化学式及有关计算课件

化学式及有关计算化学式是表示物质组成的符号，是化学学习的基础。化学式可以用来进行化学计算，帮助我们理解化学反应中物质的量的变化。课程目标了解化学式的定义及种类学习各种化学式的表示方法，掌握元素符号和原子量的含义。掌握化学式有关的计算方法熟练运用化学式进行化合物的分子式、结构式及化合价的计算，并能进行相关的化学反应方程式的配平。培养化学思维和解决问题的能力通过学习化学式，培养学生逻辑思维能力，并能够运用化学知识解决实际问题。化学式的定义及种类化学式化学式是用元素符号和数字表示物质组成的式子。分子式分子式表示分子中原子种类和数目的式子。实验式实验式表示化合物中最简单整数比的原子个数的式子。结构式结构式表示分子中原子排列顺序和化学键的式子。元素符号和原子量1元素符号元素符号是用来表示一种元素的简写符号。2原子量原子量是指一种元素原子平均质量与碳-12原子质量的1/12之比。3相对原子质量相对原子质量是指元素的原子质量与碳-12原子质量的1/12之比，没有单位。4用途元素符号和原子量是化学计算的基础，也是化学研究的基础。化合物的分子式及计算1分子式定义分子式表示化合物中各元素原子的种类和数目，用元素符号和数字表示。2分子式计算根据化合物中各元素的质量分数和相对原子质量，可以计算出化合物的分子式。3举例说明例如，水的分子式为H₂O，表示一个水分子含有2个氢原子和1个氧原子。化合物的结构式结构式用符号和连线表示分子中原子之间的连接方式，显示原子之间的相对位置。结构式可以直观地反映出分子的空间结构，帮助我们理解分子的性质和反应活性。结构式可以分为简单结构式和详细结构式。简单结构式只显示原子之间的连接关系，不显示原子之间的键角和键长。详细结构式不仅显示原子之间的连接关系，还显示原子之间的键角和键长。化学键及化合价化学键原子之间通过共享电子或相互吸引而形成的相互作用力，使原子结合成稳定的结构。共价键原子之间通过共享电子对形成的键，非金属元素间常见，如H2O，CO2。离子键金属元素与非金属元素之间形成的键，通过电子转移形成阴阳离子，相互吸引，如NaCl，KCl。化合价原子在形成化合物时表现出来的得失电子的能力，用罗马数字表示，正负表示得失电子方向。离子化合物的命名正负离子顺序首先写出金属阳离子的名称，然后写出非金属阴离子的名称。例如，NaCl的名称为氯化钠。化合价表示如果金属阳离子有多种化合价，则需在名称后用罗马数字标明其化合价。例如，FeCl2为氯化亚铁，FeCl3为氯化铁。共价化合物的命名前缀命名法使用前缀来表示共价化合物中每个元素的原子数量。例如，二氧化碳(CO2)由一个碳原子和两个氧原子组成。元素符号共价化合物的名称以较低电负性元素的符号开头，后面是较高电负性元素的符号。特殊情况一些常见的共价化合物具有特定的名称，例如水(H2O)和氨气(NH3)。亲和力和电负性亲和力亲和力是指原子获得一个电子形成负离子时释放的能量。亲和力越大，原子获得电子的能力越强。电负性电负性是指原子在分子中吸引电子对的能力。电负性越大，原子吸引电子的能力越强。应用亲和力和电负性可以用来预测化学键的类型和极性，以及化合物的性质。化学式的书写规则简单化合物金属元素在前面，非金属元素在后面。如氧化镁，写成MgO。复杂化合物酸根离子在前，金属元素在后。如硫酸铜，写成CuSO4。特殊情况有些化合物不符合上述规则，如水，写成H2O。化学式的平衡1质量守恒定律化学反应前后，原子种类和数目不变2系数调整改变化学式前方的系数，使反应前后各元素原子数相等3最小公倍数找到各元素原子数的最小公倍数，使系数最简化学方程式平衡是化学计量学的重要基础，遵循质量守恒定律。通过调整化学式前方的系数，使反应前后各元素原子数相等。确定最小公倍数，化简系数，确保方程式最简形式。化学反应的表示1化学方程式用化学式表示化学反应2反应物和生成物反应物在左侧，生成物在右侧3计量系数表示参与反应物质的相对数量4反应条件包括温度、压力等化学方程式简洁明了地描述了化学反应的过程，为我们提供了化学反应的本质信息。它不仅能表示反应物和生成物，还能展示反应的计量关系，并有助于理解反应条件的影响。化学量热和化学反应的热效应化学量热化学量热研究化学反应中的热量变化，包括反应热和焓变。燃烧热燃烧热是指1摩尔物质完全燃烧时放出的热量，是一个重要的热化学数据。热效应化学反应的热效应是指化学反应过程中放出或吸收的热量，可以用焓变来表示。焓变与温度焓变的大小与反应温度有关，温度越高，焓变越大。摩尔的概念及其应用11.摩尔的概念摩尔是物质的量的单位，定义为含有阿伏伽德罗常数个粒子的物质的量。它表示物质的微观数量与宏观质量之间的桥梁。22.摩尔质量摩尔质量是指每摩尔物质的质量，以克/摩尔为单位。它可以通过元素周期表中的原子量计算得到，并用于物质质量和物质的量之间的相互转化。33.摩尔体积摩尔体积是指每摩尔气体在标准状况下的体积，约为22.4升/摩尔。它用于气体体积和物质的量之间的相互转化。44.摩尔浓度摩尔浓度是指每升溶液中溶质的摩尔数，以摩尔/升为单位。它用于表示溶液中溶质的浓度，方便进行化学反应的计算。溶液的浓度单位及计算质量百分浓度溶液中溶质的质量占溶液总质量的百分比。体积百分浓度溶液中溶质的体积占溶液总体积的百分比。摩尔浓度每升溶液中所含溶质的摩尔数。化学反应的量化关系化学反应的量化关系是指化学反应中各物质之间的质量比、体积比以及物质的量之间的关系，是化学计算的基础。例如，通过化学反应方程式，我们可以计算出反应物和生成物的质量、体积、物质的量等信息。了解化学反应的量化关系，可以帮助我们更好地理解化学反应过程，并进行相关的化学计算。1质量守恒化学反应前后物质的总质量不变。2原子守恒化学反应前后原子种类和数目不变。3物质的量通过摩尔的概念，可以将质量、体积等物理量与物质的量联系起来。气体的性质及其量化关系气体是物质存在的一种状态，其分子之间距离较大，运动自由度高。气体具有可压缩性、可流动性、扩散性等特性，其性质可用气体状态方程描述。气体的量化关系主要包括气体摩尔体积、气体密度、气体分压等概念，它们与气体状态方程密切相关，并可用于计算气体反应的量化关系。气体的状态方程理想气体状态方程理想气体状态方程描述了理想气体压强、体积、温度和物质的量之间的关系，是研究气体性质的重要工具。pV=nRT气体常数R为气体常数，其值为8.314J/(mol·K)，适用于各种气体。实际气体实际气体并非完全符合理想气体状态方程，但当气体处于低压和高温状态时，其行为接近理想气体。应用该方程可用于计算气体的压力、体积、温度或物质的量，并用于预测气体在不同条件下的行为。气体反应的量化关系气体反应的量化关系是化学计量学中的重要内容。它帮助我们了解气体反应中反应物和生成物的比例关系，以及反应条件对反应结果的影响。反应方程式反应物生成物比例关系N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)氮气氨气1:3:2离子反应的量化关系离子反应的量化关系是指离子反应中反应物和生成物之间的定量关系。这些关系可以用来预测反应的产物、计算反应的反应热、确定反应的平衡常数等。1摩尔比离子反应中反应物和生成物之间的摩尔比2浓度离子反应中反应物和生成物之间的浓度关系3体积离子反应中反应物和生成物之间的体积关系4质量离子反应中反应物和生成物之间的质量关系化学反应的速率和影响因素反应物浓度反应物浓度越高，反应速率越快，因为反应物分子之间碰撞的几率更大。温度温度越高，反应速率越快，因为温度升高会使反应物分子动能增加，碰撞的几率和有效碰撞的几率都增加。催化剂催化剂可以改变反应速率，但不改变反应的平衡常数，它通过改变反应途径来降低活化能。反应物表面积对于固体反应物，表面积越大，反应速率越快，因为反应物分子接触的面积越大，碰撞的几率也更大。化学平衡的概念及特点1可逆反应化学平衡是指可逆反应中，正逆反应速率相等，反应物和生成物浓度保持不变的状态。2动态平衡化学平衡并非静止状态，而是正逆反应速率相等，反应体系中反应物和生成物的浓度保持不变。3条件影响化学平衡是一个动态过程，受温度、压强、浓度等因素影响。4平衡移动改变影响平衡的因素，平衡会向着减弱影响的方向移动。化学平衡常数及其应用化学平衡常数（K）是衡量可逆反应中反应物和生成物浓度比值的指标，反映了反应进行的程度。K值的大小可以预测反应的方向和产率，用于计算平衡浓度和计算反应热。K值反应方向产率K>>1正反应为主高K<<1逆反应为主低K≈1正逆反应程度相当中等酸碱反应及其平衡酸碱反应酸碱反应是指酸与碱发生反应生成盐和水的反应。酸和碱的反应是化学中最常见的反应之一，在生活中也有广泛的应用。例如，醋酸和氢氧化钠反应生成醋酸钠和水，就是典型的酸碱反应。化学平衡化学平衡是指可逆反应中，正反应速率和逆反应速率相等，反应体系中各物质的浓度不再发生变化的状态。酸碱反应的平衡常数称为酸碱平衡常数，可以用来判断反应的进行方向和程度。例如，弱酸和弱碱的反应，通常不能完全反应，会达到一个化学平衡状态。溶解度积及其应用溶解度积常数溶解度积常数表示在一定温度下，难溶性盐在饱和溶液中金属阳离子浓度与阴离子浓度幂之积的常数。预测沉淀通过计算离子积和溶解度积的比较，可以预测难溶性盐在溶液中是否会沉淀出来。控制溶解度通过控制溶液的pH值或添加其他离子，可以调节难溶性盐的溶解度，实现对化学反应的控制。环境应用溶解度积常数在水处理、环境保护等领域具有重要应用，如去除重金属离子、控制水体中的钙镁离子含量等。氧化还原反应及其量化关系电子转移氧化还原反应涉及电子从一个物质转移到另一个物质。平衡方程式反应式中，反应物和生成物的系数必须满足质量守恒和电荷守恒。摩尔比摩尔比表示反应物和生成物之间的量化关系，可用于计算反应物和生成物的质量、体积等。电极电势及其应用11.概述电极电势是指在标准条件下，电极反应达到平衡时，该电极相对于标准氢电极的电势差。22.测量方法通常采用电化学方法进行测量，利用标准氢电极作为参照电极，测量待测电极的电位。33.应用电极电势可用于预测和分析化学反应的氧化还原趋势，并应用于电池、电解、腐蚀等领域。电解质分解及其应用电解水电解水产生氢气和氧气，用于燃料电池和工业生产。电解食盐水电解食盐水制取氯气、氢氧化钠和氢气，广泛应用于化工生产。电解铝冶炼电解氧化铝制取铝，是重