无机化学 Inorganic Chemistry

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1 无机化学 Inorganic Chemistry
主 讲：毛雅君 联系方式：

2 总成绩构成：期末考试成绩占70%，平时成绩占30%。 平时成绩构成：上课考勤、课堂提问及作业完成成绩。
课程性质、考核方法及要求： （一）课程性质 专业基础课，考试课，3学时/周，共15周。 （二）考核方式 采用理论考试方法 （三）成绩评定： 总成绩构成：期末考试成绩占70%，平时成绩占30%。 平时成绩构成：上课考勤、课堂提问及作业完成成绩。 2017/3/9

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4 金 刚 石 金刚石钻头

5 一、化学 1. 化学的研究对象 化学：研究物质化学变化的科学。 化学变化的特点：在原子核组成不变的情况下发生了分子组成、原子或离子等结合方式的质变。 也就是分子、原子、离子等核外电子运动状态改变而引起物质组成质变的一类变化。 11B Cf(锎) = 258Lr(铹) + 5 n ？No, 核反应

6        2.化学的定义： 化学是在分子、原子、离子等层次上研究物质的组成、结构、性能、相互变化以及变化过程中能量关系的科学。

7 3. 化学的主要分支 无机化学 有机化学 分析化学 物理化学

8 ◆无机化学------研究除去碳氢化合物及其大多数衍生物以外的所有元素和它们化合物的性质和反应的化学。
二、无 机 化 学 ◆无机化学------研究除去碳氢化合物及其大多数衍生物以外的所有元素和它们化合物的性质和反应的化学。 涉及元素周期表上的绝大多数元素。 (CO、CO2)，(Na2CO3)， (CaC2)，(NaCN)， (NaCl)等。

9 CH3 -Zn-CH3 [Pt(C2H4)Cl3] Fe(C5H5)2 [Cu(NH3)4]SO4

10 ◆ 现代无机化学的重要分支 生物无机化学----建立于金属元素在生命过程中的重要作用。 叶绿素—Mg2+； 血红素—Fe2+
无机合成化学----设计、合成具有特殊结构和性能的新的化合物 生物无机化学----建立于金属元素在生命过程中的重要作用。 叶绿素—Mg2+； 血红素—Fe2+ 无机固体化学----无机材料，如超导材料，发光材料，纳米材料(粒径1~100 nm)等。

11 三、无机化学研究的新进展 1、新型化合物（如：夹心、穴状化合物）的合成和利用。 2、新的边缘学科 如：生物无机化学、无机固体化学的发展。
3、无机纳米功能材料的研究。 4、稀土新型材料的研制。 a、稀土永磁材料 c、稀土发光材料 b、高温超导材料

12 三、无机化学研究的新进展 新药中的无机化学 1、铂类金属抗癌药物 2、非铂系配合物的抗癌药物 3、金属配合物解毒剂 4、 纳米中药

13 四、无机化学的作用 1. 后续课程的基础 2. 培养分析问题和解决问题的能力 3.对生活有用

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15 牙膏的成分和功效 摩擦剂 成分 物质 含量 功效 碳酸钙、磷酸氢钙 30~55% 去垢 洗涤，泡沫剂 十二烷基硫酸钠 2~3% 粘合剂
黄原胶 少量 粘结和稳定 保湿剂 聚乙烯醇、聚丙稀酸、甘油 保持水分 甜味剂 糖精、山梨糖 甜味 芳香剂 薄荷、留兰香 香味 药物 氟化物、脱敏剂、中草药 消炎、杀菌、固齿 水 余量

16 常见药物牙膏 含氟牙膏：预防龋齿。提高牙齿的抗腐蚀能力、抑制致龋细菌的生长繁殖。 提醒：3岁以下儿童禁用，4~6岁儿童慎用。
中草药牙膏：加入具有清热解毒、消炎止血作用的中草药，对缓解牙龈炎有一定辅助作用。 消炎牙膏：加入某些抗菌药物以消炎抗菌、抑制牙结石和菌斑的形成，起到改善口腔环境、预防和辅助治疗牙龈出血、牙周病的作用。 提醒：长期使用会导致口腔内正常菌群失调 防过敏牙膏：含有硝酸钾或氯化锶等脱敏成分，对牙本质过敏有一定的缓解作用。 去垢增白牙膏：含有过氧化物或羟磷灰石等药物，采用摩擦和化学漂白的原理去除牙齿表面的着色，起到洁白牙齿的作用。

17 氟的两面性 让科学家始料不及的是，氟很快表现出了两面性：龋齿患者越来越少，氟斑牙患者却越来越多。
　　氟斑牙只是氟化物对人们的一次警告，更可怕的是，长期摄入高剂量的氟化物，可能导致癌症、神经疾病以及内分泌系统功能失常！

18 五、无机化学课程的主要内容 四大平衡 基本知识 酸碱平衡 沉淀-溶解平衡 氧化-还原平衡 配合平衡 物质结构理论 元素性质

19 六、学习方法 1、课前做好预习，课堂认真听讲, 记好笔记。 ２、从原子结构变化的本质去学习和认识元素及其化合物性质的变化规律。
３、牢固掌握和运用四大平衡及基本理论。 ４、注重实验，注重理论与实践相结合。 ５、将《无机化学》课程学习与自己的专业学习相结合。

20 水 把握组成－结构－性质－应用这条主线 1、极性分子, 很好的极性溶剂; 2、能形成分子间氢键,熔、沸点高;
两个氢(H) + 一个氧(O) sp3不等性杂化 “v”分子 宏观物质 组 成 结 构 　1、极性分子, 很好的极性溶剂; 　2、能形成分子间氢键,熔、沸点高; 　3、能与金属离子形成水合配离子等; 性质

21 无机化学基本概念 一、基本概念 (1) 核素-----具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为核素。
(1) 核素-----具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为核素。 单核素元素：23Na 多核素元素：16O 17O 18O (2) 同位素----- 具有相同质子数、不同中子数的核素互称同位素。 16O 17O 18O 同位素丰度 f(16O) = 99.76% f(17O) = 0.04% f(18O) = 0.20%

22 一种元素的1摩尔质量对核素12C的1摩尔质量的1/12的比值。 Ar(Cl) = 35.453 无单位
(3) 原子质量单位 u等于核素12C的原子质量的1/12 (4) 元素的相对原子质量(原子量) 一种元素的1摩尔质量对核素12C的1摩尔质量的1/12的比值。 Ar(Cl) = 无单位 单核素：相对原子质量(原子量)等于该元素的核素的相对原子质量。 多核素：相对原子质量(原子量)等于该元素的天然同位素相对原子质量的加权平均值。

23 等于组成该分子的各原子的相对原子质量的总和
同位素 相对原子质量 丰度(%) 185Re 187Re 相对原子质量： * * = (5) 相对分子质量 等于组成该分子的各原子的相对原子质量的总和 注：二者都是相对值，无单位

24 二、物质的量 1、 物质的量：是联系微观粒子和宏观物质的桥梁，是表示含有一定数目粒子的集体。是表示物质所含微粒多少的物理量。
用符号 n 表示，书写为 nB 或 n（B），B是粒子的化学式。 例如： 氧分子的物质的量记为 氧原子的物质的量记为 nO 或 n（O） 钠离子的物质的量记为 氢氧化钠的物质的量记为 nNaOH

25 2、物质的量的单位—摩尔 物质的量的单位是摩尔，简称摩，符号mol
1mol任何物质所包含的微粒数目与0.012kg12C所包含的原子数目相等。 0.012kg12C所包含的C原子数目约为 6.02×1023个，这个值被称为阿伏伽德罗常数，用符号NA表示，即 NA=6.02×1023个/mol 注：使用 mol 时，要注明基本单元，可以是分子、离子、原子、电子及其他粒子。

26 1mol 任何物质都含有约 6.02×1023 个基本单元（微粒个数）
例：1mol 12C约含有 6.02×1023个12C原子 1mol H2O约含有6.02×1023个水分子 1mol Na+约含有6.02×1023个 Na+ 1mol O2 约含有6.02×1023个氧分子 n 相等的任何物质，所含的基本单元数相等。

27 3、相关计算 物质的量n、基本单元数N、与阿伏伽德罗常数NA之间的关系： 或 N = n · NA

28 例1：1.5 mol H2O中含有多少个水分子？3.01×1023 个 H2O分子的物质的量是多少mol？
解：1. 2. 答：1.5 mol H2O中含有9.03×1023个水分子，3.01×1023 个 H2O分子的物质的量是0.5mol

29 三、摩尔质量及计算 1.定义 单位物质的量的任何物质所具有的质量称为该物质的摩尔质量，用符号MB表示。 2.单位 SI单位：kg/mol

30 例：食盐NaCl的摩尔质量 MNaCl=58.5 g/mol
氧气O2的摩尔质量 MO2= 32 g/mol Na+的摩尔质量 MNa+= 23 g/mol 氧原子O的摩尔质量 MO = 16 g/mol 盐酸HCl的摩尔质量 MHCl = 36.5 g/mol SO42-的摩尔质量 = 96g/mol

31 4. 公式 物质的量n、物质的质量m、摩尔质量M之间的关系： 注：计算时，注意单位

32 四、物质的量在化学计量中的应用

33 1. 物质的量与物质的质量之间的计算 例2：20克氢氧化钠的物质的量是多少？ 解：氢氧化钠的相对分子质量是40，即MNaOH=40g/mol 答：20克氢氧化钠的物质的量是0.5mol。

34 例3：配制溶液需要0.1mol NaOH,应称取固体NaOH多少克？
解：已知 MNaOH=40g/mol 答：应称取固体NaOH 4 g。

35 2.分子中原子的有关计算 例4: 53 g Na2CO3中含有多少mol Na 原子？多少mol C 原子？多少mol O 原子？ 解：

36 3.有关化学方程式的计算 例5：完全中和 0.1mol硫酸，需要多少gNaOH？生成多少g硫酸钠？ 解：

37 第四节 气体摩尔体积 一、气体的经验定律 理想气体状态方程 温度不太低时，压力不太高时（低压、高温时），任何气体可看成是理想气体。
第四节 气体摩尔体积 一、气体的经验定律 理想气体状态方程 温度不太低时，压力不太高时（低压、高温时），任何气体可看成是理想气体。 T：气体的温度，K ，T= t n: 气体的物质的量，mol V：气体的体积，m3 R：气体常数，8.314J·mol-1·K-1

38 阿伏伽德罗定律 同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。 注：阿伏伽德罗定律不适用于液态和固态物质。
因为液态和固态分子间的距离比气态物质小得多，他们的体积不仅与分子数有关，还取决于分子本身的大小。

39 例6：一便携式医用小氧气瓶的有效体积为4.0L，25℃，当压力表显示氧气压力为15MPa时，问瓶内的氧气有多少克？
解： 答：瓶内的氧气有774.4克。

40 二、气体摩尔体积及其应用 摩尔体积 定义：1mol物质所具有的体积。 化学上：气态物质的摩尔体积，L/mol 固态、液态的摩尔体积，cm3/mol 注：固态、液态物质的体积取决于构成物质的微粒本身的体积大小，气态物质的体积主要受温度压力的影响。

41 气体摩尔体积 实验表明，标准状况下（STP），1mol任何气体的体积都约为22.4 L。这个体积称为气体摩尔体积。即 Vm = 22.4L/mol 标准状况：0℃， kPa 下 判断：标准状况下，1mol水占有体积约为22.4L。 气体体积V、物质的量n、与气体摩尔体积Vm之间的关系

42 气体摩尔体积在化学计量中的应用

43 例7：成人在平静呼吸时，每小时大约呼出11.2L二氧化碳气体（标况下），问成人每小时呼出的CO2 的质量是多少？
解： 答：成人每小时呼出的CO2 的质量是22克。

44 例8：标况下，二氧化碳气体的体积与11克氨气的体积相等，问CO2 的质量是多少？
解： 答：标况下，28.6克的二氧化碳与11克氨气的体积相等。

45 例9：医院抢救危重病人急需氧气，若用KClO3紧急自制33.6L氧气（标况下）问至少需要多少克KClO3？
解： 答：紧急自制33.6L氧气（标况下）至少需要122.5克KClO3。