工科無機(jī)化學(xué)

無機(jī)化學(xué)

林苗博士教授

化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓307室（O）67792917linmiao@

阿

愛因斯坦：發(fā)展獨(dú)立思考和獨(dú)立判斷的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)當(dāng)把獲得專業(yè)知識(shí)放在首位。如果一個(gè)人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會(huì)了獨(dú)立地思考和工作，他必定會(huì)找到他自己的道路，而且比起那種主要以獲得細(xì)節(jié)知識(shí)為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來，他一定會(huì)更好地適應(yīng)進(jìn)步和變化。要求：重視做好化學(xué)實(shí)驗(yàn)抓好各個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)預(yù)習(xí)——上課——復(fù)習(xí)——完成作業(yè)抓住重點(diǎn)多思考，多提問可隨時(shí)提出要求和建議課時(shí)安排上課時(shí)數(shù):48學(xué)時(shí)(3~18周)實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù):36學(xué)時(shí)(4~15周)無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn):1．無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作2．化學(xué)反應(yīng)摩爾焓變的測(cè)定3．醋酸解離度和解離常數(shù)的測(cè)定4．硫酸亞鐵銨的制備5．三草酸合鐵（III）酸鉀的制備6．電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）7．鐵（III）離子與磺基水楊酸配合物的組成和穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定8．鈷(Ⅲ)氨氯化合物的制備和性質(zhì)分析（綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）成績(jī)?cè)u(píng)定無機(jī)化學(xué):平時(shí)30%(作業(yè)、測(cè)驗(yàn))期末考試70%無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)为?dú)記分，由平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等綜合而成。參考文獻(xiàn)：《無機(jī)化學(xué)》第四版大連理工大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室編高等教育出版社《現(xiàn)代基礎(chǔ)化學(xué)》（上篇）朱裕貞等編化學(xué)工業(yè)出版社第一章物質(zhì)的狀態(tài)

聚集是自然界的一種物理現(xiàn)象，聚集狀態(tài)是物質(zhì)的一種存在形式。它們決定于分子、原子（涉及電子）的相互作用。

以地球作為系統(tǒng)：固態(tài)（s）、液態(tài)（l）、氣態(tài)（g）

以宇宙作為系統(tǒng)：

等離子態(tài)是物質(zhì)存在的主要形式。物質(zhì)的第四態(tài)——等離子態(tài)

將包含足夠多的、電荷數(shù)目近于相等的自由電子和正離子與中性粒子所形成的混合狀態(tài)稱為等離子態(tài)。這種混合體稱為等離子體（plasma）。物質(zhì)的第五態(tài)——中子態(tài)

若將固態(tài)物質(zhì)施以高壓，非金屬可變成金屬。若將金屬再加高壓或超高壓，此時(shí)核外電子被壓到核內(nèi)去了，電子與質(zhì)子結(jié)合成為中子，形成物質(zhì)的第五態(tài)。1.1氣體氣體的最基本特征：具有可壓縮性（compressibility）和擴(kuò)散性(diffusivity)1.1.1理想氣體狀態(tài)方程式

(equationofstateofidealgas)pV

=nRT

R——摩爾氣體常數(shù)在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),V=22.414L=22.414×10-3m3R=8.314J

mol-1

K-1R=8.314kPa

L

mol-1

K-1理想氣體

是一種物理模型人們將符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體，稱為理想氣體。

理想氣體分子之間沒有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可以忽略。理想氣體狀態(tài)方程式的應(yīng)用范圍

溫度不太低，壓力不太高的真實(shí)氣體。原因：低壓、高溫下的真實(shí)氣體，分子間距很大，相互作用極為微弱；分子本身大小相對(duì)于整個(gè)氣體體積可以忽略不計(jì)，故可近似地將其視為理想氣體。有關(guān)氣體體積的化學(xué)計(jì)算例1-1為了行車的安全，可在汽車中裝備上空氣袋，防止碰撞時(shí)司機(jī)受到傷害。這種空氣袋是用氮?dú)獬涿浧饋淼?，所用的氮?dú)馐怯莎B氮化鈉與三氧化二鐵在火花的引發(fā)下反應(yīng)生成的?？偡磻?yīng)是：6NaN3+Fe2O3(s)

3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)在25℃，748mmHg下，要產(chǎn)生75.0L的N2，計(jì)算需要疊氮化鈉的質(zhì)量。解：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式所顯示出的n（NaN3）與n（N2）的數(shù)量關(guān)系，可以進(jìn)一步確定在給定條件下，n（N2）與m（NaN3）的關(guān)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氣體分壓定律和分體積定律

組分氣體：理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。分壓：組分氣體B在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體B的分壓。分壓定律：

混合氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體分壓之和。

p=p1+p2+

或p=

pB

n=n1+n2+

分壓的求解：xB

B的摩爾分?jǐn)?shù)例1-2

某容器中含有NH3、O2

、N2等氣體的混合物。取樣分析后，其中n（NH3）=0.320mol，n（O2）=0.180mol，n（N2）=0.700mol?；旌蠚怏w的總壓p=133.0kPa。試計(jì)算各組分氣體的分壓。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分體積:

混合氣體中某一組分B的分體積VB是該組份單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時(shí)所占有的體積。

V=V1+V2+

稱為B的體積分?jǐn)?shù)例1-3

氧是人類維持生命的必需氣體，缺氧生命就會(huì)死亡，過剩的氧會(huì)使人致病，只有在氧氣的分壓維持21kPa才能使人體維持正常代謝過程。在潛水員自身攜帶的水下呼吸器中充有氧氣和氦氣（He在血液中溶解度很小，N2的溶解度大，可使人得氣栓?。?/p>

某潛水員潛至海水30m處作業(yè)，海水的密度為1.03g

cm-3，溫度為20℃。在這種條件下，若維持O2、He混合氣中p(O2)=21kPa，氧氣的體積分?jǐn)?shù)為多少？以1.000L混合氣體為基準(zhǔn)，計(jì)算氧氣的分體積和氦氣的質(zhì)量。（重力加速度取9.807m/s2）解：T=（273+20）K=293K海水深30m處的壓力是由30m高的海水和海面的大氣共同產(chǎn)生。海面上的空氣壓力為760mmHg，則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若混合氣體體積為1.000L時(shí)，1.2

液體和溶液1.2.1液體液體的基本特征：具有流動(dòng)性只有體積，沒有形狀。溫度一定，體積恒定。液體分子的排列是短程有序，長(zhǎng)程無序。1.2.2溶液

溶液的定義：

一種物質(zhì)以分子或離子的狀態(tài)均勻地分布在另一種物質(zhì)中得到的分散體系稱做溶液。故溶液是一種分散體系，作為分散介質(zhì)的叫做溶劑，被分散物質(zhì)叫做溶質(zhì)。

溶液濃度的表示：質(zhì)量百分濃度（%）（masspercentconcentration）質(zhì)量摩爾濃度（m）（molalconcentration）摩爾分?jǐn)?shù)（x）（molefraction）物質(zhì)的量濃度（c）——最常用（