無機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識

1、1.2 物質(zhì)及其變化各種物質(zhì)總是以一定的聚集狀態(tài)存在的。 常溫、常壓下，通常有氣、液、固三種聚集狀態(tài)，各具特征，在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化。 氣體（氣體（g）：分子間作用力小，無一定的體積和形狀，具有擴(kuò)散性和可壓縮性。 液體（液體（l） ：分子間作用力介于氣體和固體之間，有一定的體積，無固定的形狀，具有流動性。 固體（固體（s）：具有一定體積、一定形狀，及一定程度的剛性。1.2.1 氣體氣體最基本的性質(zhì)表現(xiàn)為無限膨脹性和無限混摻性。氣體的體積（體積（V V）受溫度（溫度（T T）、壓力（壓力（P P）及本身物質(zhì)的量（物質(zhì)的量（n n）的影響。對于一氣態(tài)體系，在p、V、n、T之間存在一個(gè)固定的關(guān)系，

2、就是理想氣體定律理想氣體定律. .理想氣體定律和理想氣體理想氣體定律和理想氣體 描述理想氣體體積、壓力、溫度和物質(zhì)的量之間關(guān)系的方程式稱為理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體狀態(tài)方程式（簡稱理想氣態(tài)方程）。pV=nRTpV=nRT式中： p p氣體壓力（pa）V V氣體占用容器的體積（m）n n氣體分子的物質(zhì)的量（mol）T T體系的溫度（K）R R常數(shù)，摩爾氣體常量（數(shù)值和單位取決于p、V的單位）當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（T=273.15K，p=101.32510pa）時(shí)，測的1mol氣體所占的體積為22.41410-3m，則：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：氧氣鋼瓶的容積為40.0L，壓力為10.1Mpa，溫度為27。計(jì)算鋼瓶中氧氣的質(zhì)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 根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程pV=nRTpV=nRT，則：2.2.氣體混合物氣體混合物 當(dāng)兩種或兩種以上的氣體在同一容器中混和時(shí)，相互間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，分子本身的體積和它們相互間的作用力都可以忽略不計(jì)，這就是理想氣體理想氣體混合物混合物。其中每一種氣體都稱為該混合氣體的組分組分氣體。氣體。道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律英國科學(xué)家道爾頓于1801年通過大量的實(shí)驗(yàn)總結(jié)出：混合氣體的總壓等于各組分氣體的分壓之和。 pi為第i種組分的分壓分壓。某一組分氣體的分壓是指在同樣溫度下，當(dāng)該組分氣體單獨(dú)占有同一容器在同樣

5、溫度下，當(dāng)該組分氣體單獨(dú)占有同一容器時(shí)所具有的壓力時(shí)所具有的壓力。p p總總=p=pi i=p=p1 1+p+p2 2+p+p3 3+ +混合氣體的狀態(tài)同樣可用理想氣體狀態(tài)方程式來描述：p p總總V=nV=n總總RTRT對于每一種組分都有：p pi iV=nV=ni iRTRT則： p pi i/p/p總總=n=ni i/n/n總總p pi i= p= p總總n ni i/n/n總總n ni i/n/n總總為混合氣體中組分氣體i的摩爾分?jǐn)?shù)（摩爾分?jǐn)?shù)（xixi），p pi i/p/p總總為混合氣體中組分氣體i的壓力分?jǐn)?shù)壓力分?jǐn)?shù)。例2：在容積為50.0L的容器中，充有140.0g的CO和20.0g

6、的H2，溫度為300K。 試計(jì)算：（1）CO與H2的分壓： （2）混合氣體的總壓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：在容積為50.0L的容器中，充有140.0g的CO和20.0g的H2，溫度為300K。 試計(jì)算：（1）CO與H2的分壓： （2）混合氣體的總壓kPaLKJmolkPaLKJmo

7、l4980 .50300314. 80 .102490 .50300314. 80 . 5pnRT=pV根據(jù)理想氣體狀態(tài)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總）（思考：用另外一種方法解此題思考：用另外一種方法解此題分體積定律分體積定律當(dāng)組分氣體的壓力和溫度與混合氣體相同時(shí)，組分氣體單獨(dú)存在時(shí)所占有的體積稱為各組分氣體的分

8、體積，則混合氣體的總體積等于各組分氣體的分體積之和。V V總總=V=Vi i=V=V1 1+V+V2 2+V+V3 3+ + 則：V Vi i/V/V總總=n=ni i/n/n總總V Vi i= V= V總總n ni i/n/n總總P總可通過壓力表測出，Pi則很難被直接測出，可通過分析、計(jì)算求得：p pi i/p/p總總=n=ni i/n/n總總=x=xi i（摩爾分?jǐn)?shù)）（摩爾分?jǐn)?shù)）所以：所以： p pi i= p= p總總xxi i 計(jì)算分壓的關(guān)鍵在于如何求得組分氣體的摩爾分?jǐn)?shù)。 求混合氣體的摩爾分?jǐn)?shù)，常用的方法是通過混合氣體進(jìn)行氣體分析，測得各組分氣體的體積分?jǐn)?shù)V Vi i/V/V總總例3

9、：氰化氫（HCN）氣體是用甲烷和氨作原料制造的。反應(yīng)如下： 如果反應(yīng)物和產(chǎn)物的體積是在相同的溫度和相同的壓力下測定的。計(jì)算：（1）與3.0LCH4反應(yīng)需要氨的體積； （2）與3.0LCH4反應(yīng)需要氧氣的體積； （3）當(dāng)3.0LCH4完全反應(yīng)后，生成的HCN（g）和H2O（g）的體積)g(6g2)(3)(2)(221100,234OHHCNgOgNHgCHPt）（例3：氰化氫（HCN）氣體是用甲烷和氨作原料制造的。反應(yīng)如下： 如果反應(yīng)物和產(chǎn)物的體積是在相同的溫度和相同的壓力下測定的。計(jì)算：（1）與3.0LCH4反應(yīng)需要氨的體積； （2）與3.0LCH4反應(yīng)需要氧氣的體積； （3）當(dāng)3.0LCH4

10、完全反應(yīng)后，生成的HCN（g）和H2O（g）的體積)g(6g2)(3)(2)(221100,234OHHCNgOgNHgCHPt）（解：T和p一定時(shí)，V V1 1/V/V2 2=n=n1 1/n/n2 2。根據(jù)反應(yīng)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 液體 液體內(nèi)部分子之間的距離比氣體小得多分子之間的距離比氣體小得多，分子之間的作用力較強(qiáng)作用力較強(qiáng)。液體具有流動性流動性，有一定的體積而無一定的形狀。與氣體相比，液體的可壓縮性可壓縮性小得多小得多。1.1.液體的蒸汽壓液體的蒸汽壓蒸發(fā)：蒸發(fā)：在一定溫度下，將某液體置于密閉容器中，首先液面上那些能量較大的分子克服液體分子間的引力從表面逸出，形成氣相，這一過程稱為蒸發(fā)。 凝聚：凝聚：另一方面，氣相中的分子不斷地向各個(gè)方向運(yùn)動，其中一部分可能撞到液體表面并被吸引重返液相，這一過程稱為凝聚。 起初，蒸發(fā)過程占優(yōu)勢，隨著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，當(dāng)蒸汽的凝

12、聚速率等于等于液體的蒸發(fā)速率時(shí)，即在單位時(shí)間內(nèi)，脫離液面變成氣態(tài)的分子數(shù)等于返回液面變成液態(tài)的分子數(shù)，就達(dá)到了蒸發(fā)與凝聚的動態(tài)平衡動態(tài)平衡。此時(shí)，在液面上方的氣體分子數(shù)不再改變，蒸汽的壓力也不再改變。在恒定溫度下，與液體平衡的蒸汽稱為飽和蒸飽和蒸汽。汽。飽和蒸汽的壓力就是該溫度下的飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓，簡稱蒸汽壓蒸汽壓。 在一定溫度下，各種液體都具有恒定的蒸汽恒定的蒸汽壓壓。常用來表示某液體在一定溫度下的揮發(fā)性揮發(fā)性大小，蒸汽壓大大的物質(zhì)為易揮發(fā)易揮發(fā)物質(zhì)，蒸汽壓小小的物質(zhì)為難揮發(fā)難揮發(fā)物質(zhì)。液體的蒸汽壓隨溫度的升高而增大，只要物質(zhì)處于氣液共存狀態(tài)，大小與液體量的多少及容器的容積無關(guān)。2.2.

13、液體的沸點(diǎn)液體的沸點(diǎn)液體的蒸汽壓隨溫度的升高升高而增大增大，當(dāng)溫度升到使液體蒸汽壓與外界大氣壓相等相等時(shí)，液體內(nèi)部會有大量氣泡不斷產(chǎn)生并逸出，這種現(xiàn)象稱為沸騰沸騰，此時(shí)的溫度溫度稱為該液體的沸點(diǎn)沸點(diǎn)。液體的沸點(diǎn)隨外界壓力的增大而升高，外界壓力降低，液體的沸點(diǎn)降低；因此，在我國西藏的珠穆朗瑪峰，大氣壓力約為32kpa，水的沸點(diǎn)只有71，食品難煮熟。習(xí)慣上將外界壓力為101.325kpa時(shí)液體的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)。1.2.3 固體 基本特性：組成固體的質(zhì)點(diǎn)位置固定，不能自由運(yùn)動，只能在極小的范圍內(nèi)振動。 固體可分為晶體晶體和非晶體非晶體兩大類。 晶體晶體是指原子、分子、離子等粒子在空間有規(guī)則地排列而成的固體。自然界中大多數(shù)大多數(shù)的固體物質(zhì)都是晶體。晶體的特征：晶體的特征：1.1.有一定的幾何外形有一定的幾何外形晶體的特征：晶體的特征：2.2.有固定的熔點(diǎn)有固定的熔點(diǎn) 在一定壓力下，加熱某種晶體到一定溫度時(shí)，晶體就開始熔化