普通化學(xué)

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教材與參考書(shū)教材：《現(xiàn)代化學(xué)原理》（上、下冊(cè)）參考書(shū)：《普通化學(xué)原理》華彤文等編著，（北京大學(xué)出版社）

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登錄普通化學(xué)A(上)

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成績(jī)?cè)u(píng)定

課堂紀(jì)律《普通化學(xué)A(上)》的簡(jiǎn)單介紹

對(duì)化學(xué)的基本概念和原理作初步介紹，為深入學(xué)習(xí)其它化學(xué)課程打下良好基礎(chǔ)第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)（氣體、液體、溶液、固體）第二章原子的電子結(jié)構(gòu)第三章化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)第四章化學(xué)熱力學(xué)《普通化學(xué)A(下)》第一章化學(xué)熱力學(xué)第二章化學(xué)平衡通論第三章化學(xué)動(dòng)力學(xué)第四章水溶液中的離子平衡：弱酸弱堿的電離平衡、沉淀-溶解平衡、配位平衡第五章氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)第六章元素化學(xué)緒論

什么是化學(xué)?化學(xué)是自然科學(xué)中的基礎(chǔ)學(xué)科之一。化學(xué)是一門(mén)在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)。化學(xué)與人類(lèi)生活有著密切的關(guān)系

化學(xué)對(duì)人類(lèi)社會(huì)作出了巨大貢獻(xiàn)為了生存的需要，人們必須在有限的土地上生產(chǎn)出更多的糧食和農(nóng)產(chǎn)品，化學(xué)承擔(dān)著化肥和化學(xué)農(nóng)藥的重大責(zé)任能源也是人類(lèi)生存的必要條件之一，然而石油、煤和天然氣等化石能源日趨減少：合理而又綜合地利用這些資源；開(kāi)發(fā)新的能源(核能、化學(xué)電源等)。化學(xué)是能源的開(kāi)拓者石油：1.258萬(wàn)億桶，可開(kāi)采42年天然氣：185.02萬(wàn)億立方米，可開(kāi)采60年煤炭：8260億噸，可開(kāi)采122年(集中分布在亞太地區(qū)和北美洲)BP《世界能源統(tǒng)計(jì)2009》世界化石能源我國(guó)化石能源石油：155億桶，僅占全球總量的1.2%天然氣：2.46萬(wàn)億立方米，僅占全球總量的1.3%煤炭：1145億噸，占全球總量的13.9%化學(xué)是材料的研制者，每一種新材料的出現(xiàn)都將人類(lèi)生活質(zhì)量推向一個(gè)新的臺(tái)階。20世紀(jì)50年代，出現(xiàn)了半導(dǎo)體材料，于是我們有了微型化和便攜式的電器。60年代發(fā)明了聚合反應(yīng)的催化劑，人類(lèi)就進(jìn)入了高分子時(shí)代。新的合成藥物層出不窮，大大提高了人類(lèi)的平均壽命，從1900年的45歲到現(xiàn)在的將近80歲隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長(zhǎng)，人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境也在受到日益嚴(yán)重的污染。化學(xué)是環(huán)境的保護(hù)者GeorgeA.Olah,etal.,BeyondOilandGas:TheMethanolEconomy,

2006胡金波等譯,跨越油氣時(shí)代:甲醇經(jīng)濟(jì),

2007化學(xué)和自然科學(xué)其它領(lǐng)域的聯(lián)系

化學(xué)在自然科學(xué)中的地位

化學(xué)的分支學(xué)科化學(xué)所涵蓋的內(nèi)容廣泛而豐富，它是主要從三個(gè)方面研究物質(zhì)的科學(xué)利用各種分析方法測(cè)定物質(zhì)由哪些原子以什么比例組成，原子間以什么作用力結(jié)合在一起，它們具有什么樣的空間排布用化學(xué)合成手段制造出各種組成和結(jié)構(gòu)的化合物和材料闡明并控制化學(xué)反應(yīng)的全過(guò)程化學(xué)是一級(jí)學(xué)科，其分支學(xué)科稱(chēng)為二級(jí)學(xué)科。按研究對(duì)象或研究目的不同，可將化學(xué)分為：無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、生物化學(xué)等二級(jí)學(xué)科。二級(jí)學(xué)科以下還可細(xì)分為三級(jí)學(xué)科，如：催化是物理化學(xué)的分支學(xué)科。無(wú)機(jī)化學(xué)最古老的化學(xué)分支，早期的化學(xué)研究基本屬于無(wú)機(jī)化學(xué)范疇。是研究無(wú)機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、互相轉(zhuǎn)變及應(yīng)用的科學(xué)隨著無(wú)機(jī)化學(xué)研究范圍不斷擴(kuò)展并與其他學(xué)科交叉、滲透，形成了元素化學(xué)、無(wú)機(jī)合成化學(xué)、配位化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)固體化學(xué)、原子簇化合物化學(xué)、超分子化學(xué)等三級(jí)學(xué)科有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的來(lái)源、合成方法、組成、結(jié)構(gòu)、性能、應(yīng)用及有關(guān)理論的科學(xué)。復(fù)雜生命現(xiàn)象的研究對(duì)象主要是有機(jī)分子，因此有機(jī)化學(xué)的深入研究也為研究生物活性物質(zhì)與解決生命科學(xué)的課題提供必要的基礎(chǔ)與條件主要內(nèi)容包括：天然產(chǎn)物化學(xué)、有機(jī)合成化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、元素有機(jī)化學(xué)、生物有機(jī)化學(xué)、染料化學(xué)等分析化學(xué)根據(jù)化學(xué)和物理學(xué)的原理，應(yīng)用各種方法和儀器，用以鑒別和測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、存在形式及有關(guān)組分的含量等的科學(xué)按任務(wù)可分為定性分析、定量分析和結(jié)構(gòu)分析；按分析方法可分為化學(xué)分析和儀器分析。以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法稱(chēng)為化學(xué)分析法，是分析化學(xué)的基礎(chǔ)；利用特定儀器并以物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法稱(chēng)為儀器分析法現(xiàn)代分析化學(xué)正向快速、準(zhǔn)確、靈敏、微量、微區(qū)、表面、自動(dòng)化等方向發(fā)展。主要內(nèi)容包括：光譜分析、電化學(xué)分析、色譜分析、質(zhì)譜分析、核磁共振、表面分析、放射化學(xué)分析、單分子(原子)檢測(cè)、生化分析等物理化學(xué)以物理學(xué)的原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為基礎(chǔ)，研究化學(xué)變化基本規(guī)律的科學(xué)。是化學(xué)的基礎(chǔ)理論，涵蓋從微觀到宏觀對(duì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系、化學(xué)過(guò)程機(jī)理及其控制的研究主要內(nèi)容包括：化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、量子化學(xué)、電化學(xué)、催化化學(xué)、膠體化學(xué)、單分子科學(xué)等高分子化學(xué)是研究高分子化合物的分離、提取、結(jié)構(gòu)、性能、合成方法、成型加工等的科學(xué)主要內(nèi)容包括：高分子合成化學(xué)；高分子物理；功能高分子及器件；高分子加工與成型；高分子高級(jí)結(jié)構(gòu)、尺度與性能的關(guān)系；通用高分子材料等化學(xué)學(xué)科在其發(fā)展過(guò)程中還與其它學(xué)科交叉結(jié)合而形成各種新興學(xué)科。例如：生物化學(xué)；材料化學(xué)；放射化學(xué)；應(yīng)用化學(xué)；激光化學(xué)；地質(zhì)化學(xué)；環(huán)境化學(xué)；計(jì)算化學(xué)；能源化學(xué)；綠色化學(xué)；化學(xué)信息學(xué)；納米化學(xué)；化學(xué)生物學(xué)

當(dāng)前化學(xué)發(fā)展的總趨勢(shì)宏觀微觀(納米化學(xué)、單分子化學(xué))靜態(tài)動(dòng)態(tài)(飛秒化學(xué))定性定量(超微量分析)體相表相(表面、界面分析技術(shù)等)描述理論分子器件，等。

當(dāng)前化學(xué)的主要任務(wù)和發(fā)展動(dòng)向開(kāi)發(fā)最佳的化學(xué)過(guò)程(原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)、綠色化學(xué))以社會(huì)需要為導(dǎo)向，尋找和設(shè)計(jì)最佳的化合物和材料發(fā)展分析測(cè)試新方法

化學(xué)研究的六個(gè)發(fā)展趨勢(shì)不同學(xué)科之間的交叉和融合：生命科學(xué)中的基本化學(xué)問(wèn)題；

材料科學(xué)中的基本化學(xué)問(wèn)題；可持續(xù)發(fā)展的基本化學(xué)問(wèn)題(綠色化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、能源化學(xué))理論和實(shí)驗(yàn)更加密切結(jié)合更加重視尺度效應(yīng)：分子以上層次、尺度效應(yīng)和多尺度問(wèn)題合成化學(xué)的新方法造成污染的傳統(tǒng)化學(xué)向綠色化學(xué)的轉(zhuǎn)變新實(shí)驗(yàn)方法的建立和方法學(xué)研究第一章物質(zhì)的聚集狀態(tài)固體（Solid）液體（Liquid）氣體（Gas）三種物態(tài)之間可隨溫度或壓強(qiáng)變化而互相轉(zhuǎn)化物質(zhì)的聚集狀態(tài)（物質(zhì)的三態(tài)）第四態(tài)：等離子體（Plasma）。當(dāng)溫度足夠高，外界提供的能量打破了氣體分子中的原子核和電子的結(jié)合，氣體就電離成由自由電子和正離子組成的電離氣體，即等離子體。等離子體的意思是指其中粒子所帶的正、負(fù)電量是相等的。例：等離子電視。液體與固體之間的過(guò)渡狀態(tài)：液晶（Liquidcrystal）。液晶既具有液體的性質(zhì)（流動(dòng)性），也具有晶體的性質(zhì)（光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)與液體不同，很象晶體，是各向異性）。例：液晶顯示器、液晶電視一.氣體成份摩爾分?jǐn)?shù)成份摩爾分?jǐn)?shù)

N2

0.7808

N2O

5

10-7

O2

0.2095

Xe

8.7

10-8

Ar

0.00934

SO2

1

10-6

CO2

0.00033

O3

1

10-7

Ne

1.82

10-5

NO2

2

10-8

He

5.24

10-6

I2

1

10-8

CH4

2

10-6

NH3

1

10-8

Kr

1.14

10-6

CO

1

10-8

H2

5

10-7

NO

1

10-8海平面上干燥空氣的組成

氣體的特性：具有可擴(kuò)散性和可壓縮性無(wú)固定形狀密度很小可以以任何比例混合不同的氣體化學(xué)性質(zhì)不同（H2、O2），但它們表現(xiàn)出來(lái)的宏觀性質(zhì)（P、T、n、V）卻非常相似。氣體的狀態(tài)變量：P、T、n、VP

壓強(qiáng)，T

溫度，n化學(xué)量（物質(zhì)的量），V

體積1.理想氣體狀態(tài)方程任何一種物質(zhì)：V=f(T,P,n)對(duì)于液體和固體，該關(guān)系式非常復(fù)雜。但是不同的氣體在一定的條件下（高溫低壓）都符合同一個(gè)關(guān)系式理想氣體：（a）氣體分子有質(zhì)量但沒(méi)有體積（b）氣體分子間除了彈性碰撞外，無(wú)其它相互作用力PV=nRT

理想氣體狀態(tài)方程真正的理想氣體是不存在的，但在高溫低壓條件下，實(shí)際氣體接近于理想氣體，為什么？簡(jiǎn)單推導(dǎo)：假設(shè)一定量的某種氣體，由始態(tài)（P1V1T1）變到終態(tài)（P2V2T2）,n保持不變，分兩步進(jìn)行，每步只涉及兩個(gè)變量。P2V’T1P1V1T1P2V2T2等壓等溫始態(tài)終態(tài)問(wèn)題：T1

T2,V’

V2?（1）等溫變化波義耳定律：一定溫度下，一定量氣體的體積與壓強(qiáng)成反比。PV=常數(shù)

P1V1=P2V’V’=P1V1/P2波義耳

（2）等壓變化查理－蓋?呂薩克定律：一定壓強(qiáng)下，一定量氣體的體積與絕對(duì)溫度成正比。

查理

假定終態(tài)為：P3V3T3，….，PiViTi常數(shù)=nRPV=nRT在實(shí)際運(yùn)用理想氣體狀態(tài)方程時(shí)，要注意兩點(diǎn)：（1）在不同的條件下，它有不同的表現(xiàn)形式

（2）單位和單位的匹配單位：SI制和非SI制P：Pa（SI）

kPa，atm，mmHg，torr，bar1atm=760mmHg=760torr=101.3kPa=1.013105Pa1bar=1000mbar=100kPa=105PaV：m3（SI）dm3（L），cm3（mL）1m3=103dm3=106cm3T：熱力學(xué)溫度（或絕對(duì)溫度），KT（K）=273.15+t（oC）n：物質(zhì)的量或化學(xué)量，mol，mmol在PV=nRT中，n的單位只能是molR：摩爾氣體常數(shù)（量綱，R=PV/(nT)），P44/表238.314Pa?

m3

?

mol-1

?

K-18.314kPa?

L?

mol-1

?

K-10.08206atm?

L?

mol-1

?

K-1單位的匹配：T

K，nmolP：PakPaatm

V：m3LL

R:

8.3148.3140.08206R：能量單位，8.314J?

mol-1

?

K-1

Pa?

m3=J推導(dǎo)

：

例1.30oC，1atm下，體積為1.0104L的He氣球上升至0.60atm，-20oC高空后，體積有多大？解：上升前：P1，V1，T1；上升后：P2，V2，T2n不變，所以有：例2.實(shí)驗(yàn)測(cè)得310oC，101.3kPa時(shí)，單質(zhì)氣態(tài)磷的密度為2.64g/dm3，求：該氣體的分子量及氣態(tài)磷的分子式Px？已知：P的原子量為30.96g/mol。極限密度法測(cè)定氣態(tài)物質(zhì)的精確分子量

表明：在壓強(qiáng)為0

1atm范圍內(nèi)，以P/

對(duì)P作圖，直線(xiàn)在P/

軸上的截距應(yīng)為：(P/

)0=RT/M。

P為0

1atmP.50-51（了解）

25.00oC時(shí)，(CH3)2O的P/

P圖

=46.071(gmol

1)

1L4La)1atmO2真空混合后：b)

真空2atmN2混合后：c)1atmO22atmN2混合后:P=?2.

混合氣體－

Dolton(道爾頓)分壓定律Dolton分壓定律適用條件：(1)

無(wú)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生