无机化学课件1

无 机 化 学 Inorganic Chemistry,教 材：《无机化学》 （第五版） 大连理工大学 无机化学教研室编 高等教育出版社， 2006年参考书： 《无机化学》（第三或第四版）武汉大学 吉林大学等校编 高等教育出版社 《现代基础化学》 （第三版）朱裕贞等编 化学工业出版社，2010年 《无机化学释疑与习题解析》 迟玉兰等编 高等教育出版社，2002年 《无机化学学习指导》（第五版）大连理工大学无机化学教研室编 大连理工大学出版社，2008年化学学科的分类 按传统分类, 可将化学分为四大分支: 无机化学, 有机化学, 物理化学和分析化学无机化学的内容为化学的基本原理, 化学元素的性质和相关的化学反应. 一个重要元素, 即为碳 C，构成了化学的另外一个重要分支: 有机化学. 详细研究化学的能量变化, 反应机理, 键能, 分子的聚合, 发生的表面和界面的反应等, 可以归属为物理化学分析化学: 包括定性分析和定量测定, 仪器分析等, 是进行化学研究的基础交叉学科: 地球化学, 无机生物化学, 材料科学和冶金学无机化学内容分成三大部分： 化学反应原理：四大平衡，热力学基础，动力学基础 物质结构基础(化学理论)：原子结构，分子结构，固体结构，配合物结构 化学元素(描述化学),§1.1 理想气体状态方程,第一章 气 体,§1.4 真实气体,*§1.3 气体分子运动理论,§1.2 气体混合物,第一篇 化学反应原理,1.1.1 理想气体状态方程,1.1.2 理想气体状态方程的应用,§1.1 理想气体状态方程,气体的最基本特征：具有可压缩性和扩散性。

人们将符合理想气体状态方程的气体，称为理想气体理想气体分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占有体积完全可以忽略1.1.1 理想气体状态方程,pV = nRT R---- 摩尔气体常量 在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3,R=8.314 kPaLK-1mol-1,理想气体状态方程：,1. 计算p，V，T，n中的任意物理量,2. 确定气体的摩尔质量,M = Mr gmol-1,1.1.2 理想气体状态方程的应用,用于温度不太低，压力不太高的真实气体pV = nRT, =, = m / V,3. 确定气体的密度,1.2.1 分压定律,§1.2 气体混合物,*1.2.2 分体积定律,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：组分气体B在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压1.2.1 分压定律,分压定律：,混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和p = p1 + p2 + 或 p =  pB,n =n1+ n2+,分压的求解：, B的摩尔分数,例题：某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的混合物。

取样分析后，其中n(NH3)=0.320mol, n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol混合气体的总压p=133.0kPa试计算各组分气体的分压解：n= n(NH3)+n(O2)+n(N2),=1.200mol,=0.320mol+0.180mol+0.700mol,p(N2)= p- p(NH3) - p(O2) =(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa,分压定律的应用,在密闭条件中，在一定温度下，与液体或固体处于相平衡的蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压,饱和蒸气压?,例题：用金属锌与盐酸反应制取氢气在25℃下，用排水集气法收集氢气，集气瓶中气体压力为98.70kPa（25℃时，水的饱和蒸气压为3.17kPa），体积为2.50L，计算反应中消耗锌的质量解： T =(273+25)K = 298Kp=98.70kPa V=2.50L 298K时，p(H2O)=3.17kPaMr (Zn)=65.39,Zn(s) + 2HCl  ZnCl2 + H2(g) 65.39g 1mol m(Zn)=? 0.0964mol,n(H2) =,m(Zn) =,=6.30g,=0.0964mol,分体积： 混合气体中某一组分B的分体积VB是该组份单独存在并具有与混合气体相同温度和压力时所占有的体积。

1.2.2 分体积定律,V = V1 + V2 + ,—称为B的体积分数,j,j,例题：天然气是多组分的混合物，其组成为：CH4,C2H6,C3H8和C4H10若该混合气体的温度为25℃总压力为150.0kPa，n总=100.0moln(CH4):n(C2H6):n(C3H8):n(C4H10) =47.0:2.0:0.80:0.20计算各组分的分体积和体积分数解：以CH4的分体积、体积分数为例解法一：思路，,需先求出n(CH4),n(CH4) = x(CH4)·n总,解法二：,理想气体状态方程仅在足够低的压力下适合于真实气体真实气体与理想气体的偏差,§1.4 真实气体,产生偏差的主要原因是： ①气体分子本身的体积的影响； ②分子间力的影响a,b称为van der waals常量V-nb)=Videal等于气体分子运动的自由空间 b为1mol气体分子自身体积的影响分子间吸引力正比于 (n/V)2内压力 p′=a(n/V)2pideal=preal+a(n/V)2,Van der Waals 方程,(1) 气体分子本身占有体积的影响 一个分子的排除体积为(16/3)r3， 1mol气体排除体积 b = NA (16/3)r3 1mol气体状态方程为P(Vm-b) = RT或P = RT/(Vm-b),如何推导实际气体Van der Waals 方程？,(2) 分子间引力影响（内压力Pi）气体施予器壁的压力为P = RT/(Vm-b) - Pi Pi大小的两个决定因素： Pi与分子碰撞器壁的次数成正比，而分子碰撞器壁的次数与单位体积分子数成正比。

Pi与容器内其他分子对碰撞器壁分子施加的吸引力有关，该引力与单位体积分子数成正比当温度一定时，一定量气体单位体积分子数与该气体所占的体积成反比 对于1mol气体： Pi ∝(单位体积分子数)2 ∝1/Vm2 即： Pi =a/Vm2 (a为比例常数) 代入公式： P = RT/(Vm-b)- Pi 得： (P+a/Vm2)(Vm-b) = RT 若气体有nmol，则Vm=V/n，带入上式得,表1-1 某些气体的Van der Waals 常量,例题：分别按理想气体状态方程和van der waals方程计算1.50mol SO2在30摄氏度占有20.0L体积时的压力，并比较两者的相对误差如果体积减少为2.00L，其相对误差又如何？,解：已知：T =303K，V=20.0L，n=1.50mol，a=0.6803Pa · m6 · mol-2，b=0.563610-4m3 · mol-1,。