工科无机化学

无机化学

林苗博士教授

化学实验楼307室（O）67792917linmiao@

阿

爱因斯坦：发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把获得专业知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立地思考和工作，他必定会找到他自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化。要求：重视做好化学实验抓好各个学习环节预习——上课——复习——完成作业抓住重点多思考，多提问可随时提出要求和建议课时安排上课时数:48学时(3~18周)实验时数:36学时(4~15周)无机化学实验:1．无机化学实验的基本操作2．化学反应摩尔焓变的测定3．醋酸解离度和解离常数的测定4．硫酸亚铁铵的制备5．三草酸合铁（III）酸钾的制备6．电解质在水溶液中的电离平衡（设计性实验）7．铁（III）离子与磺基水杨酸配合物的组成和稳定常数的测定8．钴(Ⅲ)氨氯化合物的制备和性质分析（综合性、设计性实验）成绩评定无机化学:平时30%(作业、测验)期末考试70%无机化学实验：单独记分，由平时成绩、实验操作、实验报告等综合而成。参考文献：《无机化学》第四版大连理工大学无机化学教研室编高等教育出版社《现代基础化学》（上篇）朱裕贞等编化学工业出版社第一章物质的状态

聚集是自然界的一种物理现象，聚集状态是物质的一种存在形式。它们决定于分子、原子（涉及电子）的相互作用。

以地球作为系统：固态（s）、液态（l）、气态（g）

以宇宙作为系统：

等离子态是物质存在的主要形式。物质的第四态——等离子态

将包含足够多的、电荷数目近于相等的自由电子和正离子与中性粒子所形成的混合状态称为等离子态。这种混合体称为等离子体（plasma）。物质的第五态——中子态

若将固态物质施以高压，非金属可变成金属。若将金属再加高压或超高压，此时核外电子被压到核内去了，电子与质子结合成为中子，形成物质的第五态。1.1气体气体的最基本特征：具有可压缩性（compressibility）和扩散性(diffusivity)1.1.1理想气体状态方程式

(equationofstateofidealgas)pV

=nRT

R——摩尔气体常数在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol时,V=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314J

mol-1

K-1R=8.314kPa

L

mol-1

K-1理想气体

是一种物理模型人们将符合理想气体状态方程式的气体，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。理想气体状态方程式的应用范围

温度不太低，压力不太高的真实气体。原因：低压、高温下的真实气体，分子间距很大，相互作用极为微弱；分子本身大小相对于整个气体体积可以忽略不计，故可近似地将其视为理想气体。有关气体体积的化学计算例1-1为了行车的安全，可在汽车中装备上空气袋，防止碰撞时司机受到伤害。这种空气袋是用氮气充胀起来的，所用的氮气是由叠氮化钠与三氧化二铁在火花的引发下反应生成的。总反应是：6NaN3+Fe2O3(s)

3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)在25℃，748mmHg下，要产生75.0L的N2，计算需要叠氮化钠的质量。解：根据化学反应方程式所显示出的n（NaN3）与n（N2）的数量关系，可以进一步确定在给定条件下，n（N2）与m（NaN3）的关系。6NaN3+Fe2O3(s)

3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)6mol 9molMr(NaN3)=65.01P=748mmHg=99.73kPa

T=298Kn(N2)=PV/RT=99.73*75.0/8.314*298=3.019moln(NaN3)=6*3.019/9=2.013molm(NaN3)=2.013*65.01=130.8g

1.1.2气体分压定律和分体积定律

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。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：xB

B的摩尔分数例1-2

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）

=0.320mol+0.180mol+0.700mol=1.200molp（NH3）=n（NH3）/n*p=0.320/1.200*133.0kPa=35.5kPa

p(N2)=

p-p(NH3)-p(O2)

=(133.0-35.5-20.0)kPa

=77.5kPa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。

V=V1+V2+

称为B的体积分数例1-3

氧是人类维持生命的必需气体，缺氧生命就会死亡，过剩的氧会使人致病，只有在氧气的分压维持21kPa才能使人体维持正常代谢过程。在潜水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气（He在血液中溶解度很小，N2的溶解度大，可使人得气栓病）

某潜水员潜至海水30m处作业，海水的密度为1.03g

cm-3，温度为20℃。在这种条件下，若维持O2、He混合气中p(O2)=21kPa，氧气的体积分数为多少？以1.000L混合气体为基准，计算氧气的分体积和氦气的质量。（重力加速度取9.807m/s2）解：T=（273+20）K=293K海水深30m处的压力是由30m高的海水和海面的大气共同产生。海面上的空气压力为760mmHg，则P=g

hw

+

=9.807m/s2

1.03

10-3kg

cm-3

30m+101kPa=3.03

103kg

cm-1

s-2+101kPa=303kPa+101kPa=404kPa若混合气体体积为1.000L时，1.2

液体和溶液1.2.1液体液体的基本特征：具有流动性只有体积，没有形状。温度一定，体积恒定。液体分子的排列是短程有序，长程无序。1.2.2溶液

溶液的定义：

一种物质以分子或离子的状态均匀地分布在另一种物质中得到的分散体系称做溶液。故溶液是一种分散体系，作为分散介质的叫做溶剂，被分散物质叫做溶质。

溶液浓度的表示：质量百分浓度（%）（masspercentconcentration）质量摩尔浓度（m）（molalconcentration）摩尔分数（x）（molefraction）物质的量浓度（c）——最常用（