,30,重点回顾,PV =nRT, = pMRT,2.Dalton分压定律,1.理想气体状态方程,31,麦克斯韦（J.C.Maxwell）、奥地利的玻尔兹曼（L.Boltzmann）的基本假
12、设： 气体分子本身的大小比起它们之间的距离要小得多，以致于可以略去分子本身的体积。同时因为分子间的距离甚大，分子之间相互作用力也可以忽略不计。气体的压强表现为无休止运动的分子碰撞容器壁时所施加的力，它与分子的量以及分子的平均速度有关；,麦克斯韦玻尔兹曼分布定律：分子总体的速度分布遵守统计规律，即在温度一定时这种分布状况不随时间而改变。,1.1.3 气体分子的速度和能量,P =nRT/V,32,纵坐标:,(某一速度间隔内气体分子分数),横坐标:,（以气体分子的运动速率）,麦克斯韦气体分子运动速率分布曲线,最高点,表示具有这种速率的分子所占的百分数最大最可几速率,20%,80%,33,纵坐标:,(
13、某一能量间隔内气体分子分数),横坐标:,E,（以气体分子的运动能量）,麦克斯韦气体分子能量分布曲线,E,P =nRT/V,34,液体的粘度比气体时要大。液态物质的性质介于气态物质和固态物质之间。,特征：,液体没有固定的外形和显著的膨胀性，但有着确定的体积；,一定的流动性和掺混性、表面张力和熔沸点；, 压缩系数也比较小；,1.2 液体,35,1.2.1 气体的液化和液体的气化,气体转变成液体的过程叫做气体的液化。 方式-冷凝。,液体分子具有足够的动能和朝向液体外运动时，可以克服邻近分子间的吸引力，离开液面变为蒸气分子这个过程叫蒸发。所以蒸发指的是液体表面的气化现象。,1.液体的蒸发,液体升高温度
14、可以变成气体，这个过程叫液体的气化。方式-蒸发和沸腾。,：,：,冷 凝,蒸 发,36,蒸发速率=冷凝速率平衡状态。液面上的蒸气分子达到饱和，这时蒸气所产生的压强叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。,蒸气压,液体的饱和蒸气压的特性：, 蒸气压的大小仅与液体的本质和温度有关。,温度：升高温度，则液体中动能大的分子数目增多，逸出液面的分子数目也相应增多，因而蒸气压提高；反之，若降低温度则蒸气压降低。,冷 凝,蒸 发,37,34.6 ,78.5 ,100,(C2H5)2O,C2H5OH,H2O,蒸气压曲线,38,蒸气压是物质的一种性质，只要温度一定，蒸气压就是一个固定的值。,液体的气化热或蒸发热 使液体在恒温
15、恒压下气化或蒸发所必须吸收的热量，称为液体的气化热或蒸发热。在一定温度、压力下1mol液体的蒸发热叫做摩尔蒸发热， 以vapHm表示。例如水的蒸发热 H2O(l)=H2O(g) vapHm = 44.01 kJ mol-1,与液体的数量以及液面上空间的体积无关,vaporize,39,2.液体的沸腾, 沸腾与沸点,当蒸气压与外界大气压相等时，气化在整个液体中进行，这一过程叫沸腾。,特点：沸腾是整个液体的气化，而蒸发仅是液体表面的气化。,在沸腾时液体保持着一定的温度，这个温度叫沸点，缩写为b.p。,影响沸点的因素：外界压强. 外界压强升高，液体的沸点也升高；外界压强降低，液体的沸点也降低。当外界压强为101.3 kPa时，液体的沸点被称为正常沸点。,沸腾:,沸点:,40,温度超过沸点尚没有沸腾的液体叫过热液体。沸石或带有棱角的碎瓷片,例如：水的正常沸点是 100 oC (373.15K) ，而在96.3 kPa时沸点为98.6 oC (371.75 K) ，106.3 kPa时沸点变成101.4 oC （374.55K ）。,应用：,在减压或在真空中,使那些在正常沸点下会分解或被空气氧化,以及那些正常沸点很高的物质在较低的温度下沸腾。,为了提高液体的沸点可以使用加压的方法，常用的高压釜和高压锅，高压灭菌都是利用此原理。,减压蒸馏沸点降低,高压灭菌沸点升高,
