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1、1Introduction內(nèi)容提要1. 基礎化學課程的地位和作用2. 我國的法定計量單位3. 有效數(shù)字4. 量綱分析 5. 溶液的組成標度 (1) 物質的量 (2) 物質的量濃度 (3) 摩爾分數(shù)和質量摩爾濃度 (4) 摩爾分數(shù) (5) 質量摩爾濃度教學基本要求 掌握物質的量、物質的量濃度、摩爾分數(shù)和質量摩爾濃度的定義、表示方法及計算; 熟悉SI單位制和我國法定計量單位; 了解基礎化學課程的地位和作用。第一節(jié) 基礎化學課程的地位和作用一、化學 在原子-分子層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規(guī)律的科學。 實物:具有靜止質量, 物質 化學的研究對象。 場: 沒有靜止質量,不屬于 化學的研究對

2、象 。第一節(jié) 基礎化學課程的地位和作用 物質的例子 實物(substance) : 星球 汽車 分子場(field) : 無線電波(電磁場) 光子第一節(jié) 基礎化學課程的地位和作用 化學研究的例子 反應:H2(g) + I2(g) 2HI(g)機理: I2(g) 2I(g)(快) 2I(g) + H2(g) 2HI(g)(慢)第一節(jié) 基礎化學課程的地位和作用二、化學的分類第一節(jié) 基礎化學課程的地位和作用三、化學是一門中心學科第一節(jié) 基礎化學課程的地位和作用四、化學和醫(yī)學、藥學的關系OCCCCHOCH2HOHHHOHHH脫氧核糖deoxyriboseOCCCCHOCHHOHHOHH堿基POOOOO

3、CCCCHOCHHOHHOHH堿基POOOONNNHNNHHNNHOOHHNNNHNONNNHNOHHHHH腺嘌呤胸腺嘧啶胞核嘧啶鳥嘌呤adenineguaninecytosinethymine第一節(jié) 基礎化學課程的地位和作用五、什么是基礎化學基礎化學溶液化學反應的能量、速率、電化學物質結構化學分析酸堿、電解質、滲透壓、膠體(生理、病理基礎)反應的自發(fā)性、平衡、速率、機理,電位(生理、病理、藥理基礎)原子、分子、配合物(有機分子、生物分子基礎)化學和儀器分析方法(臨床分析和實驗技能基礎)第一節(jié) 基礎化學課程的地位和作用六、怎樣學好基礎化學基礎化學第二節(jié) 我國的法定計量單位一、國際單位制 196

4、0年第11屆國際計量大會(CGPM)以六個基本單位為基礎命名“國際單位制”,(le Systme International d Units,縮寫為SI),1971年第14屆CGPM增加第7個基本單位摩爾。第二節(jié) 我國的法定計量單位一、國際單位制1. 組成 SI基本單位 SI單位 SI單位 SI導出單位 SI倍數(shù)單位第二節(jié) 我國的法定計量單位一、國際單位制2. SI基本單位 量的名稱單位符號長 度米m質 量千克kg時 間秒s電 流安培A熱力學溫度開爾文K物質的量摩爾 mol發(fā)光強度坎德拉cd第二節(jié) 我國的法定計量單位2. SI基本單位(1)SI長度單位米(meter) “米”定義為真空中 1/

5、299 792 458 秒時間光行距離。 氫原子的半徑是5310-12m(53pm) 表9-4給出37pm?第二節(jié) 我國的法定計量單位2. SI基本單位(2)SI質量單位千克(kilogram) 國際標準千克用鉑-銥合金制造,保存在位于法國的國際標準局。第二節(jié) 我國的法定計量單位2. SI基本單位(3)SI時間單位秒(second) 1秒定義為氣態(tài)銫原子吸收微波輻射9 192 631 770次振蕩的時間。 銫原子鐘:第二節(jié) 我國的法定計量單位2. SI基本單位(4)SI熱力學溫度單位開爾文(kelvin) 常壓下水的冰點是0,熱力學溫度和攝氏溫度的關系是:T/K = T/ + 273. 15溫

6、度計第二節(jié) 我國的法定計量單位一、國際單位制3. 一些SI導出單位 量的名稱單位符號用SI基本單位表示 力,重力牛頓N1 N = 1 kgm/s2壓力,壓強帕斯卡Pa1 Pa = 1 N/m2能,功,熱量焦耳J1 J = 1 Nm電荷量庫侖C1 C = 1 As電動勢,電位伏特V1 V = 1 W/A攝氏溫度攝氏度T/K = T/ + 273. 15第二節(jié) 我國的法定計量單位一、國際單位制4. 部分SI詞頭(常用8個) 因數(shù)詞頭名稱符號因數(shù)詞頭名稱符號1018exa 艾克薩E10-1deci 分d1015peta 拍它P10-2centi 厘c1012tera 太拉T10-3milli 毫m1

7、09giga 吉咖G10-6micro 微106mega 兆M10-9nano 納諾n103kilo 千k10-12pico 皮可p102hecto 百h10-15femto飛姆托f10deka 十da10-18atto 阿托a第二節(jié) 我國的法定計量單位二、我國的法定計量單位 一切屬于國際單位制的單位都是我國的法定計量單位。 可與SI單位并用的法定計量單位 量的名稱量的名稱單位單位符號符號時間分時日minhd體積升l、L能電子伏eV第三節(jié) 有效數(shù)字一、有效數(shù)字的概念 有效數(shù)字(significant figure)是既能表達數(shù) 值大小,又能表明測量值準確程度的數(shù)字表示方法,它包括測得的全部準確

8、數(shù)字和一位可疑數(shù)字,可疑數(shù)字的誤差為1。2526?第三節(jié) 有效數(shù)字一、有效數(shù)字的概念 在有效數(shù)字的表示中,09這10個數(shù)字,只有“0”作為定位時是非有效數(shù)字。 例如溶液體積20.50 mL = 0.020 50 L,后者在在數(shù)字“2”之前的“0”只起定位作用,不是有效數(shù)字。 0.020 50有四位有效數(shù)字。第三節(jié) 有效數(shù)字一、有效數(shù)字的概念 為了準確表述有效數(shù)字,需要使用科學計數(shù)法(scientific notation)。 科學計數(shù)法用一位整數(shù)、若干位小數(shù)和10的冪次表示有效數(shù)字; 如4.2103(兩位有效數(shù)字),4.20103(三位有效數(shù)字),4.200103(四位有效數(shù)字)。第三節(jié) 有效

9、數(shù)字一、有效數(shù)字的概念表示倍率、分率的數(shù),凡定義給定的值、國際協(xié)議的值等,不帶有誤差者,稱為準確值(exact number),不受有效數(shù)字位數(shù)限制。例如以 Na2CO3為基本單元,摩爾質量M(Na2CO3) = (106.02) gmol-1,此處2是自然數(shù); 一般計算時也不考慮相對原子質量等常數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)。第三節(jié) 有效數(shù)字一、有效數(shù)字的概念化學中常見的以對數(shù)表示的pH、pK及 lgc等其有效數(shù)字的位數(shù),僅取決于小數(shù)部分的位數(shù),因為整數(shù)部分只與其對應真數(shù)中的10的方次有關。如pH=10.20有兩 位 有 效 數(shù) 字 , 與 表 示 成 H3O+ = 6.310-11 molL-1一致。第

10、三節(jié) 有效數(shù)字二、有效數(shù)字及其運算規(guī)則1. 修約 當實驗測定值和計算值的有效位數(shù)確定之后,要 對它后面的多余的數(shù)字進行取舍,這一過程稱為修約(rounding),通常按“四舍六入五留雙”規(guī)則進行處理。 當約去數(shù)為 4時舍棄,為 6時則進位;當約去數(shù)為5而后面無其它數(shù)字時,若保留數(shù)是偶數(shù)(包括0) 則舍去,是奇數(shù)則進位,使修約后的最后一位數(shù)字為偶數(shù)。第三節(jié) 有效數(shù)字二、有效數(shù)字及其運算規(guī)則2. 加減運算 加減運算所得結果的有效數(shù)字位數(shù)以參加運算各數(shù)字中精度最低,即小數(shù)點后位數(shù)最少的數(shù)為準。例如0.5362 + 0.25,和為0.79。3. 乘除運算 乘除運算所得結果的有效數(shù)字位數(shù)以參加運算各數(shù)字

11、中相對誤差最大,即有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)為準。例如0.0121 25.64,積為0.310。第三節(jié) 有效數(shù)字例:計算21.64 mL ,0.2463 mol/L A溶液中溶質物質的量。解: 0.2463 mol/L21.64 mL = 5.340 mmol 21.64 0.2463 6492 12984 8656 4328 5.339932第四節(jié) 量綱分析 量綱分析(dimensional analysis) 化學計算的方程式往往是量的方程式,表示物理量之間的關系。 量可以定量地表示為量的數(shù)值和量的單位的乘積:A = A A 式中,A為物理量的符號,A為單位的符號,A是以單位A表示量A的數(shù)值。

12、量方程式計算的每一個步驟中物理量數(shù)據(jù)都應該帶單位。這些單位在計算時或保留、或相乘、或相除、或“抵消”,稱為量綱分析。第四節(jié) 量綱分析 換算因子(conversion factor)量綱分析的關鍵是換算因子的運用。換算因子是分子和分母表示具有不同單位的同一物理量的分數(shù)形式。例如液體體積的換算,1 L = 1000 mL,所以換算因子是: 和另外,相關聯(lián)的不同物理量之間的相互換算也可作換算因子處理,例如,由密度相關聯(lián),溶液的質量和體積可以相互換算。第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度一、物質的量(amount of substance) 1. 定義 摩爾是一系統(tǒng)的物質的量,該系統(tǒng)中所包含的基本單元(

13、elementary entity)數(shù)與0.012kg碳12的原子數(shù)目相等。 在使用摩爾時,基本單元應予指明,可以是原子、分子、離子、電子及其他粒子,或這些粒子的特定組合。第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度一、物質的量2. 意義物質的量是表示物質數(shù)量的基本物理量。 1 mol物質的基本單元的數(shù)目是阿伏加德羅常數(shù)(Avogadro constant)的數(shù)值:6.022 136 70.000 003 6)1023阿伏加德羅常數(shù):L=(6.022 136 70.000 003 6)1023mol-1,單位mol-1。這個數(shù)的精確程度隨測量技術水平提高而提高。第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度一、物質

14、的量2. 意義摩爾的定義是絕對定義,不隨測量技術而改變。12g 12C的原子數(shù)目是阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值。只要B的基本單元數(shù)目與 0.012kg 12C的原子數(shù)目一樣多,就是1mol。1mol C第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度一、物質的量3. mol 的用法mol是物質數(shù)量的計量單位,說1mol物質B 6.022 136 70.000 003 6)1023個基本單元 ,類似于說1打雞蛋(12只)、1羅鉛筆(144支)。1打雞蛋1羅鉛筆第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度一、物質的量3. mol 的用法 “物質的量”是整體名詞,不能拆開。 使用mol時必須同時指明基本單元。物質的量的符號是nB,

15、指物質B的物質的量;對于具體物質,應將基本單元表示在括號內(nèi),如n (Na2CO3)=0.5mol 基本單元應該用粒子符號、物質的化學式或它們的特定組合表示。如H、H2、H2O、1/2H2O、1/2SO42-、(2H2+O2)等。 第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度? 問題:1mol 物質有多少 1mol水能一口喝下,宇宙中的星球約 1/10 mol,算算直徑 1cm 的小球排滿我國 9.6106 km2 陸地會有多厚?第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度一、物質的量(amount of substance) 4. 摩爾質量(molar mass)和物質的量的計算 物質B的摩爾質量MB定義為B的質

16、量mB除以B的物質的量nB,即: 單位 kgmol-1。以 gmol-1為單位,原子MB的數(shù)值等于其 Ar,分子MB的數(shù)值等于其 Mr。BBdefBnmM第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度例0.53g Na2CO3的物質的量是多少? 運用摩爾質量的定義式 可以方便地計算MB 、 mB 和nB。解 mol0050. 0 mol106gg53. 0)CONa()CONa()CONa(1 -323232MmnBBdefBnmM第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度二、物質的量濃度1. 定義 溶液的物質的量濃度(amount-of-substance concentration)定義為溶質B的物質的量nB

17、除以溶液的體積V,即: 單位 molL-1,濃度很小時可用mmolL-1。 cB可簡稱為濃度(concentration) 。VncBdefB第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度二、物質的量濃度2. cB的用法 使用 cB 時必須指明基本單元。對于具體物質,應將基本單元表示在括號內(nèi),如c (1/2Ca2+)=4 mmolL-1 未知相對分子質量的物質B可用質量濃度B(mass concentration)表示,單位為kgL-1,定義是VmBdefB第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度例正常人血漿中每100mL含Na+ 326mg、HCO3- 164.7mg、Ca2+ 10mg,它們的物質的量濃度(

18、單位mmolL-1)各為多少? 解 11 -Lmmol142 1mol1000mmol1L1000mL1000mg1g100mL1molg0 .23mg326)(Nac11 -Lmmol0 .27 1mol1000mmol1L1000mL1000mg1g100mL1molg0 .6164.7mg1)(HCO3c11 -2Lmmol5 . 2 1mol1000mmol1L1000mL1000mg1g100mL1molg400mg1)(Cac第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度例市售濃硫酸密度為1.84kgL-1,H2SO4的質量分數(shù)為96%,計算物質的量濃度c(H2SO4)和c(1/2H2SO4),單位用molL-1。解H2SO4的摩爾質量為98 gmol-1, 1/2H2SO4的摩爾質量為49 gmol-1。 1 -1 -142Lmol181kg1000gmolg89100L1.84kg69)SOH(c1 -1 -142Lmol361kg1000gmolg49100L1.84kg69)SOH(c第五節(jié) 分散系統(tǒng)與混合物的組成標度三、摩爾分數(shù)和質量摩爾濃度 1. 摩爾分數(shù)(mole fraction) 定義:B的物質的量與混合物的物質的量之比,符號為xB,單位是一。即 :顯然,

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