无机与分析化学基础.ppt
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1、第一章 物质的量,学习目标:,掌握物质的量、摩尔质量的概念及其单位 掌握有关物质的量的基本计算 了解摩尔体积的概念 理解阿伏加德罗常数、气体摩尔体积的概念,并能进行有关气体摩尔体积的计算,重点:,物质的量及摩尔的概念 有关物质的量的计算,难点 :,物质的量及摩尔的概念。,第一节 物质的量及其单位,物质进行化学反应时是按照一定数量的分子、原子或离子的比例来进行反应的。 如:,2H2 + O2 = 2H2O,C+ O2 = CO2,H+ + OH- = H2O,但在实际操作时,这些物质往往需要用质量来计量。,2H2 + O2 = 2H2O 4g 32g 36g,需要引入一个新的物理量,用于将一定数
2、目的微观粒子与可称量物质之间联系起来,这个新的物理量就是“物质的量”。,一、物质的量,1、物质的量,2、物质的量的单位,3、阿伏加德罗常数,4、计算,5、注意,练一练:,1. 1mol H2SO4中含有 个硫酸分子。,2. 2mol H2O中含氢原子 个。,3. 0.5mol NaOH中含Na+ 个。,NA,0.5NA,4. 2NA个H2 是 mol。,2,4NA,想一想: 化学方程式中,各物质的系数比还有什么意义?,Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2,微粒数: 1个 2个 1 个 1个,NA个 2NA个 NA个 NA个,物质的量: 1mol 2mol 1mol 1mol,化学反应式
3、中反应物和生成物的系数比值,就等于它们之间物质的量的比值。,二、摩尔质量,1、摩尔质量:,1摩尔物质的质量。符号为MB。,2、单位:,g/mol,3、数值:,以 g/mol 为单位时,等于该物质的化学式量。,4、关于摩尔质量的公式:,练一练:,计算下列物质的摩尔质量:,如:因为H2O的分子量为12+16=18,则H2O的摩尔质量为 18g/mol。,Fe,CO32-,CuSO45H2O,Na+,56 g/mol,23 g/mol,60 g/mol,250 g/mol,三、有关物质的量的基本计算,基本公式为:,例1-1 90g H2O的物质的量是多少?,例1-2 19g MgCl2中所含Mg2+
4、和Cl-的物质的量各是多少?,例1-3 2.5mol NaOH的质量是多少?,例1-4 1.5mol SO42-的质量是多少?,例1-5 完全中和16gNaOH需要多少mol的H2SO4?相当于多少个H2SO4分子?,下节课见,两个氢分子与一个氧分子反应生成两个水分子,一个碳原子与一个氧分子反应生成一个二氧化碳分子,一个氢离子与一个氢氧根离子反应生成一个水分子,物质的量是国际单位制(SI制)的7个基本物理量之一,是度量一定量粒子的集合体中所含粒子数量的物理量,符号为n。,表1-1 国际单位制(SI制)的基本物理量及其基本单位,物质的量的单位是摩尔。摩尔的符号为mol。 摩尔是一系统的物质的量,
5、该系统中所包含的基本单元数与0.012kg 12C的原子数目相等。 基本单元可以是实际存在的,也可以是根据需要假想的粒子。如:1/2H2SO4等 。 1mol =1000mmol 1mmol = 1000mol,实验测得,0.012kg 12C中所含碳原子数目约为6.021023个,这个数值最早是由意大利科学家阿伏加德罗提出的,称为阿伏加德罗常数,用符号NA表示。 NA 6.021023/mol。 因此可以说1mol任何物质都含有6.021023个基本单元。,物质B的物质的量nB,基本单元数NB,阿伏加德罗常数NA之间的关系如下:,物质的量可用来度量所有微粒,如:分子、原子、离子、电子等,或者
6、它们的特定组合。使用时要标明微粒的化学式。 “物质的量” 是一个物理量的专属名称,使用时不能分开或缺字。,想一想:,下节课我们讨论这个问题。,1摩尔任何物质都含有相同数目的基本单元, 但1摩尔不同物质的质量并不相同。 那么1摩尔不同物质的体积会怎样呢?,第二节 气体摩尔体积,一、摩尔体积,摩尔体积:是指1摩尔物质的体积。,问题:,1摩尔任何物质都含有相同数目的基本单元, 但1摩尔不同物质的质量并不相同。 那么1摩尔不同物质的体积会怎样呢?,请看下面数据:,表1-2 一些物质的摩尔体积,说明:固体、液体密度均为20时的测定值,气体密度为0、1大气压时的测定值。,结论:,固态或液态物质1摩尔的体积
7、不相等, 气态物质1摩尔的体积约为22.4L。,在温度为0、压强为1大气压时,1摩尔气体的体积约为22.4L。,条件:,为什么?,不同聚集状态物质的微观结构不同,二、气体摩尔体积,影响物质体积大小的因素: 微粒数、微粒的大小、微粒间距,气体的体积大小主要决定于分子间的平均距离,温度和压强相同时,气体分子之间的平均距离几乎相同,在同温同压下,物质的量相等的任何气体,其体积也几乎相同,实验发现和证实: 在标准状况下,1摩尔任何气体所占的体积都约为22.4升,我们称之为气体摩尔体积,记为: Vm,0=22.4L/mol。,在标准状况下,气体的物质的量nB、体积VB、气体摩尔体积Vm,0之间的关系如下
8、:,例1-6 成人在平静呼吸时,每小时大约呼出CO2 22g,求每小时呼出CO2的体积是多少?(折算为标准状况)。,例1-7 实验室里可用锌与稀盐酸制备氢气,13g锌与足量稀盐酸反应,最多可收集多少升标准状况的氢气?,阿伏加德罗定律: 在同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。,再见,第二章 溶 液,学习目标:,1.了解分散系和溶液的渗透压。 2.了解胶体溶液的制备和溶胶的保护。 3.理解胶体溶液的性质、溶液浓度的换算等相关知识。 4.掌握溶液浓度的表示方法,并能够熟练进行计算。 5.掌握溶液配制和稀释的方法、相关计算并能熟练进行实验操作。,第一节 分散系,定义: 一种或几种物质被
9、分散成细小的粒子,分散在另一种物质里所得到的体系叫做分散系。 组成:分散相(分散质)和分散介质(分散剂) 分类: 依据:分散相粒子的大小不同 种类:分子或离子分散系、胶体分散系和粗分散系。,一、分子或离子分散系,定义:分散相粒子的直径小于1nm并以分子或离子状态均匀分散在分散介质中所形成的分散系叫做分子或离子分散系。通常又叫做真溶液,简称溶液。 实质:分散相粒子实际上是单个的分子或离子,由于分子或离子都非常小,因此在分散相和分散介质之间不存在界面,也不会阻止光线通过。 特征:均匀、透明、很稳定,分散相粒子能透过滤纸和半透膜。 实例:生理盐水 、葡萄糖溶液等等,二、胶体分散系,定义:分散相粒子的
10、直径在1nm100nm之间的分散系叫做胶体分散系,简称胶体溶液。 特征:相对稳定、外观上透明,分散相粒子能透过滤纸,但不能透过半透膜。 分类:根据分散介质的不同,分为液溶胶、气溶胶和固溶胶。,三、粗分散系,定义:分散相粒子的直径大于100nm的分散系叫做粗分散系。 特征:很不均匀、很不稳定,整个体系浑浊而不透明,分散相粒子不能透过滤纸和半透膜。 分类:悬浊液和乳浊液,三、粗分散系,1、悬浊液 (1)定义:不溶性的固体小颗粒分散在液体中所形成的分散系 。 (2)常见的例子:泥浆水、氢氧化铝凝胶、外用皮肤杀菌药硫磺合剂、氧化锌涂剂等。,三、粗分散系,2、乳浊液 : (1)定义:液体以微小的液珠的形
11、式分散在与它不相混溶的另一种液体中而形成的分散体系 。 (2)例子:牛奶、医药上用的松节油搽剂、乳白鱼肝油等 。 (3)乳化作用和乳化剂:乳化剂有肥皂、合成洗涤剂 等;乳化剂使乳剂稳定的作用叫做乳化作用。,第二节 胶体溶液,一、溶胶的制备,溶胶制备方法:分散法和化学凝聚法 氢氧化铁胶体的制备方法: 在沸水中逐滴加入三氯化铁溶液 ,发生如下反应: FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3+3HCl 形成了红棕色、透明的氢氧化铁溶胶 。,二、溶胶的性质(特性),(一)丁达尔效应 :在暗室里,当一束很强的聚光透过胶体溶液时,可以从烧杯侧面看到胶体溶液中有一道明亮的光柱。,图21,二、溶胶的性质(特性
12、),(二)电泳现象 :在外电场的作用下,胶体粒子在分散介质中向阳极或阴极移动的现象叫做电泳现象。 电泳现象的原因:胶粒带有同种电荷,从而使得胶粒相互排斥不易发生沉淀;如氢氧化铁胶粒带有正电荷,在电场的作用下向阴极移动;硫化砷胶粒带有负电荷,在电场的作用下向阳极移动。,1.稳定性 (1)胶粒带电:同种胶粒带同种电荷,互相排斥,不易凝聚。 (2)胶粒的溶剂化:胶粒对水分子有吸附力,形成一层溶剂化膜(或水化膜),使之不易凝聚,从而使胶体能够稳定存在。,三、溶胶的稳定性和聚沉,2.溶胶聚沉 溶胶的稳定是相对的、暂时的,一旦减弱或消除溶胶的稳定因素,胶粒就会立即聚集成较大的粒子而沉降下来。 聚沉的主要方
13、法: (1)加入少量的电解质。 (2)加入胶粒带相反的溶胶。,三、溶胶的稳定性和聚沉,四、高分子溶液,高分子定义:指相对分子质量从几千到几十万甚至几百万的化合物通常称为高分子化合物,简称高分子 。 1.高分子溶液的特性: (1)高度的稳定性:在无菌及溶剂不蒸发的情况下,高分子溶液可以长期放置而不沉淀析出 。 (2)粘度大 :高分子溶液的粘度大。如蛋白质和淀粉溶液都有很大的粘度 。,四、高分子溶液,2.高分子溶液对溶胶的保护作用 在溶胶中加入一定量的高分子溶液,能显著提高溶胶对电解质的稳定性,这种现象叫做高分子溶液对溶胶的保护作用。,第三节 溶液的浓度,定义:溶液的浓度是指一定量的溶液(或溶剂)
14、中所含溶质的量。,一、溶液浓度的表示方法,物质的量浓度 质量浓度 体积分数 质量分数,(一)物质的量浓度,定义: 溶质B的物质的量(nB)除以溶液的体积(V),称为溶质B的物质的量浓度。 表示符号: cB或以c(B)表示,也可以用B表示 。 定义表达式: cB nB/V 单位:在化学和医药上多用 mol/L 、mmol/L、moll/L等表示。,物质的量浓度的计算主要类型:,1、已知溶质的质量和溶液的体积,求物质的量浓度: 例2-1 将 4gNaOH 溶于水制成 250ml溶液,求该溶液的物质的量浓度? 解:m NaOH= 4g, MNaOH = 40g/mol V = 250ml = 0.2
15、5L c NaOH = m NaOH/ (MNaOHV )= 0.4mo/L 答:该溶液物质的量浓度是 0.4mol/L。,物质的量的浓度的计算主要类型,2、已知物质的量的浓度和体积,求溶质的质量 例2-2 配制0.154 mol/L生理盐水2L,需要NaCl多少g? 解:cNaCl = 0.154mol/L V = 2L MNaCl = 58.5g/mol mNaCl = cNaCl MNaCl V = 18.018g 答 :配制 2L 0.154mol/L生理盐水,需要 18.018g NaCl。,物质的量的浓度的计算主要类型:,例2-3 配制0.1mol/L碳酸钠溶液500ml,需要 N
16、a2CO310H2O多少g? 解 :MNa2CO310H2O = 286g/mol V = 500ml = 0.5L cNa2CO3 =0.1mol/L mNa2CO3= cNa2CO3V=0.1mol/L0.5L =0.05mol nNa2CO310H2O = nNa2CO3 mNa2CO310H2O nNa2CO310H2O MNa2CO310H2O =0.05mol286g/mol =14.3g 答:配制0.1mol/L碳酸钠溶液500ml,需要 Na2CO310H2O14.3g。,物质的量的浓度的计算主要类型,3、已知溶质的质量和溶液的浓度,求溶液的体积 例2-4 现有NaHCO3 8
17、.4 g,能配制0.2 mol/L的NaHCO3溶液多少L? 解: m NaHCO3 = 8.4 g c NaHCO3 = 0.2 mol/L M NaHCO3 = 84 g/mol V NaHCO3 = m NaHCO3 / M NaHCO3 = 0.5L 答:8.4gNaHCO3能配制0.2mol/LNaHCO3溶液0.5L。,(二)质量浓度,定义: 溶质B的质量除以溶液的体积,称为溶液B的质量溶度 。 表示符号:(B)或B 定义表达式: (B) =m(B)/V 单位:化学和医药上多用g/L、mg/L、g/L等表示 。 注意:使用时,要注意质量浓度(B)与密度的区别。,质量浓度的计算类型1
18、,例2-5 我国药典规定,大量输液用的葡萄糖(C6H12O6)注射液的规格是0.5L溶液中含结晶葡萄糖(C6H12O6H2O)25 g,问此注射液的质量浓度是多少? 解:M (C6H12O6H2O) = 198 g/mol m (C6H12O6H2O) = 25 g M(C6H12O6H2O)=180g/mol 设2 5 g结晶葡萄糖里含xg葡萄糖 C6H12O6H2O C6H12O6 198g 180g 25g x x 22.7 g (C6H12O6) =22.7g/ 0.5L=45.4 g/L 答:这种葡萄糖(C6H12O6)注射液的质量浓度为45.4g/L。,质量浓度的计算类型2,例2-
19、6 正常人血浆中血浆蛋白的质量浓度为70g/L,问l00ml血浆含有血浆蛋白多少克? 解: (血浆蛋白) = 70g/L V = l00ml = 0.1L (血浆蛋白 ) = 70 g/L 0.1L = 7 g 答:l00 ml血浆中含血浆蛋白7g。,(三)体积分数,定义:溶质B的体积与溶液的体积之比,称为溶质B的体积分数 。 符号: (B)或 B 数学表达式: (B) = V(B)/V 注意事项:一般情况下溶质应为液态,溶质和溶液的体积单位必须相同。,案例2-2,30%50%甘油水溶液有防止皮肤水分丢失的作用,所以可以用来作为润肤液的组成成分,现有甘油150 ml,问可配制0.3的甘油润肤液
20、多少ml?,体积分数的计算类型,例2-7 750ml酒精加水配成l000ml医用酒精溶液,求该酒精溶液中酒精的体积分数? 解: V =l000ml V酒精=750ml (酒精)= V酒精/V= 750/1000 = 0.75 答:该医用酒精溶液中酒精的体积分数是0.75。,(四)质量分数,定义:溶质B的质量与溶液质量之比,称为溶质B的质量分数。 符号:(B)或B 数学表达式: (B) = m(B)/m 注意事项:溶质和溶液的质量单位必须相同。,质量分数的计算类型,例2-8 0.5L浓盐酸(=1.18kg/L)中含HCl的质量是212.4克,求该浓HCl溶液的质量分数是多少? 解:V=0.5L
21、m(HCl) = 212.4g m=V =1.18kg/L0.5L = 590g (B) = 212.4/ 590 = 0.36 答:该浓HCl溶液的质量分数是0.36。,二、 溶液浓度的换算,定义:将溶液浓度由一种表示法,变换成另一种表示法的过程。 实质:换算只是浓度表示方法的变换,而溶质的量和溶液的量都未改变。 类型: 1.物质的量浓度与质量浓度之间的换算; 2.物质的量浓度与质量分数之间的换算,(一)物质的量浓度与质量浓度之间的换算,换算公式 : (B) = c(B) M(B) 例2-9 计算0.154 mol/L的生理盐水的质量浓度是多少? 解: c(B) = 0.154mol/L M
22、(B) = 58.5g/mol (B) = c(B) M(B) = 0.154mol/L58.5g/mol = 9 g/L 答:生理盐水的质量浓度为9g/L。,(二)物质的量浓度与质量分数之间的换算,换算公式:cB =B/ MB 例2-10 市售浓盐酸的的= 0.365 ,= 1.19 kg/L,它的物质的量的浓度是多少? 解:MB = 36.5 g/mol = 0.365 = 1.19 kg/L cB= 0.3651190/36.5 = 11.9 mol/L 答:浓盐酸的物质的量的浓度为11.9 mol/L。,三、 溶液的配制和稀释,(一)稀释及稀释定律 稀释是指在溶液中加入溶剂使浓溶液的浓
23、度变小的过程。因此,此过程的特点是稀释前后溶液的体积发生了改变,但只是增加了溶剂的量,而溶质的量并没有发生改变,根据上述稀释原理得到下列稀释定律: 稀释前溶质的量 = 稀释后溶质的量 注意事项:使用稀释公式时,稀释前后的浓度单位必须一致,稀释前后的体积单位也必须一致。,稀释公式: c B1V1= cB2V2 B1V1=B2V2 B1V1=B2V2 B1m1=B2m2,三、溶液的稀释和配制,三、溶液的稀释和配制,( 二)有关计算 例 2-11 用(B)=0.95的药用酒精600ml,可配制 (B)= 0.75的消毒用酒精多少毫升? 解: B1 V1 =B2 V2 V2 = 760 ml 答 :可
24、配制消毒酒精 760ml。,(三)溶液的配制,1.浓溶液配成稀溶液 步骤通常是: (1)计算 (2)量取 (3)定容 (4)混匀,(三)溶液的配制,例 2-12 用 14mol/L的浓氨水配制浓度为 0.2mol/L稀氨水1000ml,则需浓氨水多少毫升?如何配制? 解:(1)计算:根据稀释公式 cB1 V1 = cB2 V2 V1 14.3ml (2)量取:用 20ml量筒量取浓氨水14.3 ml,倒入1000ml量杯中。 (3)定容:向1000ml量杯加蒸馏水稀释至接1000ml刻度线时,改用滴管逐滴滴入蒸馏水至刻度。 (4)混匀:将所得溶液用玻璃棒搅拌均匀即可。,(三)溶液的配制,2.固
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