第一章绪论内容提要第一节基础化学课程的地位和作用(略）第二节我国的法定计量单位国际单位制采用米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔作为SI基本单位，配合SI导出单位和SI单位的倍数单位(SI词头)，构成覆盖整个科学技术领域的计量单位体系。基本单位、导出单位以及它们的倍数可以单独使用，如m、S、K；也可以交叉混合使用，如mmol·dm3。一切属于国际单位制的单位都是我国的法定计量单位。在法定计量单位中还明确规定采用了若干可与国际单位制并用的非国际单位制单位，化学中常用的有体积单位升（L），时间单位分（min）、时（h）、日（d），能量单位电子伏（eV）等等。第三节溶液的组成标度一、物质的量物质的量是表示物质数量的物理量，用符号nB表示。下标B泛指计量的物质B，对具体物质，例如水，其物质的量的符号写做n(H2O)。物质的量的单位是摩尔(mole)，单位符号为mol。摩尔的定义是：“摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳12的原子数目相等。在使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合。”1mol物质的基本单元数是阿伏加德罗常数的数值，这个数值现在是6.02213670.0000036)×1023，精确程度相当高，但受测量技术水平的限制，不能绝对准确。因此定义摩尔时使用12g碳12作为计量系统，虽然它的原子数目还不能确切知道，但它是一个确定的数值，不随测量技术而改变。使用摩尔时须指明基本单元，如n(H)、n(H2)、n(SO42-)、n(2H2+O2）等。相同的计量系统可以有不同的基本单元，例如氢，可以定义氢原子或是氢分子的
第一章 绪 论 内容提要 第一节 基础化学课程的地位和作用 （略） 第二节 我国的法定计量单位 国际单位制采用米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉、摩尔作为 SI 基本 单位，配合 SI 导出单位和 SI 单位的倍数单位(SI 词头)，构成覆盖整个科学技术 领域的计量单位体系。基本单位、导出单位以及它们的倍数可以单独使用，如 m、 s、K；也可以交叉混合使用，如 mmol·dm-3。 一切属于国际单位制的单位都是我国的法定计量单位。在法定计量单位中 还明确规定采用了若干可与国际单位制并用的非国际单位制单位，化学中常用的 有体积单位升（L），时间单位分（min）、时（h）、日（d），能量单位电子伏（eV） 等等。 第三节 溶液的组成标度 一、物质的量 物质的量是表示物质数量的物理量，用符号 nB 表示。下标 B 泛指计量的物 质 B，对具体物质，例如水，其物质的量的符号写做 n(H2O)。 物质的量的单位是摩尔(mole)，单位符号为 mol。摩尔的定义是：“摩尔是 一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与 0.012kg 碳 12 的原子数目 相等。在使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其 他粒子，或这些粒子的特定组合。” 1 mol 物质的基本单元数是阿伏加德罗常数的数值，这个数值现在是(6.022 136 7±0.000 003 6)×1023，精确程度相当高，但受测量技术水平的限制，不能绝 对准确。因此定义摩尔时使用 12g 碳 12 作为计量系统，虽然它的原子数目还不 能确切知道，但它是一个确定的数值，不随测量技术而改变。 使用摩尔时须指明基本单元，如 n(H)、n(H2)、n( 2 1 SO4 2- )、n(2H2+O2) 等。 相同的计量系统可以有不同的基本单元，例如氢，可以定义氢原子或是氢分子的
物质的量，所以说1mol氢"就不确定了。用摩尔还可以计量化学反应，例如中和反应H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H20就可以用反应物（H2SO4+2NaOH）作基本单元。B的物质的量可以通过B的质量mB和摩尔质量MB求算：MB=mB/nB(1.1)以g:mol-l为摩尔质量的单位，原子的摩尔质量的数值等于其相对原子质量Ar，分子的摩尔质量的数值等于其相对分子质量Mr。二、物质的量浓度溶液的物质的量浓度CB定义为溶质B的物质的量nB除以溶液的体积V，即cBdef ne/V(1.2)物质的量浓度的单位是mol-m3，但常用mol-L-l、mmol-L-"及μmol-L-l。物质的量浓度的定义不能说成“1L溶液所含溶质B的物质的量”，因为通常配制或取用溶液不一定用1L计量体积。物质的量浓度可简称为浓度。本书用cB表示浓度，而用[B]表示平衡浓度。使用物质的量浓度时也必须指明物质的基本单元。对于未知其相对分子质量的物质可用质量浓度pB表示，PBdefmB/V。质量浓度的单位为kg·L-或mg·L-1等。三、摩尔分数和质量摩尔浓度(一)摩尔分数摩尔分数又称为物质的量分数或物质的量比。B的摩尔分数xB定义为B的物质的量与混合物的物质的量之比，单位是一。defng/AnA(1.3)XB =式中，nB为B的物质的量，ZnA为混合物的物质的量求和。若溶液由溶质B和溶剂A组成，则溶质B的摩尔分数为xB=nB/(nA+nB)，溶剂A的摩尔分数为xA=nA/(nA+nB)。显然xA+xB=1。(二)质量摩尔浓度溶液的质量摩尔浓度bB定义为溶质B的物质的量除以溶剂A的质量def
def 物质的量， 所以说“1mol 氢”就不确定了。用摩尔还可以计量化学反应，例如中 和反应 H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O 就可以用反应物（H2SO4 + 2NaOH）作基本单元。 B 的物质的量可以通过 B 的质量 mB 和摩尔质量 MB 求算： MB = mB/nB (1.1) 以 g·mol-1 为摩尔质量的单位，原子的摩尔质量的数值等于其相对原子质量 Ar， 分子的摩尔质量的数值等于其相对分子质量 Mr。 二、物质的量浓度 溶液的物质的量浓度 cB定义为溶质 B 的物质的量 nB 除以溶液的体积 V，即 cB nB/V (1.2) 物质的量浓度的单位是 mol·m-3，但常用 mol·L-1 、mmol·L-1 及 μmol·L-1。 物质的量浓度的定义不能说成“1L 溶液所含溶质 B 的物质的量”，因为通常 配制或取用溶液不一定用 1L 计量体积。 物质的量浓度可简称为浓度。本书用 cB 表示浓度，而用[B]表示平衡浓度。 使用物质的量浓度时也必须指明物质的基本单元。 对于未知其相对分子质量的物质可用质量浓度 ρB表示，ρB def mB/V。质量 浓度的单位为 kg·L-1 或 mg·L-1 等。 三、摩尔分数和质量摩尔浓度 (一)摩尔分数 摩尔分数又称为物质的量分数或物质的量比。B 的摩尔分数 xB 定义为 B 的 物质的量与混合物的物质的量之比，单位是一。 xB B A A n / n (1.3) 式中， B n 为 B 的物质的量， A nA 为混合物的物质的量求和。 若溶液由溶质 B 和溶剂 A 组成，则溶质 B 的摩尔分数为 xB=nB/( nA+ nB)， 溶剂 A 的摩尔分数为 xA=nA/( nA+ nB)。显然 xA+ xB=1。 (二)质量摩尔浓度 溶液的质量摩尔浓度 bB定义为溶质 B 的物质的量除以溶剂 A 的质量 def def
bB nB/mA(1.4)bB的单位是mol-kgl。摩尔分数和质量摩尔浓度与温度无关，在物理化学中应用很广。难题解析例1-1市售过氧化氢（俗称双氧水）含量为30%，密度为1.11kg·L-l。计算该溶液的浓度、质量摩尔浓度和摩尔分数。析市售过氧化氢含量为质量体积百分比30%，运用式(1.1)能把H202的质量(H2O2)转换为物质的量：n(H2O2)=m(H2O2)/M(H2O2)，然后除以体积，即得浓度。求算质量摩尔浓度，需用溶剂的质量做分母。这一步通过密度把溶液的体积转换为溶液质量可以求得，方法是：溶液质量=溶液体积×密度；m(H2O)=溶液质量-m(H202)。解 c(H202)= m(H,0,)/ M(H,0.)_30g34g ml 100mL = 8.8 mol L-lV1L100mL密度=1.11kg.L-l=1.11g1mL×1kg=1lmol-kg100mL×111g-30gb(H202)= (30g/34g ·mol-)1mL*1000g30g/34g mol-l=0.16x(H202) =30g/34g mol- + (100ml ×1.11g ·ml-l 30g)/18g · mol-l例1-2有3.18g铜粉，先让它全部氧化成氧化铜，再用6.00mol-L-l的硫酸转化为硫酸铜。试计算反应中消耗了多少摩尔氧气，需要硫酸多少毫升？析本题看似复杂，但各步反应中都涉及铜的转化，因此把握铜的物质的量：O2和CuO的物质的量相等；第一步反应，CuO和是关键。第一步反应，Cu、H2SO4的物质的量相等。1计算中注意，以-O2为基本单元的氧气的物质的量是以O2为基本单元的氧2气的物质的量的一半。硫酸的体积通过硫酸的浓度和硫酸的物质的量来换算。解根据化学反应式10Cu+:_02=Cu02CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
bB nB/mA (1.4) bB的单位是 mol·kg-1。 摩尔分数和质量摩尔浓度与温度无关，在物理化学中应用很广。 难题解析 例 1-1 市售过氧化氢（俗称双氧水）含量为 30%，密度为 1.11kg·L-1。计算 该溶液的浓度、质量摩尔浓度和摩尔分数。 析 市售过氧化氢含量为质量体积百分比 30%，运用式(1.1)能把 H2O2 的质量 (H2O2)转换为物质的量：n(H2O2) = m(H2O2)/ M(H2O2)，然后除以体积，即得浓度。 求算质量摩尔浓度，需用溶剂的质量做分母。这一步通过密度把溶液的体积 转换为溶液质量可以求得，方法是：溶液质量=溶液体积×密度；m(H2O)=溶液质 量- m(H2O2)。 解 c(H2O2) = 1L 1000mL 100mL (H O )/ (H O ) 30g/34g mol 1 2 2 2 2 = − V m M = 8.8 mol·L-1 密度=1.11kg·L-1= 1mL 1.11g b(H2O2) ( ) = − − 1000g 1kg 30g 1mL 1.11g 30g/34g mol 100mL 1 =11mol·kg-1 x(H2O2) = 1 1 1 1 30g/34g mol (100ml 1.11g ml 30g)/18g mol 30g/34g mol − − − − + − = 0.16 例 1-2 有 3.18g 铜粉，先让它全部氧化成氧化铜，再用 6.00 mol·L-1 的硫酸 转化为硫酸铜。试计算反应中消耗了多少摩尔氧气，需要硫酸多少毫升？ 析 本题看似复杂，但各步反应中都涉及铜的转化，因此把握铜的物质的量 是关键。第一步反应，Cu、 2 1 O2 和 CuO 的物质的量相等；第一步反应，CuO 和 H2SO4 的物质的量相等。 计算中注意，以 2 1 O2 为基本单元的氧气的物质的量是以 O2 为基本单元的氧 气的物质的量的一半。硫酸的体积通过硫酸的浓度和硫酸的物质的量来换算。 解 根据化学反应式 Cu + 2 1 O2 = CuO CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
以及M(CuO) = 63.6 g'mol-l有3.18g=0.0500moln(Cu)=63.6g · mol-ln(=O2)= n(Cu)=0.050 0 mol2消耗氧气n(O2)= 0.025 0 mol需要6.00molL-1的硫酸的物质的量与铜的物质的量相等，因此需要硫酸的体积为IL6.00mol-L-lxVx=0.0500mol1000mlV= 8.33 ml相关知识介绍阿伏加德罗常数是怎样获得的阿伏加德罗常数是一个重要的物理常数，有多种方法测量，例如爱因斯坦就提出过4种不同方法。1927年英国植物学家布朗观察到著名的布朗运动。布朗运动中花粉或其它细小颗粒悬浮于水面，由于水分子随机的不均衡撞击，花粉等细小的颗粒呈现不规则运动。测量细小颗粒的质量、体积和布朗运动的速度，可以对水分子推算阿伏加德罗常数。晶体的X射线衍射提供了一种精确测量阿伏加德罗常数的方法。例如金属原子位于晶体结点上，X射线衍射测出晶胞的边长，于是知道晶胞的体积。在根据金属的密度和原子的质量就可推算这个常数。《基础化学（第六版）》习题解答1.(略)2.(略)0.010kg3.1000g=0.25moln(NaOH)=(23.0 +16.0+1.00)g·mol"Ikg
以及 M(CuO) = 63.6 g·mol-1 有 n(Cu) = 1 63.6g mol 3.18g − =0.050 0 mol n( 2 1 O2) = n(Cu) = 0.050 0 mol 消耗氧气 n(O2) = 0.025 0 mol 需要 6.00 mol·L-1 的硫酸的物质的量与铜的物质的量相等，因此需要硫酸的 体积为 6.00 mol·L-1×V× 1000ml 1L = 0.050 0 mol V = 8.33 ml 相关知识介绍 阿伏加德罗常数是怎样获得的 阿伏加德罗常数是一个重要的物理常数，有多种方法测量，例如爱因斯坦就 提出过 4 种不同方法。 1927 年英国植物学家布朗观察到著名的布朗运动。布朗运动中花粉或其它 细小颗粒悬浮于水面，由于水分子随机的不均衡撞击，花粉等细小的颗粒呈现不 规则运动。测量细小颗粒的质量、体积和布朗运动的速度，可以对水分子推算阿 伏加德罗常数。 晶体的 X 射线衍射提供了一种精确测量阿伏加德罗常数的方法。例如金属 原子位于晶体结点上，X 射线衍射测出晶胞的边长，于是知道晶胞的体积。在根 据金属的密度和原子的质量就可推算这个常数。 《基础化学（第六版）》习题解答 1. （略） 2. （略） 3. 0.25 mol 1kg 1000 g (23.0 16.0 1.00) g mol 0.010 kg (NaOH) -1 = + + n =
0.100kg1000g=4.99mol1 kg×40.08g.moll0.100 kg10g=1.89molNa,CO,)=1 kg×(2×22.99+12.01+3×16.00)g·moll2350g4.n(ZnCl,):=2.57mol(65.39+2×35.45) g·mol 2.57 mol1000mL= 3.48 mol Lc(ZnCI,):1L739.5mL2.57 mol1000g= 3.95 mol kgb(ZnCl2)=650g1 kg5.20×10°g1000 mL1000 mmol= 5.1 mmol -Llc(K*)=39.1g·mol100L×1L1 mol 366x10g1000 mL1000 mmol= 103 mmol Llc(CI):35.45 g-mol-l100Lx1L1 mol6.设称取含结晶水的葡萄糖(C6H1206-H2O)mg,p(C,H,2O。H,O)=1(6×12.0+12×1.01+6×16.0)g= 50.0g·Llmgx0.500L(6×12.0+12×1.01+6×16.0+2×1.01+16.0)gm= 27.550.0 g=0.278 mol -Llc(C,H,20,)=(6×12.0 +12×1.01+6×16.0)g·moll0.278 mol=0.00526x(C,H,,O,)=0.28 mol +(1000 - 50) g/[(2 ×1.01+16.0) g·mol*l17.(23.0+35.5)g=1.4LV(NaCI)=5.0gx9.0g·L23.0g8. :10KI+2KMnO4+8H+=12K++2MnO2+512+4H200.508g1..KMnO,)=n(=12)n(KI+==0.004mol52× (2×12.9)g ml/Exercises1.Milliliter is a non-SI unit.2.A marble would take a hexagonal area of 2/3cm when stacked tightlytogether, and each layer of marbles would be 3 cm deep. Therefore thedeep of 1 mole of marbles covering our land would be:1km1km16.02×1023mol-l×1mol×2/3cm2x3cm（1x10°cm）9.6×10°km21×10°cm=3.8×10°km8.50g3.n(NH,CI) ==0.159mol(14.01 + 4×1.008 + 35.45) g·mol
1.89 mol 1kg 1000 g (2 22.99 12.01 3 16.00) g mol 2 1 0.100 kg Na CO ) 2 1 ( 4.99 mol 1kg 1000 g 40.08 g mol 2 1 0.100 kg Ca ) 2 1 ( -1 2 3 -1 2 = + + = = = + n n 4. 2.57 mol (65.39 2 35.45) g mol 350 g (ZnCl ) 2 -1 = + n = -1 2 -1 2 3.95 mol k 1kg 1000 g 650 2.57 mol (ZnCl ) 3.48 mol L 1L 1000 mL 739.5 mL 2.57 mol (ZnCl ) g g b c = = = = 5. -1 -1 -3 5.1mmol L 1mol 1000 mmol 100 L 1L 1000 mL 39.1g mol 20 10 g (K ) = = + c -1 -1 -3 - 103mmol L 1mol 1000 mmol 100 L 1L 1000 mL 35.45 g mol 366 10 g (Cl ) = c = 6. 设称取含结晶水的葡萄糖(C6H12O6·H2O)mg, 0.00526 0.28 mol (1000 - 50) g/[(2 1.01 16.0) g mol 0.278 mol (C H O ) 0.278 mol L (6 12.0 12 1.01 6 16.0) g mol 50.0 g (C H O ) 27.5 50.0 g L 0.500 L 1 (6 12.0 12 1.01 6 16.0 2 1.01 16.0) g (6 12.0 12 1.01 6 16.0) g g (C H O H O) 6 1 2 6 -1 -1 6 1 2 6 -1 -1 6 1 2 6 2 = + + = = + + = = = + + + + + + = x c m m 7. 1.4 L 9.0 g L 1 23.0 g (23.0 35.5) g (NaCl) 5.0 g -1 = + V = 8. ∵ 10KI + 2KMnO4 + 8H+ = 12K+ + 2MnO2 + 5I2 + 4H2O ∴ 0.004 mol (2 126.9) g mol 2 1 0.508 g I ) 2 1 KMnO ) ( 5 1 (KI -1 4 2 = n + = n = Exercises 1. Milliliter is a non-SI unit. 2. A marble would take a hexagonal area of 2 2 3 cm when stacked tightly together, and each layer of marbles would be 3 cm deep. Therefore the deep of 1 mole of marbles covering our land would be: 3.8 10 km 1 10 cm 1km 3 cm 9.6 10 km 1 1 10 cm 1km 6.02 10 mol 1mol 2 3 cm 2 6 2 5 2 5 2 3 -1 2 = 3. 0.159 mol (14.01 4 1.008 35.45) g mol 8.50 g (NH Cl) 4 -1 = + + n =