无机化学基础知识

1、1.2 物质及其变化各种物质总是以一定的聚集状态存在的。 常温、常压下，通常有气、液、固三种聚集状态，各具特征，在一定条件下可相互转化。 气体（气体（g）：分子间作用力小，无一定的体积和形状，具有扩散性和可压缩性。 液体（液体（l） ：分子间作用力介于气体和固体之间，有一定的体积，无固定的形状，具有流动性。 固体（固体（s）：具有一定体积、一定形状，及一定程度的刚性。1.2.1 气体气体最基本的性质表现为无限膨胀性和无限混掺性。气体的体积（体积（V V）受温度（温度（T T）、压力（压力（P P）及本身物质的量（物质的量（n n）的影响。对于一气态体系，在p、V、n、T之间存在一个固定的关系，

2、就是理想气体定律理想气体定律. .理想气体定律和理想气体理想气体定律和理想气体 描述理想气体体积、压力、温度和物质的量之间关系的方程式称为理想气体状态方程式理想气体状态方程式（简称理想气态方程）。pV=nRTpV=nRT式中： p p气体压力（pa）V V气体占用容器的体积（m）n n气体分子的物质的量（mol）T T体系的温度（K）R R常数，摩尔气体常量（数值和单位取决于p、V的单位）当标准状态（T=273.15K，p=101.32510pa）时，测的1mol气体所占的体积为22.41410-3m，则：1 1- -1 1- -1 1- -1 1- -3 33 33 3K Km mo ol

3、l8 8. .3 31 14 4K Km mo ol lm m8 8. .3 31 14 4N N2 27 73 3. .1 15 5K K1 1m mo ol lm m1 10 02 22 2. .4 41 14 4P Pa a1 10 01 10 01 1. .3 32 25 5n nT Tp pV VR RJ例1：氧气钢瓶的容积为40.0L，压力为10.1Mpa，温度为27。计算钢瓶中氧气的质量。解： T=（27+273.15）K=300.15KkgmolgmolnMmmolKJL18. 50 .3216216215.300314. 80 .401 . 011 1- -1 1- -3 3

4、K Km mo ol lP Pa a1 10 01 1R RT Tp pV Vn n 根据理想气体状态方程pV=nRTpV=nRT，则：2.2.气体混合物气体混合物 当两种或两种以上的气体在同一容器中混和时，相互间不发生化学反应不发生化学反应，分子本身的体积和它们相互间的作用力都可以忽略不计，这就是理想气体理想气体混合物混合物。其中每一种气体都称为该混合气体的组分组分气体。气体。道尔顿分压定律道尔顿分压定律英国科学家道尔顿于1801年通过大量的实验总结出：混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。 pi为第i种组分的分压分压。某一组分气体的分压是指在同样温度下，当该组分气体单独占有同一容器在同样

5、温度下，当该组分气体单独占有同一容器时所具有的压力时所具有的压力。p p总总=p=pi i=p=p1 1+p+p2 2+p+p3 3+ +混合气体的状态同样可用理想气体状态方程式来描述：p p总总V=nV=n总总RTRT对于每一种组分都有：p pi iV=nV=ni iRTRT则： p pi i/p/p总总=n=ni i/n/n总总p pi i= p= p总总n ni i/n/n总总n ni i/n/n总总为混合气体中组分气体i的摩尔分数（摩尔分数（xixi），p pi i/p/p总总为混合气体中组分气体i的压力分数压力分数。例2：在容积为50.0L的容器中，充有140.0g的CO和20.0g

6、的H2，温度为300K。 试计算：（1）CO与H2的分压： （2）混合气体的总压molgmolg0 .100 .200 . 50 .140m mo ol l2 2. .0 0g g) )M M( (H H) )m m( (H H) )n n( (H Hm mo ol l2 28 8. .0 0g gM M( (c co o) )m m( (c co o) )n n( (c co o) )2 22 22 2解：（1）例2：在容积为50.0L的容器中，充有140.0g的CO和20.0g的H2，温度为300K。 试计算：（1）CO与H2的分压： （2）混合气体的总压kPaLKJmolkPaLKJmo

7、l4980 .50300314. 80 .102490 .50300314. 80 . 5pnRT=pV根据理想气体状态1 1- -1 1- -2 22 21 1- -1 1- -K Km mo ol lV V) )R RT Tn n( (H H) )p p( (H H K Km mo ol lV Vn n( (c co o) )R RT T( (c co o) ) 方程kPakPakPaHpcop747498249)()(p22总）（思考：用另外一种方法解此题思考：用另外一种方法解此题分体积定律分体积定律当组分气体的压力和温度与混合气体相同时，组分气体单独存在时所占有的体积称为各组分气体的分

8、体积，则混合气体的总体积等于各组分气体的分体积之和。V V总总=V=Vi i=V=V1 1+V+V2 2+V+V3 3+ + 则：V Vi i/V/V总总=n=ni i/n/n总总V Vi i= V= V总总n ni i/n/n总总P总可通过压力表测出，Pi则很难被直接测出，可通过分析、计算求得：p pi i/p/p总总=n=ni i/n/n总总=x=xi i（摩尔分数）（摩尔分数）所以：所以： p pi i= p= p总总xxi i 计算分压的关键在于如何求得组分气体的摩尔分数。 求混合气体的摩尔分数，常用的方法是通过混合气体进行气体分析，测得各组分气体的体积分数V Vi i/V/V总总例3

9、：氰化氢（HCN）气体是用甲烷和氨作原料制造的。反应如下： 如果反应物和产物的体积是在相同的温度和相同的压力下测定的。计算：（1）与3.0LCH4反应需要氨的体积； （2）与3.0LCH4反应需要氧气的体积； （3）当3.0LCH4完全反应后，生成的HCN（g）和H2O（g）的体积)g(6g2)(3)(2)(221100,234OHHCNgOgNHgCHPt）（例3：氰化氢（HCN）气体是用甲烷和氨作原料制造的。反应如下： 如果反应物和产物的体积是在相同的温度和相同的压力下测定的。计算：（1）与3.0LCH4反应需要氨的体积； （2）与3.0LCH4反应需要氧气的体积； （3）当3.0LCH4

10、完全反应后，生成的HCN（g）和H2O（g）的体积)g(6g2)(3)(2)(221100,234OHHCNgOgNHgCHPt）（解：T和p一定时，V V1 1/V/V2 2=n=n1 1/n/n2 2。根据反应式：)g(6g2)(3)(2)(221100,234OHHCNgOgNHgCHPt）（LLCHVCHnOnOVLLCHVCHnNHnNHV5 .40 .323)()()()()2(0 .30 .322)()()()()1 (44224433LLCHVCHnOHnOHVLLCHVCHnHCNnHCNV0 .90 .326)()()()(0 .30 .322)()()()()3(4422

11、441.2.2 液体 液体内部分子之间的距离比气体小得多分子之间的距离比气体小得多，分子之间的作用力较强作用力较强。液体具有流动性流动性，有一定的体积而无一定的形状。与气体相比，液体的可压缩性可压缩性小得多小得多。1.1.液体的蒸汽压液体的蒸汽压蒸发：蒸发：在一定温度下，将某液体置于密闭容器中，首先液面上那些能量较大的分子克服液体分子间的引力从表面逸出，形成气相，这一过程称为蒸发。 凝聚：凝聚：另一方面，气相中的分子不断地向各个方向运动，其中一部分可能撞到液体表面并被吸引重返液相，这一过程称为凝聚。 起初，蒸发过程占优势，随着蒸汽密度的增大蒸汽密度的增大，凝聚速率增大，凝聚速率增大，当蒸汽的凝

12、聚速率等于等于液体的蒸发速率时，即在单位时间内，脱离液面变成气态的分子数等于返回液面变成液态的分子数，就达到了蒸发与凝聚的动态平衡动态平衡。此时，在液面上方的气体分子数不再改变，蒸汽的压力也不再改变。在恒定温度下，与液体平衡的蒸汽称为饱和蒸饱和蒸汽。汽。饱和蒸汽的压力就是该温度下的饱和蒸汽压饱和蒸汽压，简称蒸汽压蒸汽压。 在一定温度下，各种液体都具有恒定的蒸汽恒定的蒸汽压压。常用来表示某液体在一定温度下的挥发性挥发性大小，蒸汽压大大的物质为易挥发易挥发物质，蒸汽压小小的物质为难挥发难挥发物质。液体的蒸汽压随温度的升高而增大，只要物质处于气液共存状态，大小与液体量的多少及容器的容积无关。2.2.

13、液体的沸点液体的沸点液体的蒸汽压随温度的升高升高而增大增大，当温度升到使液体蒸汽压与外界大气压相等相等时，液体内部会有大量气泡不断产生并逸出，这种现象称为沸腾沸腾，此时的温度温度称为该液体的沸点沸点。液体的沸点随外界压力的增大而升高，外界压力降低，液体的沸点降低；因此，在我国西藏的珠穆朗玛峰，大气压力约为32kpa，水的沸点只有71，食品难煮熟。习惯上将外界压力为101.325kpa时液体的沸点称为正常沸点。1.2.3 固体 基本特性：组成固体的质点位置固定，不能自由运动，只能在极小的范围内振动。 固体可分为晶体晶体和非晶体非晶体两大类。 晶体晶体是指原子、分子、离子等粒子在空间有规则地排列而成的固体。自然界中大多数大多数的固体物质都是晶体。晶体的特征：晶体的特征：1.1.有一定的几何外形有一定的几何外形晶体的特征：晶体的特征：2.2.有固定的熔点有固定的熔点 在一定压力下，加热某种晶体到一定温度时，晶体就开始熔化