无机及分析化学课件 第3章.ppt

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中国石油大学 《无机及分析化学》 课件 作业8：p150~151 4 (6)(7)(8)，7， 9 ， 12(1)(2) 。 预习： p127~145 。 §3.1 酸碱理论概述 3.1.1 Arrhenius电离理论 酸：在水溶液中解离出的正离子全部是 H+ 的化合物。 碱：在水溶液中解离出的负离子全部是OH－的化合物。
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中国石油大学 《无机及分析化学》 课件 (1) 酸碱溶液中的质子条件式
选择零水准：溶液中大量存在并参与质子转移的物质。 根据零水准确定得、失质子的产物。 得、失质子数相等，列出质子条件式。
c eq ( H 3O + ) = c eq ( Ac − ) + c eq (OH − )
c eq ( H + ) ⋅ c eq ( Ac − ) ϑ K a ( HAc ) = c eq ( HAc )
ϑ K w = c eq ( H + ) ⋅ c eq ( OH − )
ϑ ϑ c eq ( H 3O + ) = K a ⋅ c eq ( HAc ) + K w
HAc(aq) + H2O(l) H2O(l) + H2O(l)
H3O+(aq) + Ac- (aq) H3O+(aq) + OH- (aq)
{c eq ( H 3O + )}2 ⋅ c eq ( S 2 − ) Kϑ = c eq ( H 2 S )

偶然误差的减免——增加平行测定的次数
无机及分析化学 2017版
二、误差和偏差
定量分析中的误差
(一)准确度与误差：分析结果与真实值接近程度, 用误差表示。
绝对误差、相对误差
Ei xi xt
Er
Ei xt
100%
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定量分析中的误差
例1 在分析天平上称得物体甲和乙的质量各为1.6830g和 0.1637g,若两者的真实质量分别为1.6381g和0.1638g，试计算 其绝对误差和相对误差。 解： 物质甲：
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定量分析中的误差
3.消除测量过程中的系统误差 (1) 校正仪器——减免仪器误差。 (2) 空白试验——减免试剂误差。 (3) 对照试验——减免方法误差。 利用已知准确浓度 的标准品或已经证实是可靠的方法做同样的实验。 4.减少测量过程中的偶然误差
无机及分析化学 2017版
无机及分析化学 2017版
定量分析中的误差
分类： （1）方法误差——分析方法本身不够完善
（反应不完全、终点不一致） 例： 重量分析中沉淀的溶解损失；
滴定分析中指示剂选择不当。
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定量分析中的误差
（2）仪器和试剂误差——仪器本身的缺陷或所用试 剂、蒸馏水纯度不够引起的误差。 例： 天平两臂不等，砝码未校正；

c(HCl)V (HCl) M (K 2CO 3 ) 解 w(K 2CO 3 ) 2 ms 0.1064 0.02731 138.2 0.4016 2 0.5000 c(HCl)V (HCl) M (K 2O) w(K 2O) 2ms
3.4 滴定分析的计算 一、 滴定分析计算的基本依据 设滴定剂 A 与被测物 B 的反应为 aA + bB = cC + dD 滴定达化学计量点时，A 的物质的量 n(A) 和 B 的物质的量 n(B) 之比等于其化学计量 系数之比： n(A) a b 或 n(B) n(A) n(B) b a 这就是滴定分析计算的基本依据。
Cr2O 6 I 14 H 2 Cr 3 I 2 7 H 2O
27 -

3
2 S 2O I 2 S 4O 2 I
23 26
-
置换滴定法适用范围？
置换滴定法适用范围：不符合滴定分析对 化学反应的要求(1), 即反应不能定量完成。 4. 间接滴定法 indirect titration
例 1 用 0.1000 mol · L-1 Na2S2O3 溶液测定 铜矿石中的铜。问滴定度 T(Cu / Na2S2O3) / g ∙ mL-1 = ？；欲从滴定管上直接读出铜 的质量分数 / %，问称样应为多少克？ （反应式：2Cu2+ + 4I- = 2CuI↓+ I2 2－ 2－ 2 S 2O 3 I 2 S 4O 6 )

3
4. 掌握标准平衡常数（Kθ）的意义 及有关化学平衡的计算；
5. 了解化学反应等温方程的意义， 掌握ΔrGmθ与Kθ的关系式；
6. 掌握浓度、压力、温度对化学平 衡移动的影响。
4
3.1 化学反应速率
Rate of Chemical Reaction
化学反应速率是指在一定条 件下反应物转化为生成物的速率， 通常用单位时间内反应物浓度的 减小或生成物浓度的增加来表示。
第三章 化学反应速率和化学平衡
Rate of Chemical Reaction &
Chemical Equilibrium
1
反应快
反应慢
2
本章学习要求
1. 掌握化学反应速率和化学反应速率 方程式，熟练掌握质量作用定律；
2. 掌握反应速率常数、反应级数； 3. 熟练掌握温度与反应速率常数的关系， 了解活化能；
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1、反应速率的表示方法：
(1) 平均速率：
定义：一段时间内某一反应物 浓度的减少 或者生成物浓度的增加
-
ν=
C2 t2
- C1 - t1
=
ΔCi Δt
单位： mol·L-1 ·s-1(min-1, h-1, d-1)
因为反应速率是正值，而且反应物ci 为负、 产物ci 为正，所以以生成物浓度表示取“+”， 以反应物浓度表示取 “-”。

对环境无害的化学品、生活用品的生产方 式的探索。
研究环境污染的产生、转化和与人体的 相互作用，提出优化环境建立洁净生活空间 的途径。
从分子水平了解病理过程，提出检测 方法，建议预防途径。
合成高效抵毒的抗菌和抗癌药物，提 高人民的健康水平。
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化学与材料
1.三大合成高分子材料
塑料 橡胶 纤维
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➢ 20世纪是化学取得巨大成就的世纪， 化学的研究对象从微观世界到宏观 世界，从人类社会到宇宙空间不断 地发展。
➢ 20世纪生命化学的崛起给古老的生 物学注入了新的活力。
➢ 在新世纪中，化学必将给人类社会 的进步起到越来越重要的作用。
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化学是提高人类生存质量和生存安全 的有效保障
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化学的历史演变（生产生活）
1) 人类第一次认识和利用的化学反应——用火， 就从野蛮开始进入了文明。
2) 制作了陶器、冶炼了青铜等金属。 3) 炼丹家更是在寻求长生不老之药的过程之中使
用了燃烧、煅烧、蒸馏、升华等化学基本操作。 4) 造纸、染色、酿造、火药等使人类生活质量提
高的生产技术的发明无一不是经历无数化学反 应的结果。 ❖ 化学从一开始就和人类的生活密切相关。
1997年斯科（J.Skou），发现维持细胞中Na+离子和K+离 子浓度平衡的酶及有关机理、博亚（P.Boyer） 和沃克尔 J.Walker ，揭示能量分子ATP的形成过程而获得了诺贝尔 化学奖。

晶体对称性
阐述晶体对称性的概念和 分类，以及对称性对晶体 物理性质的影响。
X射线晶体学
介绍X射线晶体学的原理和 应用，包括晶体衍射和晶 体结构解析等。
配位化合物
配位化合物的组成和类型
配位化合物的合成和反应
描述配位化合物的组成元素和类型， 如单核配位化合物、多核配位化合物 等。
介绍配位化合物的合成方法和反应机 理，如取代反应、氧化还原反应等。
以获得最佳的分析效果。
06 无机及分析化学实验技术
实验操作技术
实验操作规范
掌握实验操作的基本规范，如实验器材的使用、实验试剂的取用 等。
实验操作技巧
熟悉实验过程中的操作技巧，如实验仪器的清洗、实验试剂的混 合等。
实验操作注意事项
了解实验操作过程中的注意事项，如防止试剂污染、防止仪器损 坏等。
实验数据处理与分析方法
详细描述
根据不同的分类标准，分析方法可分为多 种类型。按分析对象可分为无机分析和有 机分析；按分析原理可分为化学分析和仪 器分析；按待测组分的性质可分为定性分 析和定量分析。在选择分析方法时，需考 虑样品的性质、分析目的和实验室条件等 因素，以确保获得准确、可靠的分析结果 。
样品处理与分离技术
总结词
样品处理与分离技术是分析化学中的重要环节，涉及样品的采集、制备、纯化和分离等 步骤。
详细描述

化学反应有快有慢
快:
如 爆炸反应,中和反应,离子反应
慢:
如 金属腐蚀, 橡胶、塑料老化, 有机反应
8/3/2020
1. 反应物浓度(或分压)对反应速率的影响
基元反应：反应物一步就直接转变为产物
如：
2NO2→ 2NO + O2
2-N2O-23+ C影O →响NO反+ 应CO2速率的因素
非基元反应：反应物经过若干步(若干个基元反应步 骤)才转变为产物。
ΔrGm = -RT lnK
lnK =-Δ─RrG─Tm─
8/3/2020
例 计算反应：C(s)+CO2(g) 2CO(g) 温度为298.15K和1173K时的K
解：
∆fHm/(kJ·mol-1) Sm/(J·mol-1·K-1) ∆fGm/(kJ·mol-1)
C(s) + CO2(g) 2CO(g) 0 -393.509 -110.525 5.740 213.74 197.674 0 -394.359 -137.168
∆rGm=2∆fGm(CO)-∆fGm(CO2) =[2×(-137.168)-(-394.359)] kJ·mol-1
=120.023 kJ·mol-1
lnK
=
-∆rGm RT
=-182.301.042×3×29180.135

rHm
reaction
反应进度为1mol时的反应焓变
反应进度=1mol
r H m
r H

注意：因反应进度与计量方程式有关，所以摩尔反应焓变的数 值与反应方程式有关，必须指明具体的反应方程式。
标准摩尔反应焓变rHm：化学反应处于标准状态时的摩尔
反应焓变，用“rHm(T)”表示，T为反应的热力学温度。
因此在恒温恒压只做体积功时：
H > 0 H < 0
系统吸热 系统放热
注意： 反应过程若非恒温恒压，也有H ，但此时 H Qp
U和H 的关系
在恒压不做非体积功时，由 U = Qp pV 和 Qp = H 得
可忽略不计，故
U = H pV
H U 。
当反应物和生成物都为固态和液态时，反应的pV值很小，
化学热力学
热力学研究的对象
热力学是研究热和其它形式的能量之间转化规律的科学。

不涉及物质的微观结构。 以实验事实为基础，采用宏观的方法进行研究。

研究系统变化过程中的功能转化和热力学过程的方
向性问题。 利用热力学的方法和基本原理研究化学现象的学科 ——化学热力学。
目录
§2.1 基本概念和术语 §2.2 热化学 §2.3 化学反应的方向
§2.1 基本概念和术语
一、体系和环境 二、状态和状态函数 三、过程和途径 四、热和功 五、热力学能和热力学第一定律

也就是说： 一般认为强电解质的电离度是100%，
但实验证明强电解质在溶液中的电离度小于100%，这 种电离度称为强电解质的表观电离度。
— + + — + — — + + — — +
+
—
+ —
—
+
— +
+ —
离子氛示意图
强电解质的电离度与弱电解质的电离度的意义完 全不同，它仅表示了离子间相互牵制作用的能力，故 称为表观电离度。 2）活度（activity） 为了表示强电解质中有效地自由运动的离子浓度 ，路易斯提出了“活度”的概念， 活度：在化学反应中表现出来的有效浓度， 通常用a表示
酸碱性或pH值的测定
测定pH的最简单方法是用pH试纸，也可 以用酸碱指示剂，较精密的方法是用pH计来 测定。
3.3.2 酸度对弱酸溶液中各组分浓度的影响 基本概念： A. 分析浓度是指在一定体积(或质量)的溶液中所含溶 质的量，亦称总浓度或物质的量浓度。通常以 mol· L-1 为单位，用c 表示。 B. 平衡浓度是指平衡状态时，在溶液中存在的每种 组分的浓度，用符号[ ] 表示，其单位同上。 C. 物料平衡 各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度。(112页)
因为 c/Ka≥ 500
所以 0.1 + x ≈ 0.1 0.1－x ≈ 0.1

5. 没有外界的配合物
中心原子的氧化数可不必标明。如：
Ni(CO)4 四羰基合镍
[Pt(NH 3 )2 Cl2 ] 二氯·二氨合铂（Ⅱ）
有些配合物常有其习惯的名称，如六氰合 铁（Ⅲ）酸钾 K3[Fe(CN )6 ] 可称为铁氰化 钾，俗名赤血盐， K4[Fe(CN )6 ] 又称为亚铁 氰化钾，俗名黄血盐。
配合物称为内轨型配合物。
[Ni(CN)4]2-的空间构型为平面正方形.
3d
4s
4p
Ni2+
[Ni(CN)4]2-
dsp2杂化 CN- CN- CN- CN-
[Fe(CN)6]3- 为正八面体结构
3d
4s 4p
Fe3+
[Fe(CN)6]3d2sp3杂化 CN-CN- CN- CN-CN-CN-
3. 形成外轨型或内轨型的影响因素 (1) 中心离子的价电子层结构
[CoH 2O(NH 3 )5 ]Cl3 三氯化五氨·水合钴（Ⅲ） （4）同类配体若配位原子也相同，则将含较少原子 数的配体排在前面。
（5）若配体原子相同，配体中所含原子数目也相同， 则按在结构式中与配位原子相连的原子的元素符号 的字母顺序排列。如：
[Pt(NH 3 )2 (NO2 )( NH 2 )] 氨基·硝基·二氨合铂（Ⅱ）
[NiCl4]2-的空间构型为四面体.
3d

n+0.7l 1.0
2.0, 2.7
第一能级组 第二能级组
3s, 3p
3.0, 3.7
第三能级组
4s, 3d, 4p
4.0, 4.4, 4.7
第四能级组
5s, 4d, 5p
5.0, 5.4, 5.7
第五能级组
6s, 4f, 4d, 6p 6.0, 6.1, 6.4, 6.7 第六能级组
7s, 5f, 5d, 7p 7.0, 7.1, 7.4, 7.7 第七能级组
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，为第四周期ⅥB族、d区元 素；
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，为第四周期ⅠB族、ds区元素
周期
短周期（一，二，三） 长周期（四，五，六，七）
•按照各元素原子核外电子排布的顺序排列就形成了元素周期表
族
周
期 IA
0
1
H 氢IIA
s区
p区
IIIA IVA VA VIAVIIA
Li Be 2 锂铍
d区
f区
BC NO 硼碳氮氧
Na Mg 3 钠 镁IIIB IVB VB VIBVIIB VIII
1s2 2s22p63s23p64s23d2 故态钛原子的电子分布式写成（按电子层而不是按能级组的次序 书写）
22Ti 1s22s22p63s23p63d24s2 电子排布式按同层电子进行书写

（2）功：体系与环境之间除热以外其他形式传递的能量统称为功。
用符号W表示，SI单位为J或kJ。
功
功
W<0
W>0
规定：环境对体系做功，W > 0；体系对环境做功，W < 0。
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3.1.4 热和功
热和功性质说明：
（1）功与热的数值只与过程有关，不是体系本身的性质，都不是状态
函数。
热力学所研究的功都是体积功。
第三章 化学热力学初步
• 3.1 热力学一些常用术语
• 3.2 热化学
• 3.3 化学反应的自发性
• 3.4 吉布斯自由能
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3.1 热力学一些常用术语
热力学
是研究体系变化过程中能量转化规律的一门科学。
化学热力学
把热力学的理论、规律以及研究方法用之于研究化学现
象就产生了化学热力学。
研究化学热力学的目的
为标准态，用右上标“⊖”（读作标准）表示。
1. 气态物质的标准状态，是指纯气体在指定温度T，标
准压力p⊖时的状态；
标准态
2. 纯液体和纯固体的标准状态，分别是指在指定温度T，
标准压力p⊖时，纯液体和纯固体的状态；
3. 溶液中溶质B的标准状态，是指在指定温度T，标准
压力p⊖下，浓度为标准浓度b⊖时的状态。
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