无 机 化 学
杨迎春
? 课程类别：必修
? 课程学时,36 + 12 = 48
? 授课方式：讲授加实验
? 教材：, 无机化学, （大连理工大学）
? 学分,3学分
本课程教学任务和目的
（ 1）初步掌握元素周期律、化学热力学、近代物质结构、
化学平衡、基础电化学以及化学动力学等原理。
（ 2）运用上述原理去掌握有关无机化学中元素和化合物
的基本知识，并具有对一般无机化学问 题进行理论分
析和计算的能力。
（ 3）为今后学习后继课和新理论、新实验技术打下必要
的无机化学基础。
本学期无机化学主要讲授章节及课时安排
第一章 绪论 (2学时 )
第二章 气体 (2学时 )
第三章 原子结构与元素周期系 (4学时 )
第四章 分子结构 (2学时 )
第五章 固体结构 (2学时 )
第六章 配合物结构 (2学时 )
第七章 s区元素 (4学时 )
第八章 p区元素（一） (4学时 )
第九章 p区元素（二） (4二学时 )
第十章 p区元素（三） (4学时 )
第十一章 d区元素（一） (4学时 )
第十二章 d区元素（二） (4学时 )
第一章 气 体
§ 1.1 理想气体状态方程式
§ 1.2 气体混合物
* § 1.3 气体分子运动论
§ 1.4 真实气体
§ 1.1 理想气体状态方程式
1.1.1 理想气体状态方程式
1.1.2 理想气体状态方程式的应用
气体的最基本特征,
? 具有可压缩性和扩散性
理想气体
物理模型
人们将符合理想气体状态方程式
的气体,称为理想气体 。
理想气体分子之间没有相互吸引
和排斥，分子本身的体积相对于气
体所占有体积完全可以忽略 。
1.1.1 理想气体状态方程式
pV = nRT R---- 摩尔气体常量
在 STP下, p =101.325kPa,T=273.15K
n=1.0 mol时,Vm=22.414L=22.414× 10-
3m3
11
33
Km olJ3 14.8
K15.2 731,0 m o l
m102 2,4 1 4Pa1 01 3 25
??
?
???
?
??
?
?
nT
pV
R
R=8.314 kPa?L?K-1?mol-1
1.1.2 理想气体状态方程式的应用
1,计算 p,V,T,n四个物理量之一 。
应用范围,
温度不太低，压力不太高的真实气
体。
pV = nRT
2,气体摩尔质量的计算
pV
m R T
M
RT
M
m
pV
n R TpV
M
m
n
?
?
??
M = Mr g?mol-
1
3,气体密度的计算
pV
m R TM ? ? = m / V
p
RTM ??
? =
RT
pM
有关气体体积的化学计算
例,为了行车的安全, 可在汽车中装备上空气
袋, 防止碰撞时司机受到伤害 。 这种空气
袋是用氮气充胀起来的, 所用的氮气是由
叠氮化钠与三氧化二铁在火花的引发下反
应生成的 。 总反应是,
6NaN3+Fe2O3(s) ??
3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
在 25℃ 。 748mmHg下，要产生 75.0L的
N2，计算需要叠氮化钠的质量。
解,
根据化学反应方程式所显示出
的 n（ NaN3） 与 n（ N2） 的数量关系
,可以进一步确定在给定条件下, m
（ NaN3） 与 V（ N2） 的关系 。
6NaN3+Fe2O3(s) ?? 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
6mol 9mol
Mr(NaN3)=65.01 P=748mmHg=99.73kPa
T=298K
m(NaN3)=390.06g V(N2)=223.6L
m(NaN3)=？ V(N2)=75.0L
m(NaN3)=
=131g
L62 2 3
L075g063 9 0
.
.,?
§ 1.2 气体混合物
1.2.1 分压定律
1.2.2 分压定律的应用
*1.2.3 分体积定律
组分气体,
理想气体混合物中每一种气体叫
做组分气体。
分压,
组分气体 B在相同温度下占有与
混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体 B的分压。
V
RTnp B
B ?
1.2.1 分压定律
分压定律,
混合气体的总压等于混合气体中各组分
气体分压之和 。
p = p1 + p2 + ????
或 p = ? pB
V
n R Tp ?
?????,,2211 V RTnpVRTnp
? ?
V
RTnn
V
RTn
V
RTnp ?? ??????
21
21
n =n1+ n2+????
分压的求解,
x B ? B的摩尔分数
V
RTnp B
B ?
pxp
n
n
p
x
n
n
p
p
B
B
B
B
BB
??
??
V
n R Tp ?
例题 某容器中含有 NH3,O2, N2等气体
的混合物 。 取样分析后, 其中 n（ NH3 ）
=0.320mol, n （ O2 ） =0.180mol, n （ N2 ）
=0.700mol。 混合气体的总压 p=133.0kPa。 试
计算各组分气体的分压 。
解,n= n（ NH3） +n（ O2） +n（ N2）
=0.320mol+0.180mol+0.700mol
=1.200mol
? ?
3 5,5 k Pak Pa0.133
200.1
320.0
NH
)NH(
3
3
???
? p
n
n
p
1.2.2 分压定律的应用
p(N2)= p- p(NH3) - p(O2)
=(133.0-35.5-20.0)kPa
=77.5kPa
? ?
? ?
2 0, 0 k P ak P a5.35
320.0
180.0
O
O
2
2
???
? p
n
n
p
1.2.2 分压定律的应用
例题, 可以用亚硝酸铵受热分解的方法
制取纯氮气。反应如下,
NH4NO2(s) ?? 2H2O(g) + N2(g)
如果在 19℃, 97.8kPa下，以排水集气法在
水面上收集到的氮气体积为 4.16L，计算消
耗掉的亚硝酸铵的质量。
解,T=（ 273+19） K=292K
p=97.8kPa V=4.16L
292K 时,p（ H2O） =2.20kPa
Mr (NH4NO2)=64.04
n(N2)=
=0.164mol
NH4NO2(s) ?? 2H2O(g) + N2(g)
64.04g 1mol
m(NH4NO2)=? 0.164mol
m(NH4NO2)=
=10.5g
K2 9 2m o lKJ3 1 48
4,1 6 L) k Pa202897(
1-1- ???
??
.
..
m o l1
m o l1 6 4.0g04.64 ?
*1.2.3 分体积定律
分体积,
混合气体中某一组分 B的分体积 VB是
该组份单独存在并具有与混合气体相同
温度和压力时所占有的体积。
p
RTnV B
B ?
V = V1 + V2 + ???
p
RTnV B
B ?
??
B
BVV或
p
n R TV ?
? ?
p
RT
nn
p
RTn
p
RTn
V
?
?
???
???
21
21
称为 B的体积分数
B
BB ???
n
n
V
V
pp
V
V
x
p
p
BB
B
B
B
B
?
?
?
???
B?
例题 氧是人类维
持生命的必需气体
，缺氧生命就会死
亡，过剩的氧会使
人致病，只有在氧
气的分压维持 21kPa
才能使人体维持正
常代谢过程。在潜
水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气
（ He在血液中溶解度很小,N2的溶解度大，可使人得气栓病）
某潜水员潜至海水 30m处作业, 海水的密度
为 1.03g?cm-3,温度为 20℃ 。 在这种条件下, 若
维持 O2,He混合气中 p(O2)=21kPa氧气的体积分
数为多少？ 以 1.000L混合气体为基准, 计算氧
气的分体积和氮的质量 。 （ 重力加速度取
9.807m/s2）
解,T=（ 273+20） K=293K
海水深 30m处的压力是由 30m高的海水和海面
的大气共同产生 。 海 面 上 的 空 气 压 力 为
760mmHg,则
p=g ? hw+ k P a1 0 1
m m g7 6 0
m m H g7 6 0 ?
=9.807 m/s2 ?1.03?103kg?cm-3?30m+101kPa
=3.03?103 kg?cm-1? s-2 +101kPa
=303kPa+101kPa
=404kPa
%2.5%100
404
21)O(
)O()O(
kPa21)O(
2
22
2
????
??
?
i
i
x
V
V
x
V
V
p
p
p
g63.0
K293m olKJ314.8
L)052.0000.1(kPa404m olg00 26.4
)He(
)He(
00 26.4)He(
mL52L52.0)O(
11
1
r
2
?
???
????
?
?
?
??
??
?
TR
VPM
m
M
V
若混合气体体积为 1.000L时,
§ 1.4 真实气体
1.4.1 真实气体与理想气体的偏差
1.4.2 Van der Waals 方程
1.4.1 真实气体与理想气体的偏差
理想气体状
态方程式仅在足
够低压力下适合
于真实气体。
产生偏差的
主要原因是,
① 气体分子本身
的体积的影响
②分子间力的影
响
1.4.2 van der Waals 方程
n R TnbV
V
nap ??? ))((
2
2
a,b分别称为 van der waals常量。
(V-nb)=Videal等于气体分子运动的自由空间
b为 1mol气体分子自身体积的影响。
分子间吸引力正比于 (n/V)2
内压力 p′=a(n/V)2
pideal=preal+a(n/V)2
气体 10 ? a ( P a ? m
6
? m ol
-2
) 10
4
? b( m
3
? m ol
-1
)
He 0,03457 0,2370
H
2
0,2476 0,2661
Ar 1,363 0,3219
O
2
1,378 0,3183
N
2
1,408 0,3913
CH
4
2,283 0,4278
CO
2
3,640 0,4267
H C l 3,716 0,4081
NH
3
4,225 0,3707
NO
2
5,354 0,4424
H
2
O 5,536 0,3049
C
2
H
6
5,562 0,6380
SO
2
6,803 0,5636
C
2
H
5
OH 12,18 0,8407
表 1-1 某些气体的 Van der Waals 常量
例题 分别按理想气体状态方程式和 van der
waals方程式计算 1.50mol SO2在 30摄氏度占有
20.0L体积时的压力，并比较两者的相对误差。
如果体积减少为 2.00L，其相对误差又如何？
解,已知 T =303K,V=20.0L,n=1.50mol，
a=0.6803Pa · m6 · mol-2,=0.5636?10-4m3 · mol-1
1 8 9 k Pa
2 0, 0 L
3 0 3 Km o lK8,3 1 4 J1,5 m o l
11
1
?
????
?
?
??
V
n R T
p
%9.18%100
1059.1
10)59.189.1(
kP a1059.1 kP a1089.1 L00.2
%61.1%100
186
186189
186kP a3.8kP a189.7kP a
( 20.0L )
LkP a100.6803( 1.5m ol )
1.50m olm ol0.05636L20.0L
303Km olK8.314J1.50m ol
3
3
'
2
'
2
'
1
3'
2
3'
1
2
21
2
32
1
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2
2
2
??
?
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???
????
?
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?
?
?
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p
pp
ppV
p
pp
V
an
nbV
nR T
p
杨迎春
? 课程类别：必修
? 课程学时,36 + 12 = 48
? 授课方式：讲授加实验
? 教材：, 无机化学, （大连理工大学）
? 学分,3学分
本课程教学任务和目的
（ 1）初步掌握元素周期律、化学热力学、近代物质结构、
化学平衡、基础电化学以及化学动力学等原理。
（ 2）运用上述原理去掌握有关无机化学中元素和化合物
的基本知识，并具有对一般无机化学问 题进行理论分
析和计算的能力。
（ 3）为今后学习后继课和新理论、新实验技术打下必要
的无机化学基础。
本学期无机化学主要讲授章节及课时安排
第一章 绪论 (2学时 )
第二章 气体 (2学时 )
第三章 原子结构与元素周期系 (4学时 )
第四章 分子结构 (2学时 )
第五章 固体结构 (2学时 )
第六章 配合物结构 (2学时 )
第七章 s区元素 (4学时 )
第八章 p区元素（一） (4学时 )
第九章 p区元素（二） (4二学时 )
第十章 p区元素（三） (4学时 )
第十一章 d区元素（一） (4学时 )
第十二章 d区元素（二） (4学时 )
第一章 气 体
§ 1.1 理想气体状态方程式
§ 1.2 气体混合物
* § 1.3 气体分子运动论
§ 1.4 真实气体
§ 1.1 理想气体状态方程式
1.1.1 理想气体状态方程式
1.1.2 理想气体状态方程式的应用
气体的最基本特征,
? 具有可压缩性和扩散性
理想气体
物理模型
人们将符合理想气体状态方程式
的气体,称为理想气体 。
理想气体分子之间没有相互吸引
和排斥，分子本身的体积相对于气
体所占有体积完全可以忽略 。
1.1.1 理想气体状态方程式
pV = nRT R---- 摩尔气体常量
在 STP下, p =101.325kPa,T=273.15K
n=1.0 mol时,Vm=22.414L=22.414× 10-
3m3
11
33
Km olJ3 14.8
K15.2 731,0 m o l
m102 2,4 1 4Pa1 01 3 25
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???
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nT
pV
R
R=8.314 kPa?L?K-1?mol-1
1.1.2 理想气体状态方程式的应用
1,计算 p,V,T,n四个物理量之一 。
应用范围,
温度不太低，压力不太高的真实气
体。
pV = nRT
2,气体摩尔质量的计算
pV
m R T
M
RT
M
m
pV
n R TpV
M
m
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M = Mr g?mol-
1
3,气体密度的计算
pV
m R TM ? ? = m / V
p
RTM ??
? =
RT
pM
有关气体体积的化学计算
例,为了行车的安全, 可在汽车中装备上空气
袋, 防止碰撞时司机受到伤害 。 这种空气
袋是用氮气充胀起来的, 所用的氮气是由
叠氮化钠与三氧化二铁在火花的引发下反
应生成的 。 总反应是,
6NaN3+Fe2O3(s) ??
3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
在 25℃ 。 748mmHg下，要产生 75.0L的
N2，计算需要叠氮化钠的质量。
解,
根据化学反应方程式所显示出
的 n（ NaN3） 与 n（ N2） 的数量关系
,可以进一步确定在给定条件下, m
（ NaN3） 与 V（ N2） 的关系 。
6NaN3+Fe2O3(s) ?? 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
6mol 9mol
Mr(NaN3)=65.01 P=748mmHg=99.73kPa
T=298K
m(NaN3)=390.06g V(N2)=223.6L
m(NaN3)=？ V(N2)=75.0L
m(NaN3)=
=131g
L62 2 3
L075g063 9 0
.
.,?
§ 1.2 气体混合物
1.2.1 分压定律
1.2.2 分压定律的应用
*1.2.3 分体积定律
组分气体,
理想气体混合物中每一种气体叫
做组分气体。
分压,
组分气体 B在相同温度下占有与
混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体 B的分压。
V
RTnp B
B ?
1.2.1 分压定律
分压定律,
混合气体的总压等于混合气体中各组分
气体分压之和 。
p = p1 + p2 + ????
或 p = ? pB
V
n R Tp ?
?????,,2211 V RTnpVRTnp
? ?
V
RTnn
V
RTn
V
RTnp ?? ??????
21
21
n =n1+ n2+????
分压的求解,
x B ? B的摩尔分数
V
RTnp B
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n
n
p
x
n
n
p
p
B
B
B
B
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V
n R Tp ?
例题 某容器中含有 NH3,O2, N2等气体
的混合物 。 取样分析后, 其中 n（ NH3 ）
=0.320mol, n （ O2 ） =0.180mol, n （ N2 ）
=0.700mol。 混合气体的总压 p=133.0kPa。 试
计算各组分气体的分压 。
解,n= n（ NH3） +n（ O2） +n（ N2）
=0.320mol+0.180mol+0.700mol
=1.200mol
? ?
3 5,5 k Pak Pa0.133
200.1
320.0
NH
)NH(
3
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???
? p
n
n
p
1.2.2 分压定律的应用
p(N2)= p- p(NH3) - p(O2)
=(133.0-35.5-20.0)kPa
=77.5kPa
? ?
? ?
2 0, 0 k P ak P a5.35
320.0
180.0
O
O
2
2
???
? p
n
n
p
1.2.2 分压定律的应用
例题, 可以用亚硝酸铵受热分解的方法
制取纯氮气。反应如下,
NH4NO2(s) ?? 2H2O(g) + N2(g)
如果在 19℃, 97.8kPa下，以排水集气法在
水面上收集到的氮气体积为 4.16L，计算消
耗掉的亚硝酸铵的质量。
解,T=（ 273+19） K=292K
p=97.8kPa V=4.16L
292K 时,p（ H2O） =2.20kPa
Mr (NH4NO2)=64.04
n(N2)=
=0.164mol
NH4NO2(s) ?? 2H2O(g) + N2(g)
64.04g 1mol
m(NH4NO2)=? 0.164mol
m(NH4NO2)=
=10.5g
K2 9 2m o lKJ3 1 48
4,1 6 L) k Pa202897(
1-1- ???
??
.
..
m o l1
m o l1 6 4.0g04.64 ?
*1.2.3 分体积定律
分体积,
混合气体中某一组分 B的分体积 VB是
该组份单独存在并具有与混合气体相同
温度和压力时所占有的体积。
p
RTnV B
B ?
V = V1 + V2 + ???
p
RTnV B
B ?
??
B
BVV或
p
n R TV ?
? ?
p
RT
nn
p
RTn
p
RTn
V
?
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???
???
21
21
称为 B的体积分数
B
BB ???
n
n
V
V
pp
V
V
x
p
p
BB
B
B
B
B
?
?
?
???
B?
例题 氧是人类维
持生命的必需气体
，缺氧生命就会死
亡，过剩的氧会使
人致病，只有在氧
气的分压维持 21kPa
才能使人体维持正
常代谢过程。在潜
水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气
（ He在血液中溶解度很小,N2的溶解度大，可使人得气栓病）
某潜水员潜至海水 30m处作业, 海水的密度
为 1.03g?cm-3,温度为 20℃ 。 在这种条件下, 若
维持 O2,He混合气中 p(O2)=21kPa氧气的体积分
数为多少？ 以 1.000L混合气体为基准, 计算氧
气的分体积和氮的质量 。 （ 重力加速度取
9.807m/s2）
解,T=（ 273+20） K=293K
海水深 30m处的压力是由 30m高的海水和海面
的大气共同产生 。 海 面 上 的 空 气 压 力 为
760mmHg,则
p=g ? hw+ k P a1 0 1
m m g7 6 0
m m H g7 6 0 ?
=9.807 m/s2 ?1.03?103kg?cm-3?30m+101kPa
=3.03?103 kg?cm-1? s-2 +101kPa
=303kPa+101kPa
=404kPa
%2.5%100
404
21)O(
)O()O(
kPa21)O(
2
22
2
????
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i
i
x
V
V
x
V
V
p
p
p
g63.0
K293m olKJ314.8
L)052.0000.1(kPa404m olg00 26.4
)He(
)He(
00 26.4)He(
mL52L52.0)O(
11
1
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V
若混合气体体积为 1.000L时,
§ 1.4 真实气体
1.4.1 真实气体与理想气体的偏差
1.4.2 Van der Waals 方程
1.4.1 真实气体与理想气体的偏差
理想气体状
态方程式仅在足
够低压力下适合
于真实气体。
产生偏差的
主要原因是,
① 气体分子本身
的体积的影响
②分子间力的影
响
1.4.2 van der Waals 方程
n R TnbV
V
nap ??? ))((
2
2
a,b分别称为 van der waals常量。
(V-nb)=Videal等于气体分子运动的自由空间
b为 1mol气体分子自身体积的影响。
分子间吸引力正比于 (n/V)2
内压力 p′=a(n/V)2
pideal=preal+a(n/V)2
气体 10 ? a ( P a ? m
6
? m ol
-2
) 10
4
? b( m
3
? m ol
-1
)
He 0,03457 0,2370
H
2
0,2476 0,2661
Ar 1,363 0,3219
O
2
1,378 0,3183
N
2
1,408 0,3913
CH
4
2,283 0,4278
CO
2
3,640 0,4267
H C l 3,716 0,4081
NH
3
4,225 0,3707
NO
2
5,354 0,4424
H
2
O 5,536 0,3049
C
2
H
6
5,562 0,6380
SO
2
6,803 0,5636
C
2
H
5
OH 12,18 0,8407
表 1-1 某些气体的 Van der Waals 常量
例题 分别按理想气体状态方程式和 van der
waals方程式计算 1.50mol SO2在 30摄氏度占有
20.0L体积时的压力，并比较两者的相对误差。
如果体积减少为 2.00L，其相对误差又如何？
解,已知 T =303K,V=20.0L,n=1.50mol，
a=0.6803Pa · m6 · mol-2,=0.5636?10-4m3 · mol-1
1 8 9 k Pa
2 0, 0 L
3 0 3 Km o lK8,3 1 4 J1,5 m o l
11
1
?
????
?
?
??
V
n R T
p
%9.18%100
1059.1
10)59.189.1(
kP a1059.1 kP a1089.1 L00.2
%61.1%100
186
186189
186kP a3.8kP a189.7kP a
( 20.0L )
LkP a100.6803( 1.5m ol )
1.50m olm ol0.05636L20.0L
303Km olK8.314J1.50m ol
3
3
'
2
'
2
'
1
3'
2
3'
1
2
21
2
32
1
11
2
2
2
??
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p
pp
ppV
p
pp
V
an
nbV
nR T
p
