化工基本知識(shí)

第一篇：化工生產(chǎn)基礎(chǔ)知識(shí)第一章：化工生產(chǎn)概敘第一節(jié)：化工生產(chǎn)的基本概念化工生產(chǎn)的基本任務(wù)是以燃料、礦石、水空氣等天然資源或農(nóng)副產(chǎn)品為原料，經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)變化或化學(xué)處理為主要生產(chǎn)手段，改變物質(zhì)原來(lái)的性質(zhì)狀態(tài)和組成支撐所需的產(chǎn)品。例如：白碳黑的生產(chǎn)。化工生產(chǎn)的基本任務(wù)：（舉例：白碳黑的生產(chǎn)）。了解（研究）化工生產(chǎn)的基本過(guò)程和反應(yīng)原理。了解（熟知）化工生產(chǎn)的工藝流程和最佳工藝條件。了解（熟知）生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用的主要設(shè)備的構(gòu)造、工作原理及強(qiáng)化生產(chǎn)的方法。硅酸鈉采用干法生產(chǎn)工藝技術(shù)，是將石英沙和純堿按工藝要求比例混勻，投入到高溫（1400℃）池窯中，熔融化合成熔融液狀硅酸鈉。1350~1400℃MSiO2+NaCO3=Na2O.mSiO2+CO2↑經(jīng)水淬、蒸球溶化成液體，沉淀過(guò)濾得到工藝所需的硅酸鈉，凈化好的液體硅酸納。白碳黑（水合二氧化硅）分子式為SiO2.nH2O工藝技術(shù)有濃酸液相沉淀法即（一步法），晶種稀酸沉淀法即二步法。稀酸稀堿沉淀法，稀酸稀堿凝膠法等?；瘜W(xué)反應(yīng)式為：Na2O.mSiO2+nH2SO4→mSiO2.nH2O+Na2SO4mSiO2.nH2O→mSiO2.n‘H2O+（n-n‘）H2O經(jīng)合成反應(yīng)后：再壓濾、洗滌、制漿、干燥（粉末）得粉末狀產(chǎn)品。化工單元操作及分類(lèi)：化工生產(chǎn)過(guò)程中，除化學(xué)反應(yīng)過(guò)程之外，還有多項(xiàng)物理加過(guò)程如流體的輸送、沉淀、（過(guò)濾）傳熱、蒸發(fā)、結(jié)晶、干燥、粉碎等，這些加工過(guò)程均稱化工單元操作。按照各單元所遵循的基本規(guī)律不同，可將幾十種單元操作歸納為如下幾個(gè)基本過(guò)程。流體動(dòng)力學(xué)過(guò)程。如輸送、過(guò)濾、離心、沉降、固體流態(tài)化等。熱量傳遞過(guò)程。如傳熱、蒸發(fā)等質(zhì)量傳遞過(guò)程。如蒸發(fā)、吸收、干燥等熱力學(xué)過(guò)程。如冷凍、深度冷凍等。機(jī)械過(guò)程。如固體的粉碎、過(guò)篩、物料的攪拌等?；み^(guò)程的基本規(guī)律化工生產(chǎn)都可以即將單元操作納入上述幾個(gè)化工過(guò)程中，并遵循其各自的基本規(guī)律。這些基本過(guò)程同時(shí)遵循著某些共同的規(guī)律。掌握和運(yùn)用這些過(guò)程的共同規(guī)律，是指導(dǎo)和了解進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)踐的方法和手段。物料衡算根據(jù)物質(zhì)守恒定律，在一個(gè)穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過(guò)程中，向系統(tǒng)或設(shè)備所投入的物料量必須等于所得產(chǎn)品量及過(guò)程損失量和。即：W投=W產(chǎn)+W投式中W投——投入物料量W產(chǎn)——所得的產(chǎn)品量W損——損失的物料量按照這一規(guī)定對(duì)總物料或其中某一組分進(jìn)行的計(jì)算，稱為物料衡算。熱量衡算在化工生產(chǎn)過(guò)程中除了物質(zhì)發(fā)生變化以外還常伴有能量的變化，在化工設(shè)備中所涉及的能量主要表現(xiàn)熱量的變化，所依據(jù)的原則是能量守恒定律。根據(jù)能量守恒定律，對(duì)于一個(gè)穩(wěn)定的化工生產(chǎn)過(guò)程中，向系統(tǒng)或設(shè)備輸入的熱量應(yīng)等于輸出的熱量加上損失的熱量。即：Q入=Q出+Q損式中Q入——輸入的熱量Q出——輸出的熱量Q損——損失的熱量按照這一規(guī)律對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備熱量進(jìn)行計(jì)算，稱為熱量衡算。通過(guò)熱量衡算，可以檢查熱量消耗的程度，確定經(jīng)濟(jì)合理的熱量消耗方案、熱能綜合利用的途徑和選擇最適宜的生產(chǎn)資料等。過(guò)程的平衡關(guān)系在化工生產(chǎn)過(guò)程中，各單元操作過(guò)程都是一定條件下由不平衡向平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化，以達(dá)到過(guò)程的最大限度。出現(xiàn)平衡也是動(dòng)態(tài)平衡。過(guò)程的平衡是在一定條件下建立的，當(dāng)條件發(fā)生變化，叫平衡被破壞。在新的條件下建立新的平衡為止。在許多化工生產(chǎn)過(guò)程中，建立過(guò)程的平衡具有重要的實(shí)際意義。一個(gè)過(guò)程在一定條件能否進(jìn)行，以后進(jìn)行到什么程度都可以由平衡關(guān)系推知。同時(shí)還為生產(chǎn)條件的選擇和改進(jìn)提供依據(jù)。過(guò)程的速率：過(guò)程的平衡關(guān)系只表明一個(gè)變化過(guò)程的可能性與極限。對(duì)于任何一個(gè)過(guò)程，如果不是處于平衡狀態(tài)，則必然會(huì)趨向平衡，而過(guò)程進(jìn)行的快慢確實(shí)工程上更為重要的問(wèn)題。過(guò)程的速率是指單位時(shí)間里過(guò)程進(jìn)行的變化量。它與過(guò)程的推動(dòng)力成正比，與過(guò)程的阻力成反比。例如：流體流動(dòng)的推動(dòng)里是位差或者壓力差；熱過(guò)程中的推動(dòng)力是溫度差；吸收過(guò)程的推動(dòng)里是濃度差；它們都是過(guò)程進(jìn)行的動(dòng)力。推動(dòng)力相對(duì)應(yīng)的阻力則與過(guò)程的性質(zhì)、操作條件、物性有關(guān)，提高過(guò)程的推動(dòng)力是提高過(guò)程速率的基本方法。第二節(jié)：工原料和化工產(chǎn)品化工原料就性質(zhì)和來(lái)源分類(lèi)，可分為無(wú)機(jī)原料、有機(jī)原料和農(nóng)副產(chǎn)品三大類(lèi)。無(wú)機(jī)原料空氣：是包圍地球周?chē)拇髿?，其在地面上的平均高度約300Km，接近地面的空氣密度是1.293g/L，離地面越遠(yuǎn)空氣越稀薄，也就是密度越小。成分：干燥空氣中的主要成分（按體積百分?jǐn)?shù)）有：氧氣（O2）20.99，氮?dú)猓∟2）78.03，氬氣（Ar）0.00011氦氣（He）0.94，氖氣（Ne）0.0015，氙氣（Xe）0.000009，二氧化碳（CO2）0.03。其中He、Ne、Ar、Kr、Xe五種氣體在空氣中含量很少叫做稀有氣體，又因?yàn)椴灰装l(fā)生化學(xué)變化，又叫惰性氣體?？諝馐且环N無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體?？諝獾挠猛荆嚎諝庵泻卸喾N化工原料所需的氣體。例如氧氣是一種重要的化工原料。廣泛用于硫酸、硝酸及其他有機(jī)產(chǎn)品生產(chǎn)上。氧對(duì)煉鋼、金屬切割和焊接、醫(yī)療等都有重要的用途。氮?dú)庖彩且环N重要的化工原料，用于氨、硝酸、氮肥、炸藥的生產(chǎn)等。氫氣很輕，可充氣球。氖氣可制作紅色氖燈。氬氣可以充填燈泡。氪氣可以充填高級(jí)電子表。氙氣可以制作氙燈。水：是地球上分布最廣，最常見(jiàn)，最重要的一種化合物。水的物理性質(zhì)：自然界的水以氣態(tài)（云、水蒸氣）液態(tài)、固態(tài)（冰雪）存在。純凈的水是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的透明液體。水在4℃（277k）時(shí)密度最大為1000kg/m3。在自然界所有的固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)中，水的比熱最大為（4.187KJ/KG.K），在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，純水的凝固點(diǎn)為0℃（273k）；沸點(diǎn)為（373k）水在373k時(shí)的蒸發(fā)潛熱為2256KG/KG，水在273K時(shí)的凝固熱為330KJ/KG。冰的密度為920KG/m3，所以冰比水輕，水變成冰時(shí)體積是增大的。水的化學(xué)性質(zhì)：水的熱穩(wěn)定性很大，只有在2730k以上時(shí)才開(kāi)始離解為氫和氧。2730k2H2O======2H2↑+O2↑水進(jìn)行電解時(shí)也可以生成氫和氧，水很容易和其他物質(zhì)反映，如許多金屬和非金屬的氧化物和水化合生成堿和酸，許多鹽類(lèi)和水生成含結(jié)晶水的化合物。水的用途：水是化學(xué)工業(yè)的重要的起始，水可以和許多物質(zhì)參加反應(yīng)生成基本原來(lái)哦和中間原料，還廣泛用作溶劑、洗滌劑、吸收劑、潤(rùn)滑劑、和氧化還原劑等。水也是目前最常用的加熱。冷卻和冷凍的介質(zhì)。水的凈化處理：目前廣泛采用的有藥劑沉淀法和離子交換法還有電滲析、反滲析處理法。水的循環(huán)使用。A熱風(fēng)爐、鍋爐水幕除塵B隔膜壓濾機(jī)壓榨水C合成反應(yīng)中部分壓濾原液做底液D壓濾原液作為氯化鋇、硫酸鈉的生產(chǎn)原料鹽：硅酸鈉（水玻璃）是生產(chǎn)白碳黑的主要原料。碳酸鈉：又稱純堿，是生產(chǎn)水玻璃的主要原料。硫酸鈉，生產(chǎn)白碳黑的副產(chǎn)品也是生產(chǎn)硫酸鋇、硫化鈉的原料。硅藻土是水玻璃凈化的助濾劑。黃鐵礦又叫硫鐵礦（FeS2）一般為金黃色晶形立方體。相對(duì)密度4.9~5.2，在空氣燃燒中呈蘭色火焰，生成二氧化硫，是制取硫磺和硫酸的重要原料。磷灰石：常見(jiàn)的磷灰石為含氟的磷酸三鈣[Ca5（PO4）3（FCl.OH）]一般為灰白色或淡綠色、呈六方體晶體。相對(duì)密度為2.9~3.2。另一種磷灰土是在水中沉積而成的，是制取鱗、磷酸、磷肥和磷酸鹽的重要原料。磷酸可作為硅酸鈉的預(yù)處理劑。硫酸鋁：在生產(chǎn)牙膏級(jí)產(chǎn)品中，作為稀硫酸的添加劑。鹽的種類(lèi)極多，其他的與本生產(chǎn)工藝有機(jī)原料：煤的用途：煤是植物埋在底下在幾乎沒(méi)有空氣的情況下，經(jīng)過(guò)煤化而形成的。煤可分為泥煤、褐煤、煙煤和無(wú)煙煤。煤的主要成分是碳，并含有烴及烴的化合物。有機(jī)原料的種類(lèi)品種極多，因與本生產(chǎn)工藝關(guān)系不大，不一一列舉。農(nóng)副產(chǎn)品農(nóng)副產(chǎn)品及其小腳料、野生植物和可食用的物料等?？梢杂脕?lái)生產(chǎn)各種有機(jī)原料。署類(lèi)、殼類(lèi)、桿類(lèi)、油類(lèi)都是相應(yīng)有機(jī)化工產(chǎn)品的有機(jī)原料。因與本生產(chǎn)工藝關(guān)聯(lián)不密切，不一一詳述?；ぎa(chǎn)品化工品種繁多，可分為無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品和有機(jī)化工產(chǎn)品。無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品有數(shù)千種，有機(jī)化工產(chǎn)品有數(shù)萬(wàn)種?，F(xiàn)只介紹與生產(chǎn)有關(guān)的幾種化工產(chǎn)品。純堿（碳酸鈉）分子式Na2CO3，堿性物質(zhì)，是生產(chǎn)水玻璃的主要原料。標(biāo)準(zhǔn)GB210.工業(yè)碳酸鈉；白色細(xì)小顆粒，易溶于水，水溶液呈堿性。工業(yè)用碳酸鈉指標(biāo)指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?yōu)等品一級(jí)品總堿量（以Na2CO3計(jì)）%≥99.2098.80氯化物（以NaCl計(jì)）%≤0.700.90鐵%≤0.0040.0006水不溶物%≤0.040.10燒失量%≤0.81.00堆積密度g/cm3≤0.900.90硫酸純硫酸（H2SO4）是無(wú)色油狀液體，凝固點(diǎn)為10.5℃。98.3%的硫酸沸點(diǎn)為338℃，市售的濃硫酸一般含H2SO498%，相對(duì)密度為1.84。硫酸是一種難揮發(fā)性的強(qiáng)酸，它的水溶液具有酸的一切通性。此外濃硫酸還有以下特性，氧化性和吸水性，脫水性。濃硫酸的氧化性：不活潑的金屬（如銅、汞）不與稀硫酸反應(yīng)，但跟濃硫酸共熱時(shí)能生成相應(yīng)的硫酸鹽并放出有刺激性氣味的二氧化硫氣體。如濃硫酸跟銅共熱時(shí)，濃硫酸先將銅氧化成氧化銅，然后氧化銅再跟硫酸反應(yīng)生成硫酸銅?！鰿u+H2SO4（濃）======CuO+SO2↑+H2OCuO+H2SO4======CuSO4+H2O總反應(yīng)方程式可寫(xiě)成：△Cu+2H2SO4（濃）======CuSO4+2H2O+SO2↑濃硫酸不僅能氧化金屬，也能氧化一些非金屬和氣態(tài)氧化物。例如：△C+2H2SO4（濃）======CO2↑+2SO2↑+H2O2HBr+H2SO4（濃）======Br2+SO2↑+2H2O冷的濃硫酸能使鐵、鋁表面生成一層致密的極薄的氧化物保護(hù)膜，它阻礙了金屬內(nèi)部繼續(xù)與硫酸作用，這種現(xiàn)象叫做金屬的鈍化。所以濃硫酸可以裝在鐵制或鋁制容器中進(jìn)行儲(chǔ)存或運(yùn)輸。2)濃硫酸的吸水性濃硫酸可與水結(jié)合形成穩(wěn)定的水合物,H2SO4.H2O、H2SO4.2H2O、H2SO4.4H2O，它與水化合的能力十分強(qiáng)烈，并能吸收空氣中或其他物質(zhì)中的濕存水面形成水合物，同時(shí)放出大量的熱。因此在稀釋濃硫酸時(shí)，一定要將濃硫酸慢慢倒入水中，并不斷攪拌。如果將水倒入濃硫酸中，由于水的相對(duì)密度小，水將浮在硫酸上面，濃硫酸溶解時(shí)放出的熱會(huì)使溶液的局部溫度驟升，水層立即沸騰，至使硫酸液滴向四周飛濺，就象水滴落入高熱的油鍋一般，很容易造成事故，切記水不能倒進(jìn)濃硫酸中。濃硫酸吸水性較強(qiáng)，常用做氣體干燥劑。硫酸的脫水性濃硫酸可以?shī)Z取某些有機(jī)物（如蔗糖、木材、淀粉）中的氫、氧元素而使碳游離出來(lái)。例如在蔗糖里加入一些濃硫酸，蔗糖就被濃硫酸“脫水”而變成黑色的碳。濃硫酸C12H11O11======12+11H2O因此，濃硫酸落在皮膚上、衣服上、必須立即用大量水沖洗，否則會(huì)造成嚴(yán)重的燒傷和腐蝕。硫酸鈉化學(xué)式為Na2SO4，俗名元明粉，無(wú)色斜方晶體，熔點(diǎn)884℃。常以水合物形式存在，如十水硫酸鈉（Na2SO4·10H2O，俗稱芒硝）。有苦咸味，易溶于水。芒硝加熱到100℃失去結(jié)晶水，或在空氣中迅速風(fēng)化，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)水白色粉末。用于制硫化鈉（Na2S，其九水合物又稱硫化堿或臭堿）、紙漿、玻璃、水玻璃、瓷釉、洗衣粉、制革等，并用做緩瀉劑和鋇鹽中毒的解毒劑等。（溶解度曲線）壓濾洗滌過(guò)程就是利用硫酸鈉在水中溶解度比較大的特點(diǎn)，將硫酸鈉從濾餅中洗滌出來(lái)。選用隔膜壓濾機(jī)相對(duì)普通廂式壓濾機(jī)節(jié)能、節(jié)水效果明顯。硫酸鋁硫酸鋁[Al2（SO4）3.18H2O]分子量666.41。物化性質(zhì)無(wú)色單斜結(jié)晶。相對(duì)密度1.69(17℃)。熔點(diǎn)86.5℃（脫水成為白色粉末狀無(wú)水硫酸鋁）。溶于水、酸和堿，不溶于醇。水溶液呈酸性。加熱至770℃時(shí)開(kāi)始分解為氧化鋁、三氧化硫、二氧化硫和水蒸氣。水解后生成氫氧化鋁。工業(yè)品為灰白色片狀、粒狀或塊狀，因含低鐵鹽（FeSO4）而帶有淡綠色，又因低價(jià)鐵鹽被氧化而使產(chǎn)品表面發(fā)黃。粗制品為灰白細(xì)晶結(jié)構(gòu)多孔狀物，含有微量硫酸，具有酸而當(dāng)澀的味道。水溶液長(zhǎng)時(shí)間沸騰可生成堿式硫酸鋁。白碳黑（沉淀二氧化硅）化學(xué)式：（SiO2.nH2O）外觀：白色粉末或無(wú)定型結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)：HG/T3061-19999neqISO5794.1：1994表1：沉淀水合二氧化硅的分類(lèi)類(lèi)別ABC比表面積m2/g部控≥191161~190136~160內(nèi)控≥191161~190136~160產(chǎn)品的化學(xué)、物理性能應(yīng)符合表2所列的各項(xiàng)技術(shù)要求表2：牙膏級(jí)沉淀二氧化硅產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)牙膏級(jí)沉淀二氧化硅產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)類(lèi)型指標(biāo)名稱技術(shù)衛(wèi)生指標(biāo)組合型摩擦型增稠型外觀白色粉末、無(wú)結(jié)粒，目測(cè)無(wú)雜質(zhì)白度（WG）≥96≥96≥96≥96≥96≥96PH值（25℃5%水分散體）6.5-8.57.5-9.05.5-8.06.5-8.57.5-9.05.5-8.0篩下物220目%320目%100≥98100≥98100≥98100≥98100≥98100≥98干燥失重（105℃）%≤8.0≤8.0≤8.0≤8.0≤8.0≤8.0灼燒減量（105℃2h）%≤8.5≤8.0≤10.0≤8.5≤8.0≤10.0吸水量ml/20g22~3417~22>3422~3417~22>34表觀密度g/ml≥0.25≥0.35≤0.25≥0.25≥0.35≤0.25總鹽量（以Na2SO4\NaCl計(jì)）%≤0.3≤0.3≤0.3≤0.2≤0.2≤0.2折光指數(shù)N1.440~1.4651.440~1.4651.440~1.4651.440~1.4651.440~1.4651.440~1.465二氧化硅含量（干基）%≥96≥96≥96≥96≥96≥96硫化物無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)無(wú)還原性硫mg/Kg≤5≤5≤5≤5≤5≤5含鐵量mg/Kg≤300≤300≤300≤200≤200≤200氟相溶性%>90>90>90>90>90>90重金屬（以Pb）計(jì)mg/Kg≤20≤20≤20≤20≤20≤20砷mg/Kg≤2≤2≤2≤2≤2≤2汞mg/Kg≤1≤1≤1≤1≤1≤1細(xì)菌總數(shù)cfu/g≤150≤150≤150≤150≤150≤150注：1、磨擦型有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)QB/T2346-97）此標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2、本標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于國(guó)內(nèi)同行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。3、食品級(jí)、醫(yī)藥級(jí)是透明組合型、透明增稠型、透明磨擦型，有待國(guó)家相對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)驗(yàn)證和認(rèn)可。第三節(jié)：化學(xué)基本概念物質(zhì)物質(zhì)化學(xué)研究的對(duì)象是物質(zhì)。物質(zhì)是作用于我們感覺(jué)器官而引起人們感覺(jué)的東西，它占有一定的空間和具有質(zhì)量。物質(zhì)大的可以用肉眼看見(jiàn)，小的肉眼看不見(jiàn)的有原子、電子、光子等。物質(zhì)有不同的存在形式。物質(zhì)以不同的形式在不停止地運(yùn)動(dòng)著。地球在運(yùn)動(dòng)、機(jī)器在轉(zhuǎn)動(dòng)；巖石在風(fēng)化而變成粘土；空氣流動(dòng)而形成了風(fēng)；植物吸收二氧化碳進(jìn)行光合作用而結(jié)出豐碩的果實(shí)；食品在人體內(nèi)經(jīng)過(guò)復(fù)雜的變化使人得以生活和工作；石油經(jīng)過(guò)加工可以生產(chǎn)出各種重要的產(chǎn)品。所以說(shuō)，有物質(zhì)存在，必然有物質(zhì)運(yùn)動(dòng)。能量物質(zhì)的變化和運(yùn)動(dòng)，總是伴隨著各種能量的變換。水加熱產(chǎn)生的高壓蒸汽可以帶動(dòng)蒸汽機(jī)使火車(chē)運(yùn)行；高位的水可以推動(dòng)水輪機(jī)使發(fā)電機(jī)發(fā)電；電又可以使馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)機(jī)器工作；汽油在汽缸內(nèi)燃燒可以使汽車(chē)行駛；炸藥的強(qiáng)烈反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可以筑路開(kāi)礦。能量可以由一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，位能可以轉(zhuǎn)化成動(dòng)能、電能、機(jī)械能；而電能也能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能和機(jī)械能；物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)時(shí)的化學(xué)能也可以變成電能、機(jī)械能、動(dòng)能。這些能量的轉(zhuǎn)換，都是物質(zhì)不同的運(yùn)動(dòng)形式。各種能量都具有做功的本領(lǐng)。能量可以用不同的形式表現(xiàn)出來(lái)。所以說(shuō)，能量可以定義為做功的本領(lǐng)。物質(zhì)的質(zhì)量和能量守恒定律在科學(xué)高度發(fā)展的今天，很多實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)的事實(shí)告訴我們，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，只是有一些物質(zhì)變化成另一些物質(zhì)，但變化前后物質(zhì)的量是相等的。這就是物質(zhì)守恒定律。同樣可以證明在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中，能量只能相互轉(zhuǎn)化，而不能自生自滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。這就是能量守恒定律。物質(zhì)的變化和性質(zhì)物理變化和物理性質(zhì)物質(zhì)的變化是多種多樣的。例如水加熱變成水蒸汽，而水蒸汽冷凝又變成水；木材加工成家具；鋼錠軋成鋼筋。這些變化只改變了物質(zhì)外部狀態(tài)和形狀，而沒(méi)有改變物質(zhì)的組成，更沒(méi)有新物質(zhì)的產(chǎn)生，這種變化叫物理變化。物質(zhì)在物理變化時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)叫物理性質(zhì)。如狀態(tài)、顏色、氣味、密度、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)等，都是物質(zhì)的物理性質(zhì)。化學(xué)變化和化學(xué)性質(zhì)物質(zhì)的另一種變化，不僅物質(zhì)的外形有了改變，物質(zhì)本身的組成也發(fā)生了變化，產(chǎn)生了新的物質(zhì)。例如炭在空氣中燃燒產(chǎn)生了二氧化碳；鐵在潮濕空氣中生銹變成了鐵銹；石灰石煅燒成了石灰石。這些變化都有新物質(zhì)的產(chǎn)生。由一物質(zhì)生成新物質(zhì)的變化叫做化學(xué)變化。物質(zhì)在化學(xué)變化時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)叫做化學(xué)性質(zhì)。如化合、分解、氧化和還原等。物理變化和化學(xué)變化是物質(zhì)的兩種不同的變化。但在許多情況下它們又常是在一起發(fā)生的。例如點(diǎn)燃蠟燭時(shí)，故態(tài)的蠟受熱熔化，這是物理變化；同時(shí)它燃燒成水蒸氣和二氧化碳，又是化學(xué)變化。一般說(shuō)來(lái)，物質(zhì)發(fā)生物理變化時(shí)，不一定有化學(xué)變化，但發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，一定有物理變化發(fā)生。物質(zhì)的組成分子自然界的一切東西，都是物質(zhì)組成的，那么物質(zhì)又是由什么組成的呢？把一滴水不斷地分割，它將會(huì)變得越來(lái)越小。分割到最后，這滴水將變成一個(gè)單一的個(gè)體，不但我們?nèi)庋劭床灰?jiàn)它，甚至在最好的顯微鏡下也看不見(jiàn)。但它還是水，仍保持著水的各種化學(xué)性質(zhì)，而若進(jìn)一步分割，它就將不再是水了。將失去水的所有化學(xué)性質(zhì)。這種保持某物質(zhì)一切化學(xué)性質(zhì)的最小粒子叫做該物質(zhì)的分子。分子有以下特點(diǎn)。分子很小一滴水里大約就有十五萬(wàn)億個(gè)水分子。分子量雖然很小，但是也有質(zhì)量。例如一個(gè)氧分子的質(zhì)量約為5.314×10-23克。分子在不斷地運(yùn)動(dòng)例如：濕衣服曬干是水分子運(yùn)動(dòng)到空氣的緣故；我們?cè)谌粘Ｉ钪兴岬降臍馕兑彩欠肿舆\(yùn)動(dòng)的結(jié)果。分子之間有間隔一般物體的熱膨脹冷縮現(xiàn)象就證明了這一點(diǎn)。當(dāng)溫度升高時(shí)分子間間隙增大，物體體積膨脹，當(dāng)溫度降低時(shí)分子間的間隔變小，物體體積縮小。一般物質(zhì)三態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)）的變化，主要是分子間的間隔大小發(fā)生變化而造成。原子把水通上電流，水就分解成氫氣和氧氣。把食鹽水通上電流，食鹽水就分解放出氫氣和氯氣。我們知道，水是由水分子組成，食鹽水是由氯化鈉分子和水分子組成的，但通上電流后為什么會(huì)有氫氣、氧氣和氯氣產(chǎn)生呢？首先可以肯定上面的兩個(gè)反應(yīng)過(guò)程是化學(xué)變化，因?yàn)橛行碌姆肿由?。另外也可以看出水分子和氯化鈉分子是可以再分的。他們?cè)诨瘜W(xué)變化中，又分解出更小的微粒、氫微粒、氧微粒和氯微粒。而這些更小的微粒又重新組合成氫分子、氧分子、和氯分子。物質(zhì)在化學(xué)變化過(guò)程中，原來(lái)的物質(zhì)分子分解成更小的微粒，再經(jīng)過(guò)重新組合，變成新物質(zhì)的分子。我們把這些物質(zhì)在化學(xué)變化中的最小微粒叫做原子。原子有以下特點(diǎn)。原子很小原子雖然很小，但是也有質(zhì)量。例如一個(gè)碳原子的質(zhì)量為1.993×10-22克。原子在不斷運(yùn)動(dòng)著化學(xué)反應(yīng)就是原子運(yùn)動(dòng)的一種形式。在化學(xué)反應(yīng)中，分子可以分成原子，原子又可以組合成為新的分子。原子是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的微粒。原子是由原子中心帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子組成的，每一個(gè)電子帶著一個(gè)單位的負(fù)電核。每一個(gè)電子帶著一個(gè)單位的負(fù)電荷。原子核帶的正電荷數(shù)和核外電子帶的負(fù)電荷數(shù)相等，所以原子不顯電性。但原子在一定條件下，可以得到或失去電子，成為帶有電荷的原子。這種帶有電荷的原子叫離子。失去電子的原子帶正電荷，叫陽(yáng)離子；得到電子的原子帶負(fù)電，叫陰離子。物質(zhì)的分子、原子和離子等微粒統(tǒng)稱為物質(zhì)的結(jié)構(gòu)微粒。原子核有質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子和中子的質(zhì)量很相近（1.67×10-24克），相當(dāng)于1個(gè)碳原子的質(zhì)量的1/12。質(zhì)子帶一個(gè)單位正電荷。中子不顯電性。電子的質(zhì)量很?。?.11×10-28克），為質(zhì)子和中子質(zhì)量的1/1840，與原子核的質(zhì)量相比可以忽略不計(jì)。所以原子的質(zhì)量主要集中在原子核上。我們把質(zhì)子、中子、電子等統(tǒng)稱為物質(zhì)的基本粒子。這些粒子之間的關(guān)系如下：原子的質(zhì)量數(shù)=原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)+原子核內(nèi)的中子數(shù)原子核電荷數(shù)=原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)元素元素是具有相同核電荷數(shù)的同一類(lèi)原子總稱。原子和元素是兩個(gè)不同的概念。元素只代表原子的種類(lèi)，不涉及該類(lèi)原子的具體數(shù)量；而講原子時(shí)，可以指明原子的數(shù)量。例如氧分子可以說(shuō)由氧元素組成；也可以說(shuō)是由兩個(gè)氧原子組成。水分子可以說(shuō)是由氫、氧兩種元素組成；也可以說(shuō)是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成。但不能說(shuō)是由兩個(gè)氫元素和一個(gè)氧元素組成。（元素周期表）原子量、分子量和摩爾原子量原子具有質(zhì)量。如果用克做單位來(lái)表示質(zhì)量時(shí)，一個(gè)氧原子的質(zhì)量是2.657×10-23克，一個(gè)氫原子的質(zhì)量是0.1661×10-23克。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，往往不需要知道原子的絕對(duì)質(zhì)量，而只需要原子的相對(duì)質(zhì)量。為此指定一種原子，以它作為不同原子的原子量相互比較的標(biāo)準(zhǔn)。在化學(xué)里規(guī)定：把12C的原子量定位12，、任一元素的原子量是該元素的原子相對(duì)于12C碳原子的重量。分子量分子量是組成分子的所有原子的原子量總和。所以分子量也是一個(gè)相對(duì)質(zhì)量。一般由分子式就可以計(jì)算出物質(zhì)分子的分子量。單質(zhì)分子量一般金屬、固體非金屬和稀有氣體，都是由一個(gè)原子組成一個(gè)分子，所以他們的分子量就等于原子量。例如：Cu（銅）的原子量=63.5分子量=63.5C（碳）原子量=12分子量=12He（氦）原子量=4分子量=4另外一些氣體和液體非金屬，都是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的原子組成一個(gè)分子，所以他們的分子量等與所有原子的原子量之和。例如：O2（氧氣）原子量=16分子量=16×2=32N2（氦氣）原子量=14分子量=14×2=28O3（臭氧）原子量=16分子量=16×3=48Br（溴氣）原子量=80分子量=80×2=160化合物的分子量化合物分子量等于組成化合物的各個(gè)原子的原子量之和。例如：CO2（二氧化碳）分子量=12+16×2=44H2SO4（硫酸）分子量=2+32+16×4=98摩爾物質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)，都是按照一定數(shù)量的原子或分子的比例來(lái)進(jìn)行的。例如：燃燒燃燒C+O2=======CO22H2+O2======2H2O1分子1分子1分子2分子1分子2分子12克32克44克4克32克36克一個(gè)碳分子（即一個(gè)碳原子和兩個(gè)氧原子）的質(zhì)量為1.994×10-23+2×2.657×10-23=7.308×10-23克，44克二氧化碳含有二氧化碳的分子數(shù)是：12=6.02×1023個(gè)1.99410-23同樣可以計(jì)算出：4克的氫氣中含有2×6.02×1023個(gè)氫分子32克的氧中含有1×6.02×1023個(gè)氧分子36克的水中含有2×6.02×1023個(gè)水分子由此可知物質(zhì)間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)，都是以6.02×1023個(gè)分子的倍數(shù)進(jìn)行反應(yīng)的。6.02×1023這個(gè)數(shù)值被叫做阿佛加德羅常數(shù)，以N表示任何物質(zhì)中，只要含有6.02×1023個(gè)微粒（分子、原子、離子、電子等），這種物質(zhì)的量叫做一摩爾。摩爾是化學(xué)上一個(gè)常用的基本物質(zhì)量的單位，它是以微粒數(shù)量表示物質(zhì)的量。摩爾以mol表示。根據(jù)摩爾的定義可以知道：4克氫含有2N氫分子，故1摩爾氫氣=2克；32克氧含有1N氧分子，故1摩爾氧氣=32克；36克水含有2N水分子，故一摩爾水=18克。由此可以的出，1摩爾分子的質(zhì)量，用“克”做單位時(shí)，在數(shù)值上等于它的分子量。同理可以推廣到原子，一摩爾原子的質(zhì)量，用“克”做單位時(shí)，在數(shù)值上等于它的分子量。例如：1摩爾原子的碳；質(zhì)量為12克；1摩爾原子的硫；質(zhì)量為32克；1摩爾的原子的鐵；質(zhì)量為56克。1摩爾物質(zhì)的質(zhì)量叫做摩爾質(zhì)量。單位為克/摩爾（g/mol）或千克/摩爾（kg/mol）。物質(zhì)的質(zhì)量（克）物質(zhì)的摩爾數(shù)（mol）=物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（克/摩爾）物質(zhì)的質(zhì)量=物質(zhì)的摩爾質(zhì)量（克/摩爾）×物質(zhì)的量（摩爾）化合價(jià)和物質(zhì)的量一種元素的原子只能與一定個(gè)數(shù)的其他元素的原子結(jié)合，而不是與任意個(gè)數(shù)的其他元素的原子相結(jié)合。例如：NaClCaCl2AlCl3CCl4HClH2ONH3CH41：11：21：31：41：12：11：31：4在化學(xué)里，把與某種元素的原子相結(jié)合（或相當(dāng)）的氫原子數(shù)目叫做該元素的化合價(jià)。化合價(jià)有正價(jià)和負(fù)價(jià)。離子化合物的化合價(jià)離子化合物是由帶正電的陽(yáng)離子和點(diǎn)負(fù)電的陰離子組成，即由離子鍵形成的化合物，在離子化合物中的元素化合價(jià)，就是這種元素的一個(gè)原子得到或失去的電子數(shù)，如在氯化鈉的分子里，鈉離子帶一個(gè)正電荷，他就是+1價(jià)；氯離子帶一個(gè)負(fù)電荷，它就是-1價(jià)。氯離子帶一個(gè)負(fù)電荷，他就是-1價(jià)。在離子化合物里元素的正價(jià)和負(fù)價(jià)的代數(shù)和一定等于零。共價(jià)化合物的化合價(jià)共價(jià)化合物是由組成分子的原子之間共用電子對(duì)結(jié)合而成的，即由共價(jià)鍵形成的化合物。在共價(jià)化合物分子里，元素的化合價(jià)就是這種元素的一個(gè)原子和其他元素的原子共用電子對(duì)數(shù)目。其正、負(fù)價(jià)取決于共用電子對(duì)的偏移情況。共用電子對(duì)朝向的原子化合價(jià)為負(fù)價(jià)，共用電子對(duì)遠(yuǎn)離的原子化合價(jià)為正價(jià)。由于共價(jià)化合物分子本身也不顯電性，因此，在共價(jià)化合物里元素的正價(jià)和負(fù)價(jià)的代數(shù)和也一定等于零。其他類(lèi)型的化合價(jià)除上述性質(zhì)外，化合價(jià)還具有下列的規(guī)律：氫通常是+1價(jià)；氧通常時(shí)-2價(jià)，金屬元素一般是正價(jià)；非金屬元素一般是負(fù)價(jià)，但與氧化合時(shí)卻顯正價(jià)（氟除外）。例如：H2S中，S為-2價(jià)，但在SO2中，S為+4價(jià)。在化合物中，元素的化合價(jià)不是固定不變的。許多元素在不同的化合物中，可以顯示出不同的化合價(jià)。例如：在FeCl3中，鐵為+3價(jià)，而在FeCl2中，鐵為+2價(jià)。在不同化合物中，顯示出不同化合價(jià)的元素叫變價(jià)元素。在單質(zhì)分子中，元素的化合價(jià)為零。在化合物中，由兩個(gè)或兩個(gè)以上的原子結(jié)合而成的原子團(tuán)，在化學(xué)反應(yīng)中通常并不分開(kāi)，好象一個(gè)原子一樣，這種原子團(tuán)叫做根。根也有化合價(jià)。例如SO4-2化合價(jià)為-2價(jià)。2、物質(zhì)的量物質(zhì)的量是表示物質(zhì)多少的一個(gè)物理量，它與物質(zhì)的質(zhì)量不同。物質(zhì)的質(zhì)量是物質(zhì)慣性的量度，而物質(zhì)的量是對(duì)許多物質(zhì)存在形態(tài)所具有的另一種屬性進(jìn)行的量度引入的一個(gè)概念。物質(zhì)B的物質(zhì)的量nB物質(zhì)的質(zhì)量mB都是與溫度壓力無(wú)關(guān)，但nB和mB是對(duì)物質(zhì)B的兩種不同屬性進(jìn)行度量所引入的兩種物理量。物質(zhì)的量以阿佛加得羅常數(shù)的記數(shù)單位來(lái)表示指定的基本單元是多少摩爾的一個(gè)物理量。NB=NB/L式中NB-物質(zhì)B的粒子數(shù)（如原子、分子、離子）；L-阿佛加德羅常數(shù)摩爾質(zhì)量物質(zhì)B的摩爾質(zhì)量MB是物質(zhì)B的質(zhì)量m物質(zhì)的量nB。mMB===kg/molnB摩爾質(zhì)量MB是一個(gè)物質(zhì)的量nB導(dǎo)出量，在使用摩爾質(zhì)量時(shí)必須指明基本單元，基本單元可以是分子、原子、離子等。對(duì)同一物質(zhì)，規(guī)定的基本單元不同，其摩爾質(zhì)量也不同。第四節(jié)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)及元素周期律原子結(jié)構(gòu)原子的組成物質(zhì)是由分子組成的，而分子則是由原子和離子等微粒組成的，這些微粒統(tǒng)稱為物質(zhì)的結(jié)構(gòu)微粒。原子由原子核和核外電子組成。原子核又是質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子和中子的質(zhì)量很相近（1.67×10-24g），相當(dāng)于1個(gè)碳原子的質(zhì)量的1/12。質(zhì)子帶一個(gè)單位的正電荷。種子不顯電性。電子質(zhì)量很?。?.11×1028g），帶有一個(gè)單位負(fù)電荷。由于核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和核外的電子數(shù)相等，而它們的電量相等，電性相反，所以原子是不顯電性的。又因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量很小（為質(zhì)子或中子質(zhì)量的1/1840），與原子核的質(zhì)量相比可以忽略不計(jì)，所以原子的質(zhì)量主要集中在原子核上。我們把質(zhì)子、中子、和電子等統(tǒng)稱為物質(zhì)的基本粒子。這些粒子之間的關(guān)系如下：原子的質(zhì)量數(shù)=原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)+原子核內(nèi)的中子數(shù)原子核電荷數(shù)=原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=原子核外電子數(shù)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)原子核外的電子是在極小的空間范圍（約10-10m）作高速運(yùn)動(dòng)的（105m/s），所以還不能精確地測(cè)定出某一瞬間，某一個(gè)電子在核外的確切位置。但是可以用統(tǒng)計(jì)的方法計(jì)算出這個(gè)電子在核外空間最常出現(xiàn)的區(qū)域。電子在核外的運(yùn)動(dòng)就好象蜜蜂在花園里采蜜，它一會(huì)兒飛到這里，一會(huì)兒飛到那里，好象看不出什么運(yùn)動(dòng)規(guī)律。但如果我們經(jīng)過(guò)常時(shí)間多次的觀察，就會(huì)發(fā)現(xiàn)蜜蜂在花朵附近出現(xiàn)的機(jī)會(huì)（又叫幾率）要比遠(yuǎn)離花朵的地方大得多。如果用一架照相機(jī)給蜜蜂采花運(yùn)動(dòng)拍很多照片，我們可以看到在每一張照片上的蜜蜂的位置都不一樣。但把很多張照片（幾千張或幾萬(wàn)張）重疊在一起時(shí)，就可以發(fā)現(xiàn)在花朵周?chē)鄯涑霈F(xiàn)的幾會(huì)最多，形成一團(tuán)蜜蜂的云霧。如果用一架小型照相機(jī)給氫原子拍幾千張、幾萬(wàn)張，而又把這些照片重疊起來(lái)，就會(huì)出現(xiàn)如同蜜蜂云霧一樣的圖象。盡管不能測(cè)出氫原子核外電子在某一瞬間的確切位置，但是氫核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律依然可以描繪出來(lái)。即在離核越近的地方電子云越密?？茖W(xué)上常用電子云的圖形來(lái)粗略地描敘核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。“電子云”是一種形象化的比喻，而不是有這么多電子分散在核外形成云霧。原子核外的的電子排列電子在原子核外的“空間”中做高速運(yùn)動(dòng)，電子的高速運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)呢？電子云電子在核外的高速運(yùn)動(dòng)和普通物體的高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不一樣，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是跳躍式的、不連續(xù)的。因此無(wú)法確定電子在某一瞬間處于原子核外的空間的哪一點(diǎn)，只能用統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)電子在原子核外某一地區(qū)出現(xiàn)多少的方法來(lái)描敘電子的運(yùn)動(dòng)情況。電子在原子核外空間各處出現(xiàn)，好象帶負(fù)電的云霧，籠罩在原子核周?chē)?，所以我們形象地稱它為“電子云”。通常狀態(tài)下的電子云是球形對(duì)稱的。小黑點(diǎn)密的區(qū)域表示電子出現(xiàn)的幾率大，小黑點(diǎn)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少（注意小黑點(diǎn)并不代表電子的個(gè)數(shù)）。（2）電子的分層排布多電子的原子，電子在核外作高速運(yùn)動(dòng)時(shí)與原子的距離不一樣，有遠(yuǎn)有近分層排布。離核近的電子層能量低，離核遠(yuǎn)的電子層能量高。為了便于說(shuō)明問(wèn)題，把離核最近的、能量最低的叫做第一層；能量稍高、離核較遠(yuǎn)的叫做第二層，由里向外依次排列，叫做三、四、五、六、七層，也可以叫做K、L、M、N、O、P、Q層。核外電子排布規(guī)律原子核外電子的分層排布，每個(gè)電子內(nèi)的電子數(shù)目不同。各電子層外最多可容納的電子數(shù)目為2n2。其中n是電子層數(shù)，例如：K層n=1，最多可容納電子數(shù)是2×12個(gè)；L層n=2，最多可容納2×22個(gè)。最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)電子（當(dāng)K層是最外層時(shí)，不超過(guò)2個(gè)）。例如：鉀原子有19個(gè)電子，按K2、L8、M8、N1分布，而不是K2、L8、M9。核外電子一般總是最先排在能量最低的電子層里，然后，依次排布在能量逐步升高的電子層里。即排滿了K層；在排L層；排滿了L層，再排M層。以上三條規(guī)律不能規(guī)律地理解，而是相互聯(lián)系的。例如：當(dāng)M層不是最外層時(shí)，最多可容納18個(gè)電子，而當(dāng)最外層是M層時(shí)，最多可容納8個(gè)電子。原子結(jié)構(gòu)的示意圖。分子結(jié)構(gòu)化學(xué)鍵分子是由原子組成的，原子與原子之間存在相互吸引力。相鄰原子之間的相互作用叫化學(xué)鍵。原子之間化學(xué)鍵的形成主要是由于原子之間外層電子的轉(zhuǎn)移和偏離的結(jié)果。在25度時(shí)，氣態(tài)原子形成1mol化學(xué)鍵（即6.02×1023個(gè)化學(xué)鍵）時(shí)放出的能量，或者破壞1mol化學(xué)鍵所需要的能量，叫做鍵能。單位為KJ.mol-1。鍵能越大，化學(xué)鍵越牢固。一般化學(xué)鍵的鍵能在125~625KJ.mol-1?；瘜W(xué)鍵主要有：離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵等。離子鍵離子鍵的形成任何元素都有把自己的最外層電子變成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的傾向。惰性氣體性質(zhì)不活潑，幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就因?yàn)樗鼈冊(cè)雍俗钔鈱咏Y(jié)構(gòu)都呈穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。除氦原子原子核的核外電子為2個(gè)外，其他元素都是8個(gè)電子。所以元素都有使自己最外電子層具有8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。一般地說(shuō)，最外層電子數(shù)在4個(gè)以下的元素（主要是金屬元素容易失去電子變成8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)），如鈉（Na）原子的電子層最外層只有一個(gè)電子，它總是失去一個(gè)電子，使原來(lái)的次外層變成8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。又如氯（Cl）的電子層最外層有7個(gè)電子，它只要奪取1個(gè)電子，使原來(lái)的最外層變成具有8個(gè)電子的穩(wěn)定電子結(jié)構(gòu)。原子失去電子后，帶有正電荷的叫陽(yáng)離子（或正離子），如鈉離子（Na+）。原子得到電子電有負(fù)電荷的叫做陰離子（或叫負(fù)離子），如氯離子（Cl-）。鈉離子和氯離子之間存在著靜電吸引力，同時(shí)兩個(gè)離子的核之間以及它們的外層電子之間又有排斥力，在吸引力和排斥力達(dá)到平衡時(shí)，就形成了氯化鈉分子。正離子和負(fù)離子之間通過(guò)靜電作用而形成的化學(xué)鍵叫做離子鍵。由離子鍵結(jié)合而形成的化合物叫做離子化合物。如氯化鈉等。在化學(xué)反應(yīng)中，一般是原子的最外層電子發(fā)生轉(zhuǎn)移或偏移，在元素符號(hào)周?chē)谩?”、“。”、或“×”來(lái)表示原子最外層的電子。（舉例）共價(jià)鍵共價(jià)鍵的形成當(dāng)同種元素的原子相遇時(shí)，因?yàn)樗麄兊碾婋x能和對(duì)電子親和力相同，彼此間不可能有電子的得失。例如氫分子的形成，就不可能有電子的得失，只可能由兩個(gè)氫原子個(gè)提供一個(gè)電子在兩個(gè)氫原子之間形成一對(duì)共用電子對(duì)同時(shí)被兩個(gè)氫原子核所吸引。也就是每一個(gè)氫原子的電子云向另一個(gè)原子靠近，使兩個(gè)氫原子的電子云互相重疊，增大了兩個(gè)原子間的電子云密度，形成一個(gè)負(fù)電中心，對(duì)兩個(gè)氫原子核同時(shí)產(chǎn)生吸引力，這樣形成了氫分子。原子間通過(guò)共用電子對(duì)（即電子云重疊）形成的化學(xué)鍵叫做共價(jià)鍵。近代的科學(xué)理論指出：一個(gè)原子A與另一個(gè)原子B，如果在他們的外層軌道上都有一個(gè)未成對(duì)的電子，而且這兩個(gè)未成對(duì)的電子的自旋方向相反。那么當(dāng)A原子和B原子接近時(shí)，這兩個(gè)電子就可以配成電子對(duì)，它們的電子云在一定程度上重疊而形成共價(jià)甲，使體系能量降低，而趨于穩(wěn)定。電子云重疊程度越大，體系能量降低越多，形成的共價(jià)鍵越牢固。同樣，兩個(gè)氯原子的外層軌道上各有一個(gè)未成對(duì)電子，如果它們的自旋方向相反，也能形成電子對(duì)。同理，氮分子也是這種方式形成共價(jià)鍵分子。由1對(duì)共用電子對(duì)形成的共價(jià)鍵叫做單鍵，由2對(duì)或3對(duì)共用電子對(duì)形成的共價(jià)鍵分別叫做雙鍵和叁鍵。不僅相同原子可以通過(guò)共價(jià)鍵形成分子，不同元素的原子也可以通過(guò)共價(jià)鍵形成分子。例如：氫與氯化合時(shí)，氫原子最外層有個(gè)一個(gè)未成對(duì)的電子和氯原子最外層一個(gè)未成對(duì)的電子，形成氯化氫分子。氫和氧化合時(shí)，氧原子的最外層有兩個(gè)未成對(duì)的電子。它可以和兩個(gè)氫原子的電子配成兩個(gè)共用電子對(duì)，形成水分子。共價(jià)鍵的特性共價(jià)鍵的飽和性元素的原子最外層具有未成對(duì)的電子時(shí)，當(dāng)一個(gè)電子與一個(gè)自旋方向相反的電子配對(duì)形成共價(jià)鍵后，就不能再和第二個(gè)電子配對(duì)。共價(jià)鍵的這一特性叫做共價(jià)鍵的飽和性。例如：氫原子的一個(gè)未成對(duì)電子和氫原子的一個(gè)自旋相反的未成對(duì)電子配對(duì)形成氯化氫（HCL）分子后，就不可能再和第二個(gè)電子配對(duì)形成H2Cl分子。同樣地，也不可能生成HCl2分子。共價(jià)鍵的方向性當(dāng)原子間的未成對(duì)的電子云相互重疊時(shí)，它們總是盡量地沿著電子內(nèi)蘊(yùn)密度最大的方向進(jìn)行重疊的，這就是共價(jià)鍵的方向性。氫鍵我們知道水分子（H2O）中的兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子是以共價(jià)鍵結(jié)合在一起的，整個(gè)分子又成夾角為104°30′的折線形。由于氫和氧的電負(fù)性茶花子叫大，O-H鍵具有很強(qiáng)的極性，在氫原子這一邊顯示出很強(qiáng)的正電性。而在氧原子周?chē)碾娮釉泼芏燃哟蠖@示出很強(qiáng)的負(fù)電性。當(dāng)兩個(gè)水分子接近時(shí)，帶正電性的氫原子和帶有負(fù)電性的氧原子之間就產(chǎn)生一種較強(qiáng)的靜電吸引作用。這種分子中帶正電性的氫原子和另一個(gè)分子中帶負(fù)電性較強(qiáng)的原子之間的靜電吸引作用就叫做氫鍵。（畫(huà)圖表示）上圖中氫原子和氧原子之間用虛線表示的結(jié)合就是氫鍵。氫鍵可看做是一種較強(qiáng)的分子間的作用力，而不是化學(xué)鍵。但它和共價(jià)鍵很相似，具有方向性和飽和性。正是由于水分子間存在著氫鍵，對(duì)水的物理性質(zhì)產(chǎn)生了極大的影響。如出現(xiàn)了冰能浮在水面上，冰的密度在4℃時(shí)為最大等一些反?，F(xiàn)象。金屬晶體內(nèi)部存在著一部分自由電子，它們?cè)诮饘倬w內(nèi)部無(wú)規(guī)則得運(yùn)動(dòng)著，同時(shí)金屬晶體內(nèi)部的原子和離子也不停地進(jìn)行著電子的交換。這種在金屬晶體內(nèi)部由電子交換作用而引起的作用力叫做金屬鍵。金屬鍵與共價(jià)鍵不同，金屬原子間沒(méi)有電子對(duì)形成，自由電子不屬于某一個(gè)特定的金屬離子，而為許多金屬離子所共有。它也不具有方向性和飽和性。但由于金屬鍵的存在使得金屬晶體具有較大的密度。元素周期率及元素周期表元素周期率決定元素化學(xué)性質(zhì)的主要原因是核外電子（特別是最外層電子）的數(shù)目和排列情況。我們把原子核的核電荷數(shù)叫做原子序數(shù)。如果按原子序數(shù)的遞增順序來(lái)排列元素，就看出元素性質(zhì)變化的規(guī)律性。元素及化合物的型號(hào)子，都是隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性的變化，這就叫做元素周期率。元素周期表把已發(fā)現(xiàn)的全部元素，按照原子虛數(shù)的遞增順序周期性排成一個(gè)總表，就叫做元素周期表。元素周期表是元素周期率的具體表現(xiàn)形式，見(jiàn)元素周期表。周期把具有相同電子層，按照原子序數(shù)遞增順序排列成一橫行的元素稱周期。原子核外電子有7個(gè)電子層，所以周期表就有7個(gè)周期。沒(méi)一個(gè)周期以氫或者堿金屬（鋰、鈉、鉀等）開(kāi)始，以惰性氣體終止。第一周期有兩個(gè)元素，是最短周期。第二、三周期各有八個(gè)元素，是短周期。第四、五周期各有十八個(gè)元素，是長(zhǎng)周期。第六周期有三十二個(gè)元素，第七周期也應(yīng)該有三十二個(gè)元素，但還沒(méi)有完全發(fā)現(xiàn)，是最長(zhǎng)周期。此外，在周期表的西方，還有兩個(gè)橫行。第一橫行是6周期中的57號(hào)元素鑭（La）到71號(hào)元素镥（Lu）共十屋種元素，他們的性質(zhì)很相似，統(tǒng)稱為“鑭系元素”，為了遵循型號(hào)子相似的元素排在同一個(gè)縱列的原則，所以只在表中鑭的位置上注明“鑭系”字樣，把58~71號(hào)元素另外排在表的下方。同樣把第7周期的89~103號(hào)元素，統(tǒng)稱為“錒系元素”也排在表的下方。但“鑭系”和“錒系”并不是兩個(gè)周期。另外在錒系元素中鈾元素后面的元素都是人工核反應(yīng)制得地放射性元素，通常又叫做超鈾元素。同一周期元素性質(zhì)的遞變規(guī)律如下：化合價(jià)元素最高化合價(jià)由+1增至+7，這是因?yàn)樵卦幼钔鈱与娮訑?shù)由1個(gè)增加到7個(gè)的緣故。最后一個(gè)惰性氣體最外層電子數(shù)為8個(gè)已經(jīng)飽和，所以它的化合價(jià)為零。金屬性隨著原子序數(shù)的遞增，元素的金屬性逐漸減弱，非金屬逐漸增強(qiáng)。這是為在同一周期的元素具有相同的電子層數(shù)，隨著核電荷數(shù)的增大，原子核對(duì)核外電子的吸引力增強(qiáng)，失去電子的趨勢(shì)減弱，得到電子的趨勢(shì)增強(qiáng)，所以從左到右，金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)。最高氧化物的水合物的酸堿性隨著原子序數(shù)的遞增。水合物的堿性逐漸減弱，酸性逐漸增強(qiáng)。(2)族把具有相同的最外層電子數(shù)目的元素排成一縱行成族周期表中共有18個(gè)縱列，分成16個(gè)族。除中間第8、9、10三個(gè)縱列的元素總稱為第Ⅷ族外，其余每一個(gè)縱列為一個(gè)族。長(zhǎng)周期和短周期共處的縱列叫做主族，表中在族的序數(shù)（習(xí)慣用羅馬數(shù)號(hào)表示）后面標(biāo)一個(gè)字母“A”。如ⅠA，ⅡA，……ⅦA；單由長(zhǎng)周期中不與短周期共處的縱列叫做副族，用字母B表示。如ⅠB，ⅡB等。最右邊一族是惰性氣體，叫做零族。用“0”表示。第五節(jié)化學(xué)反應(yīng)方程式分子式分子式是用元素符號(hào)來(lái)表示物質(zhì)分子組成的式子。從分子式可以看出物質(zhì)分子是由哪些元素的原子組成，以及各元素的原子數(shù)目和質(zhì)量百分比。如以硫酸分子式H2SO4為例：表示硫酸H2SO4是由H、S、O三種元素組成；表示硫酸分子中含有兩個(gè)H原子，一個(gè)S原子，四個(gè)O原子；表示硫酸分子量為：1×2+32+4×16=98表示硫酸中所含元素的質(zhì)量百分比；H%=（1×2）/98=1/49=2.04%S%=32/98=32.65%O%=4×16/98=64/98=65.3%化學(xué)方程式用分子式來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)的式子叫化學(xué)方程式。例如：燃燒C+O2======CO2↑電解2H2O======2H2↑+O2↑從上面的化學(xué)方程式中，不僅看出反應(yīng)物和生成物是什么物質(zhì)，同時(shí)也可以看出反應(yīng)式兩邊個(gè)元素的原子個(gè)數(shù)相等的，即符合反應(yīng)前后物質(zhì)總量不變的原則。所以化學(xué)方程式表示出參加反應(yīng)物質(zhì)之間的質(zhì)和量的關(guān)系?；瘜W(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)步驟在等號(hào)的左邊寫(xiě)上反應(yīng)物的化學(xué)式，右邊寫(xiě)生成物的化學(xué)式。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在各化學(xué)式前面，配上適當(dāng)?shù)南禂?shù)，使左右兩邊的每一種元素的原子總數(shù)相等。如果是在特定條件下進(jìn)行的反應(yīng)，要在符號(hào)上或下注明反應(yīng)發(fā)生的條件。例如：MnO22KClO3======2KCl+3O2↑△反應(yīng)發(fā)生的特定條件，如燃燒、加熱（或用“△”表示），催化劑、溫度、壓力等?；瘜W(xué)方程式的配平最小公倍數(shù)法這是配平化學(xué)方程式最常用的一種方法。例如：MnO2KClO3======KCl+O2↑△首先找出一個(gè)在化學(xué)方程式左右兩邊各出現(xiàn)一次，而且原子個(gè)數(shù)較多，或左右兩邊原子個(gè)數(shù)相差較多的元素，如氧元素。再求出該元素在左右兩邊的最小公倍數(shù)。氧元素左邊為3，右邊為2，最小公倍數(shù)為2×3=6。以原子個(gè)數(shù)去除最小公倍數(shù)，即為含有該原子的化學(xué)式系數(shù)。KClO3系數(shù)=6/3=2O2=6/2=3MnO22KClO3======KCl+3O2↑△最后再推算其他物質(zhì)的化學(xué)式的系數(shù)。根據(jù)2KClO3確定右邊KCl的系數(shù)為2。故平衡后的化學(xué)方程式為：MnO22KClO3======2KCl+3O2↑△熱化學(xué)方程式在化學(xué)反應(yīng)中，除了有物質(zhì)的變化外，還有以熱量的形式表現(xiàn)出來(lái)的能量變化。能表明熱量變化的化學(xué)方程式叫做熱化學(xué)方程式。放出熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做熱反應(yīng)，在化學(xué)方程式的右邊用“+”號(hào)來(lái)表示放熱；吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫做吸熱反應(yīng)，在化學(xué)方程式的右邊用“-”表示吸熱。由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而放出或者吸收熱量叫做化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)，與參加反應(yīng)物質(zhì)的量、聚集狀態(tài)（固體、液體或氣體）、外界的溫度和壓力有關(guān)。所以在書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)，要注明參加反應(yīng)物質(zhì)的量（即化學(xué)式的系數(shù)）、聚集狀態(tài)（以g表示氣體、l表示液體，s表示固體），如果不表明溫度和壓力時(shí)，均是指25℃，101。325kPa下的熱效應(yīng)。例如：H2（g）+1/2O2（g）======H2O+241.8kJ2H2（g）+O2（g）=======2H2O+483.6kJH2（g）+1/2O2（g）======H2O（l）+286.2J從上面三個(gè)熱化學(xué)方程式中，可以清楚看出，參加反應(yīng)的物質(zhì)的量和聚集狀態(tài)的重要性。生成2molH2O的熱效應(yīng)恰好是1molH2O的熱效應(yīng)的二倍。聲成1mol液體H2O的熱效應(yīng)比生成1mol氣體H2O的熱效應(yīng)多44.4kJ，這是因?yàn)椋篐2O（g）======H2O（l）+444.4kJ第六節(jié)溶液及相平衡溶液溶液的定義自然界中純凈物質(zhì)極少，絕大多數(shù)物質(zhì)都是混合物，而混合物中最重要的一種是溶液。一種（或幾種）物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)里，形成均勻的、穩(wěn)定的混合物叫做溶液。被溶解的物質(zhì)叫做溶質(zhì)。能溶解其他物質(zhì)的物質(zhì)叫做溶劑。固體、氣體叫做溶質(zhì)、液體是溶劑。兩種液體互相溶解時(shí)，習(xí)慣上把量多的一種叫做溶劑，量少的叫做溶質(zhì)。用水做溶劑的溶液叫做水溶液。用酒精做溶劑的溶液叫做酒精溶液。通常所說(shuō)溶液如不加說(shuō)明時(shí)，一般指的是水溶液。溶液的分類(lèi)按物質(zhì)的聚集狀態(tài)可把溶液分為三類(lèi)：即氣態(tài)溶液（氣體混合物）、液體混合物和故態(tài)溶液（如合金）。本章重點(diǎn)討論液態(tài)溶液。按液態(tài)溶液的導(dǎo)電性能可把液態(tài)溶液分為兩類(lèi)：即電解質(zhì)溶液和非電解質(zhì)溶液。按液態(tài)溶液的形成過(guò)程又可以為三類(lèi)：即固體溶與液體中的同業(yè)，氣體溶于液體中的溶液和液體溶于液體中的溶液。物質(zhì)的溶解過(guò)程溶質(zhì)溶解與溶劑中，常常有溫度和體積的變化。例如當(dāng)硫酸銨（NH4）2SO4或硝酸鉀（KNO3）溶于水中時(shí)，溶液的溫度會(huì)明顯下降，而當(dāng)濃硫酸（H2SO4）或固體氫氧化鈉（NaOH）溶于水中時(shí)，則溶液的溫度會(huì)明顯上升。又如將等體積的水和酒精混合時(shí)，得到溶液的體積比原來(lái)兩液體體積之和略小。這就說(shuō)明物質(zhì)的溶解，并不是溶質(zhì)和溶劑之間的機(jī)械混合。物質(zhì)在溶解的時(shí)候，首先是溶質(zhì)分子在水分子的作用下，克服溶質(zhì)分子件的相互吸引力，以分子狀態(tài)和離子狀態(tài)擴(kuò)散到水中去，這是一個(gè)物理過(guò)程，需要吸收熱量。與此同時(shí),溶質(zhì)分子在不斷的運(yùn)動(dòng)，又和水分子相互吸引形成水合分子（或水合離子）并放出熱量。整個(gè)溶解過(guò)程，有熱量、體積或顏色的變化。因此說(shuō)溶解不是單純的物理過(guò)程，也不是單純的化學(xué)過(guò)程，而是一種復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。如果放出的熱量多于吸收的熱量，則溶液溫度就升高；反之，溶液的溫度則下降。飽和溶液固體在溶解過(guò)程中，進(jìn)入溶劑中的溶質(zhì)分子或離子，也可能被溶質(zhì)表面吸引而回到固體表面上來(lái)，或在溶液中互相碰撞重新聚集成固體顆粒，即重新從溶劑中析出，這種過(guò)程叫做結(jié)晶。在一定溫度下，單位時(shí)間內(nèi)溶質(zhì)溶解的量和結(jié)晶的量相等時(shí)，即溶解速度等于結(jié)晶速度。這時(shí)未溶解的溶質(zhì)和已溶解溶質(zhì)之間達(dá)到的平衡狀態(tài)，叫做溶解平衡，溶解平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。在一定溫度下達(dá)到溶解平衡的溶液，叫做飽和溶液。在一定溫度下，還能繼續(xù)溶解溶質(zhì)的溶液，叫做不飽和溶液。如果氣體溶于液體中，在一定溫度下溶解氣體的分子數(shù)和從溶液中跑出來(lái)的氣體分子數(shù)是相等時(shí)，這時(shí)氣體也達(dá)到了溶解平衡，這時(shí)的溶液也叫氣體的飽和溶液。飽和蒸汽壓飽和蒸汽壓的定義任何液體，其表面分子都有脫離液體表面而飛到空間去的傾向，即汽化。同時(shí)所產(chǎn)生的空間分子，由于不停地運(yùn)動(dòng)也有形成液體的傾向，即液化。汽化和液化是同時(shí)進(jìn)行的兩個(gè)相反的過(guò)程。在一定溫度下當(dāng)飛到空間去的分子數(shù)與形成液體的分子數(shù)相等時(shí)，即蒸汽和液體的相對(duì)量不再發(fā)生變化，這時(shí)蒸汽和液體間建立了動(dòng)態(tài)平衡。此時(shí)液體上方的蒸汽壓力即為該液體在該溫度下的飽和蒸汽壓，有時(shí)簡(jiǎn)稱蒸汽壓。飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系同一溫度，不同液體，飽和蒸汽壓不同。例如在100℃時(shí)，水為101.325kPa、苯為1796.19kPa、甲苯為74.08kPa。同一液體，不同溫度，飽和蒸汽壓不同。如水在20℃時(shí)為2.33kPa，30℃時(shí)為4.23kPa。不同液體在不同溫度時(shí)的飽和蒸汽壓，可查閱有關(guān)的物理化學(xué)手冊(cè)。溶解度溶解度的定義由于各種物質(zhì)在不同的，通常是把一定溫度和壓力下，物質(zhì)在一定量的溶劑中，達(dá)到溶解平衡時(shí)所溶解的量，叫做溶解度。某種物質(zhì)的溶解度也就是一定溫度和壓力下，飽和溶液中所含溶質(zhì)的量。對(duì)固體和液體的溶解度，是指一定溫度下，溶質(zhì)在100克溶劑中達(dá)到溶解平衡時(shí)所溶解的克數(shù)。如NaCl在20℃時(shí)水中的溶解度為35.8克，即NaCl在20℃時(shí)100克水中最大溶解能力為35.8克。對(duì)氣體的溶解度是指在一定溫度和壓力下，一體積溶劑中所能溶解的氣體體積數(shù)（要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的體積數(shù)）。如氧氣在0℃、101.325kPa下在水腫的溶解度0.0489升/1升水，即在0℃、101.325kPa，1升水中最大能溶解氧氣為0.0489升。但仍有時(shí)用1000克溶劑中能溶解氣體的克數(shù)表示。自然界沒(méi)有絕對(duì)不能溶解的物質(zhì)，在常溫下，分句溶解度的大小把固體物質(zhì)分為：易溶解物質(zhì)：溶解度在10克以上的物質(zhì)。2）可溶物質(zhì)：溶解度在1~10克之間的物質(zhì)。3）微溶物質(zhì)：溶解度在0.01克以下的物質(zhì)。影響溶解度的因素：質(zhì)和溶劑的性質(zhì)：溶質(zhì)在溶劑里的溶解度，首先由溶質(zhì)和溶劑的本身決定。同一溶劑中，不同溶質(zhì)的溶解度不同。如在20℃時(shí)NaCl在水腫的溶解度為35.8克，而Ca（OH）2（熟石灰）在水中的溶解度為0.165克。這是由于不同溶質(zhì)具有不同的結(jié)構(gòu)而造成溶解度上的差異。不同溶劑中，同一溶質(zhì)的溶解度也不同。如衣服上的油污不容易被水洗去，但容易被汽油洗去，這說(shuō)明油污在汽油中的溶解度比在水中大。這是不同溶劑分子與溶質(zhì)之間相互作用力的差異造成的。大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)告訴我們，極性物質(zhì)容易溶于極性溶劑里；非極性物質(zhì)，容易溶于非極性溶劑里。溫度對(duì)溶解度的影響溫度對(duì)溶解度的影響可分為兩種情況。固體物質(zhì)的溶解度，大多數(shù)都溫度的升高而增加，如KNO3。也有少數(shù)物質(zhì)的溶解受溫度的影響不大，如NaCl。但有個(gè)別物質(zhì)的溶解度隨溫度的升高而減小，如Ca（OH）2。氣體物質(zhì)的溶解度，一般歲溫度的升高而減小。如氧氣。壓力對(duì)溶解度的影響壓力對(duì)固體物質(zhì)的溶解度沒(méi)有顯著的影響。但氣體的溶解度一般則隨壓力的增加成正比例的關(guān)系增大。如汽水是加壓下使二氧化碳溶解于水的液體。當(dāng)把瓶蓋打開(kāi)時(shí)，由于壓力減小，大量的二氧化碳沖出泡沫。溶解度的計(jì)算固體溶解度的計(jì)算例1-4，1-5，1-6稀溶液的性質(zhì)溶液有不同的性質(zhì)。例如溶液的顏色、體積的變化等等。但是所有的溶液都具有一些共同的性質(zhì)（即通性），例如溶液與對(duì)應(yīng)的溶劑相比，溶液的蒸汽壓下降，沸點(diǎn)上升，凝固點(diǎn)下降等等。這些型號(hào)子對(duì)稀溶液來(lái)說(shuō)有個(gè)顯著的特點(diǎn)，往往是與溶質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)，只和溶液中溶質(zhì)的粒子數(shù)（即溶液的濃度）有關(guān)。溶液的蒸汽壓的下降如果在液體中溶解任何一種難揮發(fā)的物質(zhì)時(shí)，液體的蒸汽壓便下降。例如在20℃時(shí)水的蒸汽壓位.33kPa。而114克蔗糖溶于1000克水中的蔗糖水溶液蒸汽壓則為2.31kPa。同一溫度下，純?nèi)軇┑恼羝麎号c溶液的蒸汽壓之差，稱為溶液的蒸汽壓下降。簡(jiǎn)略介紹電解質(zhì)溶液電解質(zhì)的電離電解質(zhì)凡是在水溶液里或加熱熔化時(shí)能導(dǎo)電的化合物叫做電解質(zhì)，而在水溶液里或加熱熔化時(shí)不能導(dǎo)電的化合物叫做非電解質(zhì)。酸、堿、鹽都是電解質(zhì)，而蔗糖、酒精、以及大部分有機(jī)化合物均屬非電解質(zhì)。電解質(zhì)在水溶液中或加熱熔化時(shí)，為什么能夠?qū)щ娔兀肯旅嬉允雏}和鹽酸為例來(lái)說(shuō)明。食鹽的晶體里含有鈉離子（Na+）和氯離子（Cl-），由于靜電力的作用，它們互相吸引，按一定的規(guī)則緊密地排列著，這些離子不能自由移動(dòng)，因而干燥的食鹽晶體不能導(dǎo)電。當(dāng)食鹽在水里溶解時(shí)，由于水分子的作用，減弱了鈉離子和氯離子之間的吸引力，使食鹽警惕離解成能自由移動(dòng)的帶電荷的鈉離子和氯離子，因而食鹽溶液能導(dǎo)電。食鹽晶體受熱熔化時(shí)，由于離子運(yùn)動(dòng)隨溫度升高而加快，克服了帶不同電荷的鈉離子和氯離子之間的吸引力，產(chǎn)生能自由移動(dòng)的鈉離子和氯離子，因而食鹽熔融狀態(tài)也能導(dǎo)電。不僅離子化合物在水溶液中或受熱熔化時(shí)能發(fā)生電離，許多共價(jià)化合物和氯化氫等在水分子的作用下也能產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子。在氯化氫分子中，氯化氫是以極性共價(jià)鍵結(jié)合的，共用電子對(duì)進(jìn)一步向氯靠近，最后完全被氯吸引過(guò)去，形成被水分子包圍的，能夠自由移動(dòng)的H+離子和Cl-離子。所以氯化氫的水溶液——鹽酸也能導(dǎo)電。蔗糖、酒精等非電解質(zhì)與電解質(zhì)有著不同的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它們?cè)谒芤褐胁荒茈x解或自由移動(dòng)的離子，而是以單個(gè)分子均勻分布于溶液中，整個(gè)分子是不帶電的，所以非電解質(zhì)在水溶液中或在熔化狀態(tài)時(shí)均不能導(dǎo)電。電解質(zhì)溶解與水或受熱熔化時(shí)，離解成自由移動(dòng)的離子的過(guò)程叫做電離。電離過(guò)程并不是由于電流的作用而發(fā)生的，而是當(dāng)電解質(zhì)溶解在水里時(shí)就已經(jīng)發(fā)生，由于離子的存在，溶液才能導(dǎo)電。電解質(zhì)的電離可用離子方程式表示：NaCl====Na++Cl-NaOH===Na++OH-H2SO4====2H++SO42-離子可以是帶電的原子，也可以是帶電的原子團(tuán)（如OH-，SO42-）。離子所帶電荷一般可以根據(jù)它們?cè)诨衔镏械幕蟽r(jià)來(lái)判斷。金屬離子帶正電荷，酸根離子帶負(fù)電荷，所帶正負(fù)電荷數(shù)等于它們的化合價(jià)。在電解質(zhì)溶液里，所有陽(yáng)離子所帶正電荷總數(shù)和所有陰離子所帶負(fù)電荷總數(shù)相等，所以整個(gè)溶液不顯電性。在水溶液中完全電離的電解質(zhì)稱為強(qiáng)電解質(zhì)；在水溶液中部分電離的電解質(zhì)稱為弱電解質(zhì)。強(qiáng)酸（如HCl、HNO3）；強(qiáng)堿（如KOH、NaOH）和大多數(shù)鹽（如NaCl、KNO3）是強(qiáng)電解質(zhì)；而弱酸（如H2CO3、H2S、HNO2）、弱堿（如NH3.H2O）以及大部分有機(jī)酸、有機(jī)胺均屬弱電解質(zhì)。弱電解質(zhì)的電離平衡弱電解質(zhì)在水溶液中只有一部分分子電離成相應(yīng)的離子，而大部分仍然以分子形式存在，例如在醋酸溶液中，醋酸分子遠(yuǎn)遠(yuǎn)地多于已電離的離子。因?yàn)槿蹼娊赓|(zhì)的分子受極性溶劑分子（水分子）的影響較小，在電離為離子的同時(shí)，由于離子的運(yùn)動(dòng)，一部分離子發(fā)生碰撞又重新組合成分子，因此弱電解質(zhì)的電離過(guò)程是一個(gè)可逆過(guò)程。當(dāng)Hac分子電離成H+和Ac-離子的速度與溶液中H+和Ac-相互碰撞結(jié)合成Hac分子的速度相等時(shí)，溶液中未電離的分子與電離生成離子的相對(duì)比例不再改變，此時(shí)電離達(dá)到了平衡狀態(tài)，即電離平衡。強(qiáng)電解質(zhì)在水中完全電離，是個(gè)不可逆的過(guò)程，因而強(qiáng)電解質(zhì)電離時(shí)不存在電離平衡。電離平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)外界條件改變時(shí)，電離平衡也要發(fā)生移動(dòng)，例如在醋酸溶液中加入少量固體醋酸鈉時(shí)，醋酸的電離平衡要向生成Hac分子的方向移動(dòng)，即溶液中未電離的醋酸分子數(shù)相對(duì)地要增加。因?yàn)榇姿徕c是強(qiáng)電解質(zhì)，加入到溶液中后即完全電離，使溶液中Ac-離子濃度增加，H+與Ac-離子碰撞機(jī)會(huì)增加，又有一部分H+和Ac-離子結(jié)合生成了Hac分子，即電離平衡向形成Hac分子的方向移動(dòng)。如果醋酸溶液中加入少量的NaOH，則醋酸的電離平衡向著電離的方向移動(dòng)，即又有一部分醋酸離子電離成H+和Hac-離子，溶液中的Hac分子數(shù)相對(duì)要減少。因?yàn)镹aOH也是強(qiáng)電解質(zhì)，在溶液中完全電離而生成大量的OH-離子，溶液中的H+和OH-相互碰撞而結(jié)合成水分子，使溶液中的H+離子濃度減小，H+和Ac-離子碰撞結(jié)合成Hac分子的機(jī)會(huì)減少。Hac分子電離的多，H+和Ac-離子結(jié)合成Hac分子少，總的結(jié)果，Hac分子相對(duì)減少，即電離平衡向著電離方向移動(dòng)?？傊?，弱電解質(zhì)的電離平衡是相對(duì)的，有條件的，當(dāng)外界改變時(shí)，電離平衡也要發(fā)生移動(dòng)，重新達(dá)到新的平衡。離子反應(yīng)離子反應(yīng)電解質(zhì)在水溶液中都能電離出離子，因而電解質(zhì)在溶液中的反應(yīng)實(shí)質(zhì)上是離子之間的餓結(jié)合或交換反應(yīng)，這種反應(yīng)就叫離子反應(yīng)。在盛氯化鈉溶液，氯化銨溶液、鹽酸溶液的三個(gè)試管中分別滴加硝酸銀溶液后，馬上可以看到在三個(gè)試管中都有白色沉淀產(chǎn)生，所發(fā)生的現(xiàn)象完全相同。這是因?yàn)檫@三個(gè)試管都是強(qiáng)電解質(zhì)溶液，在溶液中它們完全電離，而以離子形式存在。NaCl===Na++Cl-；NH4Cl===NH4++Cl-；HCl===H++Cl-而硝酸銀溶液中硝酸銀也以離子形式存在，AgNO3===Ag++NO3-，當(dāng)硝酸銀溶液分別加入到三個(gè)試管中后，在每個(gè)試管中的溶液都含有四種離子，其中都有Ag+和Cl-存在，而Ag+和Cl-碰撞時(shí)立即結(jié)合成AgCl分子從溶液中析出，所以在三個(gè)試管中都有白色沉淀生成。三個(gè)試管中的反應(yīng)實(shí)質(zhì)均可用下式來(lái)表示：Ag++Cl-====AgCl↓其他的離子仍留在溶液中。離子方程式由實(shí)際參加反應(yīng)的離子組成的反應(yīng)方程式叫做離子方程式。離子方程式不但能揭示出反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，而且它代表了溶液中同一類(lèi)型的反應(yīng)。例如：Ag++Cl-====AgCl↓表示了可溶性的銀鹽和可溶性的氯化物之間的反應(yīng)。書(shū)寫(xiě)離子方程式時(shí)，把在溶液中完全電離的物質(zhì)寫(xiě)成離子形式，把難溶物質(zhì)，弱電解質(zhì)和非電解質(zhì)寫(xiě)成分子形式，而未參加反應(yīng)的離子則省略不寫(xiě)出。氫氧化鈉與氯化鐵溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe3++3OH-====Fe（OH）3↓氫氧化鈉和氯化鐵在溶液中完全電離成Na+、OH-和Fe3+、Cl-四中離子，F(xiàn)e3+與OH-離子碰撞生成Fe（OH）3沉淀，而Na+和Cl-仍留在了溶液中，離子方程式則表示不出來(lái)。石灰石和鹽酸反應(yīng)的離子方程式：CaCO3+2H+===Ca2++CO2↑+H2O石灰石主要成分CaCO3是難溶于水的，在離子方程式中寫(xiě)成分子形式，鹽酸是強(qiáng)電解質(zhì)寫(xiě)成離子形式，反應(yīng)中因Cl-離子一直以離子形式留在溶液內(nèi)，則可不表示出來(lái)。離子反應(yīng)完成的條件生成弱電解質(zhì)（水、弱酸、弱堿）例如：鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成弱電解質(zhì)——水：H++OH-====H2O鹽酸和醋酸鈉溶液反應(yīng)生成弱酸——醋酸：H++CH3COO-====CH3COOH生成難溶物質(zhì)例如：硫酸鈉溶液和氯化鋇溶液反應(yīng)生成白色沉淀——硫酸鋇：SO42-+Ba2+====BaSO4↓生成氣體例如：鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)放出CO2氣體。溶液的PH值水的電離純水是很弱的電解質(zhì)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定而知水分子電離成H+和OH-離子?？赡鍴2O=====H++OH-25℃時(shí)，1升水中有10-7mol的水分子電離成H+和OH-離子，即[H+]=[OH-]=1×10-7mol/L，當(dāng)水電離達(dá)平衡時(shí)，[H+][OH-]則——————====K電離[H2O]即KW====K電離．[H2O]===[H+]．[OH-]==10-7×10-7==10-14KW稱作水的離子積常數(shù)，只和溫度有關(guān)，與濃度有關(guān)。溫度升高，KW值增加。溶液的酸堿性和pH值溶液的酸堿性在所有物質(zhì)的水溶液中，都存在著水的電離平衡問(wèn)題，都有H+和OH-離子存在。在純水中，水在電離時(shí)所產(chǎn)生的H+和OH-離子濃度相等，常溫時(shí)都等于10-7mol/L，[H+]===[OH-]的溶液成為中性溶液，純水為中性。如果往水中加入酸時(shí)，因酸在水中要電離出H+離子，使溶液中[H+]大于[OH-]，[H+]＞[OH-]的溶液稱為酸性溶液；反之，如在純水中加入堿時(shí)，堿在水中電離出[OH-]離子，因而使溶液中的[OH-]大于[H+]，[OH-]＞[H+]的溶液稱為堿性溶液。PH值對(duì)于某一未知溶液，是酸性、中性還是堿性，可通過(guò)酸堿指示劑來(lái)測(cè)定。但在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，僅僅知道溶液是酸性還是堿性是不夠的，還必須測(cè)定和控制溶液的酸堿度。為了表示和使用的方便，常用H+離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，幾pH值來(lái)表示，溶液的酸堿度，用數(shù)學(xué)式表示為：PH==-lg[H+]如當(dāng)[H+]=0.0001M時(shí)，溶液的pH=-lg[H+]==-lg0.0001=-lg10-4=-（-4）=4，用pH=4來(lái)代替[H+]=0.0001M表示溶液的酸堿度。溶液酸堿性與pH值的關(guān)系已知在中性溶液中，[H+]===[OH-]=10-7M，所以中性溶液pH=pOH=7；在酸性溶液中[H+]＞10-7M，[OH-]＜10-7M，所以酸性溶液的pH＜7，pOH＞7；如果某溶液的pH＜7（pOH＞7），則此溶液一定為酸性溶液，而且pH值越小，pOH越大，溶液的酸性越強(qiáng)。在堿性溶液中，[H+]＜10-7M，[OH-]＞10-7M，所以堿性溶液的pH＞7，pOH＜7，的溶液為堿性，pH值越大，pOH值越小，溶液的堿性越強(qiáng)。PH值范圍在1~14之間。鹽類(lèi)的水解強(qiáng)酸和弱堿生成的鹽和強(qiáng)堿和弱酸生成的鹽與水作用使溶液呈酸性或堿性，這種現(xiàn)象稱為鹽的水解。強(qiáng)酸強(qiáng)堿生成的鹽在溶液中不水解。強(qiáng)堿弱酸鹽的水解強(qiáng)堿弱酸反應(yīng)所生成的鹽（如NaAc、NaNO2、KCN等）在水中完全電離，如NaAc→Na++Ac，又因水溶液中有H+和OH-離子存在，此時(shí)溶液中有部分Ac-離子和H+結(jié)合成弱電解質(zhì)HAc分子，因而破壞了水的電離平衡，使溶液中[OH-]＞[H+]，所以強(qiáng)堿弱酸鹽水溶液均顯堿性。水解方程式：NaAc======Ac-+Na+H2O======H++OH-（可逆）即離子方程式為Ac-+H2O====HAc+OH-（可逆）強(qiáng)酸弱堿鹽的水解強(qiáng)酸弱堿反應(yīng)所生成的鹽（如NH4Cl、NH4NO3等）在水中電離后，電離所生成的部分正離子，如NH4+離子與水中的OH-離子結(jié)合形成弱電解質(zhì)NH3.H2O的分子，使水的電離平衡被破壞，溶液中[H+]＞[OH-],所以強(qiáng)酸弱堿的水解溶液均顯酸性。水解方程式：NH4NO3====NH4++NO3-H2OH++OH-用離子方程式表示為：NH4++H2ONH3.H2O+H+弱酸弱堿鹽的水解弱酸弱堿反應(yīng)所產(chǎn)生的鹽（如NH4Ac、HCOONH4、NH4CN等）在水中強(qiáng)烈水解生成相應(yīng)的弱酸弱堿，例如，NH4+Ac-+H2O=====NH3.H2O+HAc，這類(lèi)鹽水解后溶液呈酸性、堿性還是中性，這需要根據(jù)組成鹽的弱酸和弱堿的相對(duì)強(qiáng)弱來(lái)確定，即根據(jù)弱酸的Ka和弱堿的Kb的相對(duì)大小來(lái)確定。如果Ka＞Kb，則相應(yīng)的鹽水解后溶液呈酸性。例如甲酸銨的水溶液呈酸性。如果Ka=Kb，則相應(yīng)的鹽水解后溶液顯中性。例如醋酸銨的水溶液呈中性。如果Ka＜Kb，則相應(yīng)的鹽水解后溶液顯堿性。例如氰化銨的水溶液呈堿性。多元弱酸強(qiáng)堿鹽的水解多元弱酸強(qiáng)堿鹽（如Na2CO3、NaPO3、Na2S等）溶于水后同樣要進(jìn)行水解，水解時(shí)也是分步進(jìn)行。例如Na2CO3的水解即分兩步進(jìn)行：第一步：Na2CO3+H2O2Na++HCO3-+OH-離子方程式為：CO32-+H2OHCO3-+OH-第二步：HCO3-+H2OH2CO3+OH-第一步水解時(shí)比第二步要大得多，因此在有第一步水解存在時(shí)，可不考慮第二步水解的進(jìn)行。多元弱酸強(qiáng)堿鹽的水溶液都顯堿性。鹽類(lèi)的水解反應(yīng)是個(gè)吸熱反應(yīng)，如升高溫度能促進(jìn)鹽類(lèi)水解。例如用堿水（純堿）洗滌油污物品時(shí)往往都用熱堿水，就是根據(jù)這個(gè)道理。鹽類(lèi)水解有比較廣泛的應(yīng)用。如純堿在一些生產(chǎn)中替代燒堿：在滅火器中用硫酸鋁代替硫酸；明礬、氯化鐵用于凈水等都是利用鹽類(lèi)可以水解的性質(zhì)。相平衡概述相和相數(shù)物質(zhì)有三態(tài)，即氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)。兩物質(zhì)的三臺(tái)之間，又可以互相轉(zhuǎn)變，有時(shí)兩態(tài)或三態(tài)還可以并存。在化工生產(chǎn)中的液體的蒸發(fā)、固體的溶解、溶質(zhì)的結(jié)晶等物理化學(xué)變化過(guò)程，都有物態(tài)變化的問(wèn)題。而這些過(guò)程進(jìn)行的如何，會(huì)直接影響著化工查的質(zhì)和量，所以我們要研究物態(tài)的變化問(wèn)題。我們?cè)谶M(jìn)行科學(xué)研究時(shí)，必須先選一個(gè)研究對(duì)象，劃出一定的范圍，有一個(gè)邊界和其他物質(zhì)或空間分開(kāi)，這種認(rèn)為地選擇出來(lái)的研究對(duì)象，叫做物系或系統(tǒng)。一個(gè)物系中具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的任何均勻部分都叫做相。這些均勻部分的數(shù)目叫做相數(shù)，用符號(hào)P表示。相與相之間有分界面，可以用機(jī)械的方法把它們分開(kāi)。相的存在與它的數(shù)量無(wú)關(guān)。這里講的相和物態(tài)有不同之處。例如，一杯水，各部分具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，就整杯水來(lái)說(shuō)，可算作一個(gè)物系，它是均勻的，不論水多少，水就是一個(gè)相。如果在水中加入冰塊，雖然水和冰的分子式都是H2O，具有相同的化學(xué)性質(zhì)，但因物理性質(zhì)不同，水和冰之間又有界面，所以這個(gè)物系中水和冰就是兩相。對(duì)液體混合物，由于相互間的溶解程度不同，可以是一相（如水和酒精溶成一相）或兩相（水和油形成兩個(gè)液層）。對(duì)固體的機(jī)械混合物，不論固體分散得多么細(xì)，有一種固體就算一個(gè)相。例如面粉和白糖的混合物，從表面看都是白色的，但它們的物理和化學(xué)性質(zhì)不同，仔細(xì)觀察時(shí)，顆粒之間仍有界面，所以應(yīng)是兩個(gè)相。但當(dāng)幾中固體形成固體溶液時(shí)（如合金）則只能算一個(gè)相。對(duì)氣體混合物，不論它是幾種氣體混合而成，因它是均勻的，物系中沒(méi)有任何界面，它只是一個(gè)相。組分和組分?jǐn)?shù)形成物系的各種純物質(zhì)叫做該物系的組分，物系中所含物質(zhì)的種類(lèi)數(shù)叫做該物系的組分?jǐn)?shù)，用符號(hào)S表示。但這里所說(shuō)的純物質(zhì)是能夠單獨(dú)從物系中分離出來(lái)，在物系外單獨(dú)存在的。例如在食鹽水溶液中，只有NaCl和H2O才是物系的組分，因他們能從物系中分離出來(lái)，并能在物系外單獨(dú)存在，而溶液中的H+、OH-、Na+、Cl—離子則不是物系組分，所以物系的組分?jǐn)?shù)S=2。當(dāng)物系中個(gè)組分間達(dá)到平衡時(shí)，需要知道物系中最少的純物質(zhì)數(shù)目叫做獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，用符號(hào)C表示。如果物資中組分之間沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)存在，則獨(dú)立組分?jǐn)?shù)等于組分?jǐn)?shù)，即C=S。如果物系中各組分之間有化學(xué)反應(yīng)存在，這樣，它們之間就有了相互倚賴關(guān)系，獨(dú)立組分?jǐn)?shù)要比組分?jǐn)?shù)少，獨(dú)立組分?jǐn)?shù)C等于組分?jǐn)?shù)S減去化學(xué)反應(yīng)的數(shù)目R。如果物系中還有組分濃度限制條件時(shí)，還有減去濃度限制條件數(shù)R′。用式子表示如下：C=S-R-R′例題求CaCO3（固）CaO（固）+CO2↑（氣）反應(yīng)中物系的獨(dú)立組分C是多少？解：組分?jǐn)?shù)S=3（即CaCO3、CaO、CO2，化學(xué)反應(yīng)數(shù)R=1（只有一個(gè)化學(xué)平衡），R′=0（雖然CaO和CO2摩爾數(shù)相等，但不在一個(gè)相中，沒(méi)有濃度限制條件），故C=S-R-R′=3-1-0=2（3）自由度不改變物系相平衡中原有相數(shù)的條件下，可以任意獨(dú)立改變的條件（如溫度、壓強(qiáng)、濃度）的數(shù)目，叫做該物系的自由數(shù)。用符號(hào)f表示。例如液體的水在高于0℃，低于100℃時(shí)，此時(shí)物系的自由度數(shù)f=2。若水和水蒸氣在101.3千帕，100℃時(shí)兩相共有時(shí)，要想保持原有兩相不變，溫度和壓強(qiáng)兩個(gè)條件中只能改變一個(gè)，因?yàn)闇囟群蛪簭?qiáng)有一定的依賴關(guān)系。所以物系的自由度f(wàn)=1（4）相律