关于高中没学化学也没好好学化学最后大学还要补这件事。目的很简单就是把高中没学的和CS专业需要的化学知识补充一下。希望能坚持下去吧。

分析化学青春版Lite

有效数字定义

Significant Numbers $(SN)$, Significant Figures $(SF)$ 有效数字是个数

  1. 所有非0数字都有效。 $123 \rightarrow SN=3$

  2. 非0数字前的0是无效的。$0.00123 \rightarrow SN=3$

  3. 非0数字之间、之后的数字是有效的。 $0.00102300 \rightarrow SN=6$

$\text{especially, for }12300\text{ also denoted as } 1.02300 \cdot 10^5\text{ and the } SN = 6$

倍数不影响有效数字。

有效数字计算规则

  1. 乘除法
    对于乘除法,有 $SNa = min(SN_1,SN_2)$

    $\mathop{1.20}\limits^{SN_1 = 3}/\mathop{2.0}\limits^{SN_2 = 2} =\mathop{0.60}\limits^{SN_a = 2} , SN_a = min(SN_1,SN_2) = 2$

  2. 加减法
    首先使用计算器取的结果,结果精度取决于参与减法的数中精度最差的。(精度:小数点后的位数)

    $2.0 + 1.20 = 3.2\ 10+0.003 = 10$

测量单位与概念

物理量 单位
质量 Mass $g, kg, mg, μg$
体积 Volumn $cm^3 (ml), dm^3(L), m^3$
长度 length $mm, dm, m$
时间 time $s, min, h$
温度 Temperature $^{\circ}C, K , ^{\circ}F ( 0^{\circ}C = 273.15 K)$

$T_{^{\circ}C} = 27.0 ^{\circ}C = T_K = 300.2 K$

$T{^{\circ}C} = (T{^{\circ}F}-32) \cdot \dfrac{5}{9}$

$T{^{\circ}F} = \dfrac{9}{5}T{^{\circ}C} + 32$

物质的量

The amount of substance.
$\ \ \ \ \ \ n=\dfrac{N}{N_A}=\dfrac{m}{M}$

阿伏伽德罗常数

$\ \ \ \ \ \ N_A = 6.022 \cdot 10^{23} \ mol^{-1}$

摩尔质量

单位物质的量的物质所具有的质量称为摩尔质量,单位为$g/mol$

  1. $N_A$个$^{12}C$ atom = exactly $12.000…… g$ (通过实验测量$N_A$的值。)

  2. $1\ mol \ ^{12}C \ atoms = 12.000…… g$

  3. $^{12}C 原子质量 = 12.000…… u,$

  4. $1\ mol (12 u) = 12 g\
    1\ mol \cdot u = 1 g , \ 1 u = \dfrac{1 g}{1 \ mol}$

例题

  1. Question 0 :

    已知:

    $1\ atom\ of\ ^{12}C = 12.0000…… u \ \ 98.89\%$ (定义值)

    $1\ atom\ of\ ^{13}C = 12.0034…… u \ \ 1.11\%$ (实验值)

    问:平均而言 $\text{1 atom of }C =\text{__}$

    $12.0000 \cdot 98.89\% + 13.0034 \cdot 1.11\% = 12.0u/ 12.01u$

  2. Question 1:

    已知:$\text{1 atom of } Ca = 40u$

    问:$\text{6 atoms of } Ca =?$

    答: $40u \cdot 6 = 2.4 \cdot 10^2 u = \dfrac{2.4 \cdot 10^2}{6.022 \cdot 10^{23}}g=3.985386 \cdot 10^{-22}g \mathop{\rightarrow}\limits^{修约,SN=2}= 4.0 \cdot 10^{-22}g$

  3. Question 2:

    $\text{A chip has }5.68mg Si, M(Si) = 28.09 g \cdot mol^{-1}, \text{How many atoms does the chip have?}$

    $N(Si) = n{(Si)} \cdot N_A = N_A \cdot \dfrac{m{(Si)}}{M_{(Si)}} = 6.022 \cdot 10^{23} \cdot \dfrac{5.68 \cdot 10^{-3}g}{28.9 g \cdot mol^{-1}} = 1.217691705 \cdot 10^{20} \mathop{\rightarrow}\limits^{修约,SN=3} = 1.22 \cdot 10^{20}$

  4. Question 3:

    已知某样品含有$5.00 \cdot 10^{20}$个$Co$原子。且一个$Co$原子重$58.93u$。

    问:① 含有多少$mol$的$Co$? ② 此样品重量。

    解: 已知N与M,求n与m。

    $n = \dfrac{N}{N_A} = \dfrac{5.00 \cdot 10^{20}}{6.022 \cdot 10^{23}} = 0.8302888406 \cdot 10^{-3} mol \mathop{\rightarrow}\limits^{修约,SN=3} = 8.30 \cdot 10^{-4}mol$

    $m = n \cdot m=8.30 \cdot 10^{-4}mol·58.93g·mol^{-1}= 4.89\cdot10^{-2}g$

  5. Question 4 (原子守恒):

    已知$M(C) = 12.01 g/mol, M(H) = 1.008g/mol$,求$M(CH_4)=?$

    $M(CH_4) = M(4) + 4M(H))$

  6. Question 5 (Juglone 胡桃醌):

    $C_{10}H_6O_3$,已知:$C: 12.01, H: 1.008, O: 16.00$

    $M(C_{10}H_6O_3) = 10M(C) + 6M(H) + 3M(O) = (10\cdot12.01 +6\cdot1.008+3\cdot6.00)g/mol = 174.2 g/mol$

确定化学式

Determing the Formula

例题:未知化合物 $M= 98.96 g/mol$,已知 质量分数 $71.65\% Cl, 24.27\% C,4.02\% H$

问:此未知物的Formula。

解:

$X = \dfrac{98.96\cdot71.65\%}{35.45} = 2.00013653 = 2.000 \
Y = \dfrac{98.96\cdot24.27\%}{12.01} = 2.000\
Z = \dfrac{98.96\cdot4.07\%}{1.008} = 3.9957 = 4.00\
C{2.000}H{4.00}Cl_{2.000} \rightarrow C_2H_4Cl_2$

(简单)化学式的配平

我都不会,用记。

标明形态

  1. S - Solid (固)
  2. L - Liquid (液)
  3. G - Gas (气)
  4. Aq - Aqueous(水溶液)

配平——设方程组

  1. 完全燃烧通式:$C_2H_5OH(l) + 3O_2(g) \rightarrow 2CO_2(g) + 3 H_2O (g)$
  2. 不完全燃烧:

总结

  1. 化学 -> Theory -> explaination
  2. 有效数字:①判断SN ②计算中怎么判断SN ③修约
  3. $n(mol), M(g\cdot mol^{-1}), m(g), N_A(mol^{-1}), N(个)$
  4. 根据实验结果判定Formular
  5. 方程式の配平。

无机化学