无机及分析化学课件全南京大学第五版共81页

12
2.3.6 键能和反应焓变的关系
H2(g) 键能 2H(g)
(298 K,100 kPa)
键焓
一般情况下，键能和键焓可以相互通用！
13
火箭推进剂
拓展知识
偏二甲肼 (CH3)2NNH和N2O4
(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(g)
3N2(g)+4H2O(g)+2CO2(g)
特点：反应强烈放热、快速，且生成物是小分子
的右上标 指反应在标准状态下进行。
10
2.3.3 盖斯定律
1840年 俄 盖斯 （Hess G H）
不管化学反应是一步完成，还是分步完成，其热效应总是相同的。
求： 解：反应（1）= 反应（2）+ 反应（3） 所以：
11
2.3.4 生成焓
在标准状态和指定温度（通常为298 K）下，由元素的指定单 质生成1 mol某物质时的热效应称为该物质的标准生成焓。 一般化学反应
的。即 ΔS孤 > 0
孤立系统(isolated system)是指与环境不发生物
质和能量交换的系统。 ΔS系 +ΔS环 > 0 过程自发
ΔS系 +ΔS环 < 0
不可能发生的过程
17
2.4.4 标准摩尔熵 热力学第三定律:在热力学温度0 K时,任何纯物质的
完整晶体的熵值等于零。 在标准态下1 mol物质的熵值称为该物质的标准摩 尔熵(简称标准熵),用符号 表示。
无机及分析化学
（第五版） 南京大学化学化工学院
1
第二章 化学热力学初步
掌握化学反应的标准摩尔焓变的各种计算方法； 掌握化学反应的标准摩尔熵变和 标准摩尔吉布斯自由能变的各种计算方法； 学会用 判断化学反应的方向， 了解温度对 影响； 了解压力和浓度对 的影响；

1.2.2 稀溶液的通性
溶液的蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低和渗透压等,这类 性质称为稀溶液的“依数性”(colligative properties)。
1. 溶液的蒸气压降低
纯水的蒸气压
溶液的蒸气压
拉乌尔(Raoult)定律在一定温度下,难挥发非电解质 稀溶液的蒸气压降低值与溶质的摩尔分数成正比。
聚沉能力 Cl- > Br- > NO3- > I-
2. 溶胶的相互聚沉 3. 加热
纳米材料
拓展知识
纳米微粒的尺寸一般界定为1~100 nm。纳米材料是指 材料的某一尺寸处于纳米级并由此赋予其新特性的材料。 纳米微粒粒径小、表面积大的特点,导致它产生特殊的表面 和界面效应、临界尺寸效应、量子尺寸效应和量子隧道效 应等。随着人们对纳米材料的光、电、磁、热和力学等性 能方面研究的不断深入,它的应用前景将十分诱人。因此纳 米材料被誉为21世纪的新材料。
3. 电学性质——电泳
1.3.3 胶团结构和电动电势 1. 胶团结构
图1-8 AgI胶团结构示意图
2. 电动电势 胶粒与扩散层之间形成了扩散双电层
图1-9 胶粒与介质之间的双电层及电势差 图1-10 电解质对ζ电势的影响
1.3.4 溶胶的稳定性和聚沉 溶胶是热力学不稳定系统，溶胶之所以有相对
的稳定性,主要原因有:
等离子体
拓展知识
物质在一定的压力下,随温度的升高,由固态变成液态, 再变成气态。温度继续升高,气态分子便解离成单个 原子。若温度再进一步提升,则原子的外层电子摆脱 原子核的束缚成为自由电子,失去电子的原子就成为 带正电荷的离子,这个过程称为电离。处于高度电离 状态的气体称为等离子体(plasma)。
若溶剂为水,溶解在1 kg水(相当于

无关； 注： bB 、xB 、wB与T无关； 无关 注意： 1、 CB、n B 、 MB 、bB 必须指明基本单元 注意： 、 2、 C(B) =b C (bB); n(B) =bn (bB) ; M(B)=bM(1/bB)； 、 ； 3、 较稀的水溶液：因V≈ m 、 ρ ≈ 1, ∴ CB ≈ bB 、 较稀的水溶液： ≈ 17 4、 计算时注意单位换算 、
bB:与体积无关 与温度无关 常用于稀溶液依数性的研究 与体积无关,与温度无关 与体积无关 与温度无关,常用于稀溶液依数性的研究
nB mB bB ＝ = mA M B mA
12
水中溶解0.580g水中溶解 水中溶解 的摩尔质量M(NaCl)＝58.44g·mol-1 解：NaCl的摩尔质量 的摩尔质量 ＝
饱和溶液10.00cm3,测得其 例1-3 在常温下取 - 在常温下取NaCl饱和溶液 饱和溶液 质量为12.003g,将溶液蒸干,得NaCl固体 固体3.173g.求： 质量为 ,将溶液蒸干, 固体 . (1)物质的量浓度 (2)质量摩尔浓度 (3)饱和溶液中 ) 质量摩尔浓度 饱和溶液中 NaCl和H2O的摩尔分数,( 的摩尔分数,( 和 的摩尔分数,(4)NaCl饱和溶液的质量分 饱和溶液的质量分 质量浓度. 数(5)质量浓度. 质量浓度 解：(1) NaCl饱和溶液的物质的量浓度为： (1) NaCl
mB ρ= V
分析化学中计算某组分质量浓度
14
2.4 摩尔分数
摩尔分数x 混合系统中 某物质i的物质的量 混合系统中,某物质 的物质的量n 摩尔分数 i:混合系统中 某物质 的物质的量 i占混 合系统中总的物质的量n的分数称为该物质 的分数称为该物质i 合系统中总的物质的量 的分数称为该物质 的摩 尔分数, 其量纲为1,表达式为 表达式为： 尔分数 其量纲为 表达式为： ni xi = n 双组分系统溶液:

分析化学在工农业生产和科学实验等方面应用 广泛。
13
分析化学发展
进入20世纪，经历了三次巨大的变革：
* 第一次在世纪初，物理化学溶液理论的发展，建
立了四大平衡理论，由一种技术发展为一门科学。 * 在第二次世界大战前后，物理学和电子学的发展，
促使了各种仪器分析方法的发展。
*自20世纪70年代以来，以计算机应用为主要标志的
❖ 物质处于永恒的运动中； ❖ 一切自然科学（包括化学）都是以客观存
在的物质世界作为它考察和研究的对象
3
化学研究的对象与内容
❖ 化学是一门在原子、分子或离子层次上研 ——The Central,Useful and Creative
无机化学家不是单纯地提供实验结果而是也在不遗余力地进行理论探索。 化学实验是人们认识物质化学性质，揭示化学变化规律和检验化学理论的基本手段。 重要元素简介：即教材第十七章和第十八章。 因此，无机化学的研究任务异常繁重, 但同时也说明它是一门丰富多彩具有无限发展前途的学科。
* 产生新的边缘学科。 如:有机金属化合物化学、无机固体 化学、物理无机化学、生物无机化学和无机生物化学.
12
§0.3 分 析 化 学 简介
分析化学的任务和作用
分析化学的任务是确定物质的化学组成，测量 各组成的含量以及表征物质的化学结构。它们分别隶 属于定性分析、定量分析和结构分析研究的范畴。
分析化学是化学研究中最基础、最根本的领域 之一。
究物质的组成、结构、性质、变化及其内 * 发展总趋势：从基本上是从描述性的科学向推理性的科学
*自20世纪70年代以来，以计算机应用为主要标志的 前三部分是学习该门课程要重点掌握的内容，也是网络课程的讲授内容，有多媒体课件和习题，考试内容都在这三部分。 因此，无机化学的研究任务异常繁重, 但同时也说明它是一门丰富多彩具有无限发展前途的学科。 化学实验是人们认识物质化学性质，揭示化学变化规律和检验化学理论的基本手段。

溶液的浓度 0.02080 mol/L
四位有效数字
溶液的浓度 0.10 mol/L
二位有效数字
被测物含量 56.12％
四位有效数字
平衡常数 K＝1.8x10
二位有效数字
pH值(注) 12.08
二位有效数字
pH值
5.1
一位有效数字
注：
考虑pH值的有效数字时，因为pH值是氢离子浓度 的负对数，所以pH值的有效数字位数只考虑小数点后 数字个数，小数点前面的数字不是有效数字，因为它实 际上只反映了氢离子浓度的数量级。
化学是一门以实验为基础的科学：Chem-is-try
化学在21世纪焕发着新的青春
20世纪化学的标志性成果 1. 合成氨技术 2.三大合成高分子材料:塑料、橡胶、纤维。 3.药物的发明
化学发展的现状（ 21世纪）
化学和其他学科交叉,形成了许多新兴学科:
如地球化学、环境化学、化学生物学、药物化学等 化学已经成为生命、农业、医学、材料、环境等学科 的基础。
(±0.2)+(±0.0002)≈±0.2
所以计算结果的正确表示应为 36.5 。有效数字36.5 正好 与0.2的绝对误差相匹配。
(2)乘除法 例如，以下三个有效数字进行乘除法运算时 0.024×8.156 12.576 ＝0.015564885…… 因为每个数据的最后一位数字均为可疑数字，若最后一位有1
在有效数字中，数字“0”具有双重意义：(1)作为普通 数字使用，它是有效数字；(2)只起定位作用，它不是有效 数字。
例如，测得以下数据：
试剂的体积 12mL (量筒量取)
二位有效数字
试样的质量 0.6283g (分析天平称取) 四位有效数字
滴定液体积 23.58mL (滴定管读取) 四位有效数字

28
顺磁性物质产生磁矩的大小，可以由实验间接测定。根据 磁化率的测定结果，可以按下式算出有些分子中未成对电子数 的多少：
m n(n 2)
式中μ m 为实验求得的磁矩（单位玻尔磁子B.M.），n为未 成对电子数。当己知的数值后，可用上式求得未成对电子数n。
该式对第一过渡系列的元素比较适用。
（或减去阳离子失去的电子数）；电子对数=（分子或离子中 的价电子总数）/2。
37
（2）中心原子价电子层中的电子对倾向于分离得尽可能远一 些，使彼此间的相互排斥力最小。
例如，在二氯化铍分子中，中心铍原子的价电子层中共有 4个价电子（铍原子有2个，两个氯原子各提供1个），因此 BeCl2分子的构型应是直线型。
1、分子轨道(molecular orbital) 在分子中电子的空间运动状态就叫分子轨道，也可以用相应
的波函数ψ来描述。
分子轨道中用σ、л……等来表示分子轨道的名称。
2、分子轨道的形成
分子轨道由原子轨道组合而成。原子轨道在组成分子轨道时 的三条原则：对称性匹配原则、最大重叠原则和能量近似原则。
16
Cl—Be—Cl
38
（3）相邻电子对之间斥力大小的顺序为： 孤电子对―孤电子对>孤电子对―成键电子对 >成键电子对－成键电子对 （4）如果分子中有双键、叁键等多重键时，上述理论亦可适 用，即将双键的两对电子和叁键的三对电子作为一个单键来处 理。
例如CO2分子中，碳原子和两个氧原子之间各有一个双键， 但此双键仍作为一个单键处理。因为这两组电子分布在碳原子
①H沿着x轴方向接近Cl，形成稳定的共价键； ②H向Cl接近时偏离了x方向，轨道间的重叠较小，结合不稳定,H有向x 轴方向移动的倾向； ③H沿z轴方向接近Cl原子，两个原子轨道间不发生有效重叠，因而H与 Cl在这个方向不能结合形成HCl分子。

H2O(l)
H2O(g)
凝聚
气液两相平衡
初始： V蒸发 > V凝聚
平衡： V蒸发 = V凝聚 纯水的蒸气压示意图
学习交流PPT
30
在纯溶剂中加入难挥发的物质以后，达平衡时，p溶液 总是小于同温度下的p纯溶剂 ，即溶液的蒸气压下降。
学习交流PPT
31
△p=p纯－p液 蒸汽压下降的原因：
正常
少
纯溶剂 学习交流PPT
原因：溶液的蒸气压下降。
学习交流PPT
36
溶液的凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。
溶
pº
纯水A' B'溶液
剂
(kPa)
的
凝
p
固
点 0.6105
A
下
△p
降
B
示
意
△Tf
图
Tf T学f习*交(流2PP7T3K)
373K
T
37
小结：
溶液的沸点上升和凝固点下降的原因都
是溶液的蒸气压下降。而溶液的蒸气压下降
符号为φ，量纲为一。体积分数常用于溶质
为液体的溶液，如果混合过程中产生的体
积变化很小，可近似地认为等于溶质的体
积溶液的总体积 。
学习交流PPT
12
【例】：已知浓硫酸的密度ρ为 1.84g/ml，其质量分数为95.6%，一升 浓 硫 酸 中 含 有 的 n(H2SO4) 、 n(1/2H2SO4) 、 c(H2SO4) 、 c(1/2 H2SO4) 各为多少？
p 1n 1 V R,T p 2 n 2 V R,T
p n 1 V R T n 2 V R T n iV R T n 1 n 2n iR V T