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第一章物质存在的状态.2一、气体.2二、液体.4溶液与蒸汽压.4溶液的沸点升高和凝固点的下降.5渗透压.5非电解质稀溶液的依数性.6三、胶体.6第二章化学动力学初步.5一、化学反应速率.7二、化学反应速率理论.9三、影响化学反应速率的因素.102、侬.10第三章化学热力学初步.8.专业资料.一、热力学定律及基本定律.12二、化学热力学四个重要的状态函数.144、自由能.16吉布斯自由能.16自由能G反应自发性的判据.17标准摩尔生成自由能 q o.17f m有关AG。的计算.17三、化学热力学的应用.18一、化学平衡.19二、化学平衡常数.19无机化学（上）知识点总结第一章物质存在的状态一、气体1、气体分子运动论的基本理论气体由分子组成，分子之间的距离分子直径；气体分子处于永恒无规则运动状态；.专业资料.气体分子之间相互作用可忽略，除相互碰撞时;气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。碰撞时总动能保持不变，没有能量损失。分子的平均动能与热力学温度成正比。2、理想气体状态方程假定前提：a、分子不占体积；b、分子间作用力忽略表达式：pV=nRT;R%8.314 kPaHitol】R i适用条件：温度较高、压力较低使得稀薄气体具体应用：a、已知三个量，可求第四个；b、测量气体的分子量：pV=LRT(n=L)M Mc、已知气体的状态求其密度P:PV=LrT-p二 一胫二二pM MV MV3、混合气体的分压定律混合气体的四个概念a、分压：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同体积时的压力I；b、分体积：相同温度下，某组分气体与混合气体具有相同压力时的体积c、体积分数：折21V2d、摩尔分数：n总混合气体的分压定律&、定律：混合气体总压力等于组分气体压力I之和；某组分气体压力的大小和它在混合气体中体积分数或摩尔数成正比b、适用范围：理想气体及可以看作理想气体的实际气体.专业资料.c、应用：已知分压求总压或由总压和体积分数或摩尔分数求分压、4、气体扩散定律定律：T、p相同时，各种不同气体的扩散速率与气体密度的平方根成反比：R=瓦二巴（P表示密度）用途：a、测定气体的相对分子质量；b、同位素分离二、液体1、液体蒸发气体与蒸发气压A、饱和蒸汽压：与液相处于动态平衡的气体叫饱和气，其气压叫做饱和蒸汽 压简称饱和气；B、特点：a、温度恒定时为定值;b、气液共存时不受量的变化而变化；c、物质不同，数值不同沸腾与沸点A、沸腾：当温度升高到蒸汽压与外界压力相等时，液体就沸腾，液体沸腾 时的温度叫做沸点；B、特点：a、沸点的大小与外界压力有关；外界压力等于lOlkPa时的沸点 为正常沸点；b、沸腾是液体表面和内部同时气化的现象2、溶液溶液与蒸汽压a、任何物质都存在饱和蒸汽压；.专业资料.b、纯物质的饱和蒸汽压只与物质本身的性质和温度有关；c、一定温度下饱和蒸汽压为常数；d、溶液蒸汽压的下降：ap=p-p=K-m 纯液体 溶液溶液的沸点升高和凝固点的下降a、定量描述：沸点升高 二Kmb h凝固点下降=K-mf f仅适用于非电解质溶液b、注 意：T、T的下降只与溶剂的性质有关 b fK、K的物理意义：1kg溶剂中加入Imol难挥发的非电 b f解质溶质时，沸点的升高或凝固点下降的度数C、应用计算：i、已知稀溶液的浓度,求4 T、AT b fii、已知溶液的AT、AT求溶液的浓度、溶质的分子量 b fd、实际应用：i、制冷剂：电解质如N aCL CaCI2ii、实验室常用冰盐浴：N aCI+H 0-222CaCI+H 0-552 2iii、防冻剂：非电解质溶液如乙二醇、甘油等渗透压a、渗透现象及解释：渗透现象的原因：半透膜两侧溶液浓度不同；渗透压：为了阻止渗透作用所需给溶液的额外压力b、定量描述：Vanf Hoff公式：P|V=nRT n=即 F I=cRTV.专业资料.n为溶液的渗透压，C为溶液的浓度，R为气体常量,T为温 度。当浓度C较小时，可近似为ca m非电解质稀溶液的依数性a、难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压下降、凝固点下降、沸点上升和渗透压 变化都与溶液中所含的种类和性质无关，只与溶液的浓度有关，总称溶 液的依数性，也叫非电解质稀溶液的通性。b、注意：上述非电解质稀溶液的有关计算公式用于电介质稀溶液时要乘以 相应电解质中溶液中的质点数；但浓溶液不能用上述公式计算。三、胶体1、胶体的组成：分散相+分散介质+稳定剂2、胶体的性质：光学性质：丁达尔效应-胶团对光的散射现象；动力性质：布朗运动-胶团粒子的不规则运动；电学性质：电泳现象-胶粒在电场下的不规则运动3、溶胶的稳定性动力学稳定性：胶团运动聚集稳定性：胶粒的带电性使同种电荷有排斥作用；热力学稳定性：胶体粒子因很大的比表面积而能聚集成大颗粒4、胶体的聚沉-关键：稳定性的去除加电解质，如明矶使水净化（吸附电荷）；与相反电性的溶胶混合；加热.专业资料.第二章化学动力学初步一、化学反应速率 表达：化学反应速率可用反应物或生成物的浓度随时间的变化率来表示。数学表达式：对于反应A-B:7二9或丁 二A/B t注：以反应物浓度减少和生成物浓度增大和生成物浓度增大表示是符号不同；用不同物质浓度来表示反应速率不同。2、反应进度定义：对于化学计量方程式，若定义9=u-.而，称1为反应进度。1表示 B B物质变化量除以相应的计量系数。表达式：=上4,v表示化学计量系数。V V 8B B表式意义：表示一个反应进行的程度；其纲量为摩尔；&=Imol指按化学计量方程式进行一个单位的反应注 意：反应进度&的表示与计量方程式的写法有关。3、速率方程和速率常数速率方程：把反应物浓度和反应速率联系起来的数学表达式。又寸于反应：aA+Bb-gG+hH反应速率v二代机(A)-cn(B),即为速率方程式，式中的常数k即为反应速率常数。反应速率常数：a、物理意义：k只取决于反应的本性(E，活化能)和温度；ab、注意事项：k是温度的函数，与浓度的大小无关；.专业资料.k的单位即量纲，随速率方程变化而变化；k一般由实验测得，只有基元反应可以直接写出。速率方程的实验测定作图法：由浓度一时间动力学曲线可得到斜率k及速率常数；初速法：可得到个反应的反应级数4、基元反应和非基元反应基元反应：反应物分子在有效碰撞过程中经过一次化学变化就能转化为产物的反应；注 意：由一个基元反应构成的化学反应又称简单反应；只有基元反应才能根据质量作用定律直接写出速率方程非基元反应：反应分子需经过几步反应才能转化为反应产物的反应。注 意：非基元反应的速率方程不能根据反应式写出速率方程，必须根据实验测定的结果有反应历程推出，并验证；复杂的非基元反应一分成若干个基元反应一最慢一步发宁作为苏空反应步骤5、反应级数定义：速率方程中各反应物浓度的指数；说明：如v=k-c,(A)以(的则反应物A的反应级数为m,反应物B的反应级数为n;总反应级数为m+n注意：a、反应级数表示了反应物浓度对反应速率影响的大小关系；反应级数只能由实验测定；b、反应级数可以是整数、分数、零或负数；.专业资料.C、零级反应的反应速率与反应物浓度无关反应级数的确定基本方法a、测定反应物浓度c随时间t的变化；b、作c-t图像，求个时刻的速度v;C、分析V与浓度c的变化关系，确定m、n二、化学反应速率理论1、碰撞理论主要内容：反应物分子间的相互碰撞是反应进行的必要条件，反应物分子碰 撞频率越高，反应速率越快，但并非每次碰撞都能引起反应发 生，能发生化学反应的碰撞为有效碰撞有效碰撞发生的条件：a、相互碰撞的分子应有适合的碰撞取向；b、相互碰撞的分子必须具有足够的能量。把能够发生有效碰撞的分子称为活化分子根据碰撞理论，增大化学反应速率的方法：a、增大单位时间内分子碰撞的总数-增大浓度；b、增大碰撞总数中有效碰撞的百分数-升高温度活化能：碰撞理论认为，活化能是活化分子的平均能量与反应物分子的平均 能量之差2、过渡态理论.专业资料.主要内容：化学反应并不是通过简单碰撞就能完成的，而是在反应物到生成物的过程中经过一个高能的过渡态，处于过渡态的分子叫做活化络 合物。活化络合物是一种是一种高能量的不稳定的反应物原子组合 体，它能较快的分解为新的能量较低的生成物。活化能E:过渡态理论认为，活化能是反应物分子能量与处于过渡态的活化 a络合物分子的平均能量之差3、活化能：决定反应速率的内在因素活化能在一定温度范围内可认为是常数；活化能对反应速率的影响很大；E越小，反应速率越大；a催化剂可以改变反应的活化能，故可以降低化学反应速率三、影响化学反应速率的因素1、浓度：由速率方程v=kc.(A)c(3)知，浓度对化学反应速率有一定的影响 压强对化学反应速率与的影响是通过浓度来实现的。2、温度范特霍夫规则：对于一般的化学反应，温度每升高10K,反应速率增加2-4倍阿伦尼乌斯公式：a、表达式：k=Ae看，其中，A为特征常数，既指前因子；E为经验常数即活化能，k为反应速率常数，R为摩尔气体常数8314 j.mol.KT,e为自然对数底，该公式的对数形式为lg k=IgA-E2303RTb、应用：(1)求某一温度下某反应的k：.专业资料.作图法：Igk对工作图可得一直线关系；斜率：;截距1g T 2.303/?斜率大的活化能E大,反应速率随温度的升高增加较快a二点法:不同温度下反应速率常数k的计算(2)由lgk-1.的图像得出的结论：Ti、同一反应，低温低和高温时变化同样的温度，低温时反应速率变化大；即一个反映在低温时速率随温度变化比高温区更显著ii、不同反应，变化相同的温度时，E大的反应k变化大。升高温度a有利于E大的反应 a3、催化剂及基本特征a、催化剂和催化作用：正催化剂；负催化剂(阻化剂)b、催化剂的特征：i、催化剂只改变反应速率，不改变反应方向；ii、催化剂同等程度地改变正逆反应的活化能，同时提高正逆化学反应速率；iii、催化剂具有一定的选择性；iv、催化剂在反应前后不发生变化，但在反应过程中会变化.专业资料.第三章化学热力学初步一、热力学定律及基本定律1、基本概念环境与体系a、体系i、定义：人为划出的作为研究对象的一部分空间。ii、分类：敞开体系（与外界可进行物质能量交换）封闭体系（只有能量交换）孤立体系（物质、能量均不与外界交换）b、环境：出体系以外的其他部分，与体系存在能量交换功和热：a、热（Q）:i、系统与环境由于温差而传递的能量Q 0,体系从环境中吸热；Q 0;体系对环境做功，W 0状态及状态函数a、状态:体系的某种存在状况。它由一系列的物理量决定，如气体的p、V、T等，一旦体系处于一定的状态，体系的所有其它性质都有确定值.专业资料.b、状态函数：在特定状态下，某一性质具有唯一值，则称该状态为状态函 数。5结论：状态一定值一定，殊途同归变化同，周而复始变化零。过程与途径a、过程：体系变化状态变化的经过b、途径：变成一个过程所经历的具体步骤c、注意：体系状态函数的变化只取决于体系始终变化的过程，而与变化的路径 无关广度性质与强度性质a、广度性质：及容量性质，与体系中物质的量成正比的量，具有加和性b、强度性质：数值上不随体系中物质总量的变化而变化的物理量，不具加和 性热力学标准态：当系统中各种气态物质的气压均为标准压力p。,固态和液态物质表面承 受的压力等于压力p。,溶液中各物质的浓度均为Im。/.Li时，我们就说物质 处于热力学标准态。注：热力学标准态并未对温度有限制，热和温度都有热力学标准态。2、热力学定律：热力学第一定律a、实质：能量守恒与转化定律b、数学表达式：=Q+W.专业资料.c、注意：i、Q与W的符号；ii、功和热不是状态函数，但两者之和是状态函数热力学第二定律：揭示了宏观过程的方向与限度睛增加原理：孤立体系有自发向混乱度增加的方向变化的趋势热力学第三定律：任何纯物质的完整晶体在T=0K时的精值为零二、化学热力学四个重要的状态函数1、热力学能（内能）符号U,是系统内各种形式能量的总和内能的变化4 Ua、对于孤立体系，环境改变，内能不变；对于非体系,au=U Ut 0b、标准摩尔反应热力学能变化（反应内能变化）：符号 U 6,表示反r m应是在热力学标准态下进行的，其值的大小与化学反应方程式的书写一一对应。2、焰蛤a、定义：H三U二pVb、焰变：=-H=AU+pV 始态 终态C、符号规定：放热反应,AH 0；吸热反应,AH S S；气 液 固ii、结构相似，相对分子量不同的物质，s随相对分子量的增加而增大 miii、相对分子量接近，分子结构越复杂的，s也越大 m标准摩尔反应精变a、热力学标准态下，反应终始态物质的燧值之差b、标准摩尔反应精变(标准反应精):S。=&v S (3)r m B mc、意义：i、正值(睛增加)倾向自发过程;ii、负值倾向非自发过程4、自由能吉布斯自由能.专业资料.a、定义：封闭系统在等温等压条件下向环境可能做的最大有用功对应的状态函数，符号为AG;b、计算公式：AG=-TAS在等温条件下可以理解为，蛤变（4 H）;自由能变化（4 G）+热力学温度（T）x燧变（）C、意义：当4 G 0,表明自由能被用来做最大有用功,是自发 max过程；当4 G 时，卬,0,表明过程非自发进行，必需由环境对体系 max做功自由能G反应自发性的判据定温定压下，任何自发变化总是反应吉布斯自由能函数减少AG,非自发过程，其逆反应为自发过程标准摩尔生成自由能A g。f W定义：在热力学标准态下你，稳定单质的生成自由能为零。由稳定单质生成lmol纯物质时反应的自由能变化为该物质的标准摩尔生成自由能。符号：A G o 单位：kJ mol-if n标准状态下，稳定单质的A G。=0/机有关AGe的计算方法一：AG=A/f-TAS已知标态下的”。S。，求A G0.专业资料.当温度变化不大时,可近似认为是常数，为298K时的值方法二：由a G。求 G。AG。=Ev A G。（产物）一Ev G。（生 f rn r r m j f m j f m成物）方法三：根据盖斯定律求A G 0 r m方法四：对A G。的修正公式 r inA G（T）=A G 0（T）_7?inJ rm r mc pJ=（一）V,兀（一）v,K时，g 0,反应逆向进行；r mJ二K时，A g=0,反应达到平衡；r mJ K时，a g 0”-时，溶液呈酸性；+上0”-时，溶液呈碱性；H+=OH 时，溶液呈中性 酸碱测定计生物学意义酸碱指示剂假设In表示石蕊，HIn(红)。”+加一(蓝)当c(HIn)c(In_)时，溶液呈红色，是酸性；当c(HIn)1时，为强酸；K。v 1时为弱酸a a.专业资料.多元弱酸对应多级电离平衡常数 同理，对于弱碱来讲，K 6越大，碱性越强b注意：酸碱的电离平衡常数表征了酸碱给出质子或接受质子的能力共较酸碱K。与K。的联系：K o K o二K a h ah W区分效应与拉平效应a、区分效应：溶剂使酸的强度得以显出差别的效应称为区分效应，该溶剂被称为区分溶剂。b、拉平效应：溶剂将酸的强度拉平的效应称为拉平效应，该溶剂称为拉平溶剂。、酸碱强度大小与：a、酸碱本身：b、溶剂有关3、同离子效应和盐效应同离子效应：在弱电解质电离平衡体系中，加入和弱电解质含有相同离子的强电解质会使弱电解质的电离度减小的现象。盐效应：向弱电解质溶液中加入强电解质会使弱电解质电离度增大的现象。注意：同离子效应一定会产生盐效应，盐效应不一定会产生同离子效应4、相关计算一元弱酸或弱碱的电离平衡；多元弱酸或弱碱的电离平衡5、盐类水解盐类水解与水溶液的相互作用：强酸强碱盐无水解作用；强酸弱碱盐、弱酸强碱盐、弱酸弱碱盐有水解作用.专业资料.水解反应a、定义：指盐的组分离子与水电离出来的“+或0”-结合生成电解质的过程b、实质：中和反应的逆反应类型A、强酸弱碱盐电离的实质弱酸的电离以 NH CI 为例：NH Cl o NH+CI-4 4 4H O o H+0H-K。NH+0H-oNH,H O K。2 1 4 3 2 2总：NH Cl+H O o NH H O+HCl K。4 2 3 2 hK。K 0=KK e=-=K e(NH)h 12Ko(NH)a 3 b 3溶液水解后产生H+,因此溶液呈酸性，溶液pH可按一元弱酸处理B、弱酸强碱盐电离实质弱碱的电离 以 NaAc 为例：Na Ac=Na+Ac-H O o H+OH-KQ Ac-+H+=HAc K。2 1 2总：NaAc+H O u HAc+NaOH k。2 hK 0K=KK e=-w=K (HAc)h 12Ko(HAc)b 溶液中水解后产生0-，因此溶液呈碱性，溶液pH可按一元弱碱处理C、弱酸弱碱盐电离的实质两性物质电离以 NH Ac 为例 NH Ac=NH+Ac-H OoH+OH-KS NH+OH-qNH H O K 2 1 4 3 2 2Ac-+H+oHAc K e3.专业资料.总：NH Ac+H 0 NH H 0+HAc K。4 2 3 2 h，尸 K K eK=K Q K Q K Q=w._ah 1 2 3 K。h水解后产生h+和OH-,溶液的酸碱性由K。、K。的相对大小决定 a b影响盐类水解的因素a、盐的浓度：同一温度下,盐的浓度越小,水解程度越大；b、温度：水解反应为吸热反应，温度升高，水解程度增大；c、溶液的酸碱性及同离子效应。注意：有些盐类,如4 S、（NH）S可以完全水解 2 3 4 2四、缓冲溶液1、缓冲溶液的定义、组成、原理缓冲溶液的定义：缓冲溶液是外加酸碱pH变化很小的溶液缓冲溶液的组成：弱酸及其盐组成的溶液，弱碱及其共钝酸组成的溶液，多元弱酸弱碱的共车厄酸碱对组成的溶液。缓冲溶液的原理：同离子效应，电离平衡的移动2、缓冲容量和缓冲范围缓冲容量：缓冲能力大小的衡量，指单位体积缓冲溶液的pH值改变极小值所需的酸或碱的物质的量。有效缓冲范围：缓冲溶液具有稳定溶液pH值的能力，但这种能力是有限的，即有效缓冲范围。如果外加酸碱过多，超过缓冲范围，缓冲溶液会失去缓冲能力。.专业资料.3、影响缓冲溶液的因素缓冲溶液的pH主要由pK或14-pK决定a a缓冲对的浓度：缓冲容量与体系共轮缓冲对的总浓度有关。总浓度越大，缓 冲容量越大。缓冲对的浓度之比：当C（酸）/C（碱）=1时，缓冲容量最大。有效缓冲范围：缓冲对浓度之比在10-1/10范围内，有较好的缓冲能力。即最有效的缓冲范围一般在pH=pK 1或pOH=pK+1 a b4、缓冲溶液的选择与配制选择：a、所选择的溶液除了参与/+、o”-的有关反应外，不能与反应系统中的其他物质发生副反应；b、所选的弱酸的k e或弱碱的K e尽可能的接近缓a b冲溶液的pH;c、一般要求缓冲溶液的组分浓度为095/篦_0 5/篦,缓冲溶液有足 够的缓冲能力；d、缓冲溶液廉价易得，避免污染。配制a、根据要求选择缓冲对；b、计算缓冲物质的浓度之比，使所配溶液的pH为所需值：pH=pK-1g0（酸 pOH=pK-1g,（碱）P P a（共辄碱）0 口 b%（共辄酸）C、根据计算结果配制缓冲溶液，并使酸碱浓度均在OLnoHlmo/d间；.专业资料.d、用酸度计或试纸测定所配溶液的pH5、缓冲现象的应用自然界与生物界用标准缓冲溶液标定其他物质的酸度许多反应要求反应在一定范围内进行.专业资料.第六章沉淀溶解平衡一、沉淀溶解平衡常数溶度积1、沉淀溶解平衡：一定温度下，难溶电解质变成水合离子的(即溶 解)的速率与溶液中水合离子回到晶体表面(即沉淀)的速率相等 时的状态叫做沉淀溶解平衡。2、溶度积定义：一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中各离子浓度的系数方次的乘积，记为K o即表达式：对于反应 A B(S)=mA“+(aq)+nB,in nc(A+)c(3，+)k=l-卜”-Jnsp C0 C0注意：a、溶度积4是难溶电解质饱和溶液的特性常数；spb、k属于化学平衡常数，其大小只与难溶电解质的自身 即性质和温度有关，与溶液中离子的浓度无关。C、适用范围：难溶强电解质及难容弱电解质3、溶度积K与溶解度Ssp相同点：都可以反应难溶电解质的溶解能力的大小；不同点：a、溶解度k是平衡常数的一种，表示一定温度下难溶 sp电解质的饱和溶液中离子浓度之间的关系；b、溶解度S是浓度的一种表达形式，表示一定温度下1L 难溶电解质中溶质的量；注意：比较不同电解质溶解度时，若电解质属于相同类型，则可.专业资料.直接比较,k大的，S也大；比较不同类型的电解质溶液时 卬应先利用K求出溶解度S,然后比较大小sp二、沉淀的生成与溶解1、离子积：定义：某难溶电解质溶液中，其离子浓度系数方次之积，用J(Q)表示。B注意：J与长表达式相同,但概念不同，其关系如同 sp反应商与标准平衡常数之间的关系。2、溶度积规则依据：g=RT也（/k）r m sp推I匕 G=G。+In J,RT r m r tn/.A G=RT（nJ-nK。）r m sp对沉淀溶解与生成的的判断 Ge=gK 0.RT r m sp.-.A G=RTln（J/K。）r m sp卜K,G K,A G 0,过饱和溶液，有沉淀生成，至达到饱和；sp r mJ=K,G=0,饱和溶液，处于沉淀溶解平衡状态。sp r m3、同离子效应和盐效应同离子效应：向难溶电解质中加入含有相同离子的强电解质难溶电解质的沉淀-溶解平衡向生成沉淀的方向移动，使其溶解度减小。这种现象称为同离子效应。盐效应：在难溶电解质中加入易溶强电解质而使难溶电解质的溶 解度增大的作用。.专业资料.注意事项：a、当加入可溶性的含相同离子的电解质时，会产生一 定的盐效应。但所加的可溶性盐浓度较小时，同离子效应占主导因 素；当浓度较大时，盐效应对沉淀溶解平衡的影响大于同离子效 应；b、有同离子效应必然会产生盐效应，而盐效应不一定会产生同离子 效应4、分步沉淀与沉淀的转化分步沉淀：溶液中同时含有几种离子，由于它们的溶解度不同，形成沉淀所需离子的浓度不同，加入同一种电解质，溶解度小的先 从溶液中沉淀出来。离子沉淀的先后顺序取决于：a、沉淀物的犬:同类型的难溶电解质，当被沉淀的离子的浓度 sp相同时，k越小的越先被沉淀出来；spb、被沉淀离子的浓度：不同类型难溶电解质或者被沉淀离子的浓度不同时，则不能比较，要具体计算，根据溶解度才能判sp断沉淀的转化：在含有沉淀的的溶液中加入适当的沉淀剂，与溶液 中的某一离子结合成为更难溶的电解质，从而从一种沉淀转化成为 了另一种沉淀。同一类型难溶电解质在同一温度下K值越大越容易转化 sp三、沉淀反应的应用1、除杂.专业资料.通过控制pH值除去某些金属离子；利用金属硫化物沉淀反应除去C2+、尸d2+、Cd 2+等;工业上除食盐中可溶性杂质以2+、图2+、S0 2-42、离子鉴定3、离子分析4、分析化学重要分析法滴定分析法.专业资料.第七章电化学基础一、离子-电子法配平氧化还原方程式1、配平原则反应过程中氧化剂所获得的电子数必须等于还原及时取得电子数；反应前后各元素的原子总数相等2、配平步骤将分子反应式改为离子反应式；将离子反应式分成两个为配平的半反应式，半反应式两边的原子数和电荷数 相等。如果半反应两边的的氢、氧原子个数不相等，则按反应的酸碱条件，在酸性介质中添加+或o，在碱性介质中添加0-或H 0；2 2用左右两边添加电子使半反应两边的电荷数相等的办法配平板反应方程式；根据电子得失求出最小公倍数，将两个半反应分别乘以相应的系数，使反应 中得失电子总数相等，然后将两个半反应相加，同时注意未变化的离子的配 平，并恢复成分子方程式。注意：离子-电子法配平氧化还原方程式只适用于水溶液的氧化还原反应二、原电池1、原电池(Primary cell)几个基本概念电极：电子产生与流动的源泉导线：电子流过的外电路盐桥：离子流过电解质溶液的通路电极.专业资料.正极：发生还原反应，例铜正极半反应:Cu2+2e=Cu负极：发生氧化反应，例锌负极半反应:Zn=Zn2+2e电极反应-正、负电极的半反应、电池反应-半反应之和原电池符号及写法:(-)Zn|ZnS04(c)|CuS04(c)|Cu(+)负极界面(s/l)盐桥界面 正极2、电极电势(electrode potential)形成：M(s)=M”+(aq)+ne-溶解(溶剂化)o沉积概念：金属在其盐溶液中达到溶剂化离子平衡时金属表面内侧与外侧(溶液)之间产生的电势差。物理意义：电极电势是金属在溶液中失去电子能力大小的一种量度电极电势的表示：(p,(p-+-影响因素A、电极的本性：电极电势取决于金属的活泼性。金属越活泼，电极电势越低。反之，电极电势越高。B、金属窗子的浓度C、溶液的温度电池电动势：E=(p-cp+-化学电池的电动势是电池反应的化学驱动力标准氢电极A、标准氢电极的构造与原理国际统一规定-298K时标准氢电极的电极电势规定为0 V,即(P)=.专业资料.B、应用：由此可求得常见电对的标准电极电势C、标准电极电势（Standard electrode potential）在热力学标准状态下，某电极的电极电势称为该电极的标准电极电势D、测量：在热力学标准状态下，给定电极与标准氢电极（指定为负极）组成原电池，测得原电池的电动势E3、原电池的最大功和吉布斯自由能根据吉布斯自由能的定义知，在恒压等温条件下，当体系发生变化时，体系吉布斯自由能等于对外所做的最大非体积功,用公式表示为 G=-；r T,p max如果非体积功只有电功一种，则上式又可写为 G=-nFEr T,p式中，n为电池输出电荷的物质的量，单位为mol;E为可逆电池的电动势，单位为V；F为法拉第电常数，964 85c三、能斯特方程1、电极电势的能斯特方程式非标态下的电极电势可用能斯特方程式求出：（p=（pO+V.in上”n c，（Red）注意：电极反应式中的反应系数为能斯特公式中各物质浓度的方次；电极反应式中的固体和纯液体不写入公式，其它物质均要表现在式中，溶液用浓度表示，气体则要用分压与标准压强的比值；公式中的氧化型和还原型物质不只包括氧化数有变化的物质2.电极电势的影响因素电对中氧化型或还原型物质的浓度的改变氧化型浓度t,电对的甲I；还原型的浓度T,电对I溶液酸碱性对电极电势的影响.专业资料.对于有H+或OH 一参加的电极反应，溶液的酸碱性对氧化还原产物也有影响生成沉淀或配合物对电极电势的影响实质：氧化型或还原型的离子浓度降低，从而使电对的电极电势降低或者升高四、电极电势的应用1、计算原电池的电动势：=(p _(p+-2、判断氧化剂或还原剂的相对强弱：电极电势中的值的高低可以判断氧化剂 或还原剂的相对强弱；E的值越高，电对的氧化态是越强的氧化剂；E值越低，电对的还原剂是越强的还原剂。3、判断氧化还原进行的方向原电池电动势E与自由能变化AG的关系对于可逆电池，等温等压下体系自由能的减少等于原电池所作的最大电功数学表达式：G=-nFEr T,pn:反应中由还原剂转移到氧化剂的总电子数；F：法拉第常数(96.5。wo痴或964 85c标准状态下则:A G=_nFEr in化学反应方向的判断对于E 0和AG 0,ArGm 0,反应正向；+-(P=cp,E=0,ArGm=0,反应达到平衡；+-P P,E0,反应逆向；+-在标准状态下,则用石。或(P。来判断方向。.专业资料.当两个电对的M相差不大时，浓度将对反应方向起决定作用；当两个电对相差即电动势大于0.2V时，一般浓度变化不会影响反应的方向4.判断标准态下氧化还原反应的程度电池电动势9与标准平衡常数Ke的关系由公式A G=江和AG=-2.303RTlgK。推出 r T,p r m在 298K 时,0=0.0592/nig一般来讲K。210 5表示反应程度较大,可以认为反应相当完全。相当n=l时，E9=0.3V;注意：应用已知反应的电动势求反应的K。和 G 6 r m已知反应的电动势求各物质的平衡浓度5.测定溶度积常数和稳定常数根据N ernst公式，通过测定原电池的电动势或直接根据电对的电极电势可求得难溶性强电解质的溶度积常数k和配离子的稳定常数k;sp f6.判断氧化还原反应进行的次序根据=(p-(p，与氧化剂电对差值越大的还原剂电对的还原剂越先被氧化+-四、元素电势图及歧化反应1、概念：以图解方式表示某一元素不同氧化态物种之间组成电对的电极电势关系的方法称为元素电势图。+1.39V+1.63V.专业资料.CIO 上Liavao+L21v HCIO+1.65V HIG+1.63V1Z2Z_+1.36V c/-4 3 2 2+1.47V+1.57V+1.48 V+1.45V图例：酸性条件下的元素电势SB元素电势图的结构注意：物种氧化态由左到右降低，氧化态标在各物种下方；横线上方数值为相邻两物种构成电对的电极电势值；同一元素有酸、碱性元素电势图两种，一般要注明(A,B)2、元素电势图的应用由已知电对求未知电对的标准电极电势 由于电极电势(po是电极的强度性质不具有加合性，因此要通过该电极反应的标准自由能A G。变化来计算。r m计算公式:(po(ox!red)n cpe+n cpe+.+(p。(Ox/Red)广(Ox/Red)产(Ox/Red)n+n+.+1 2 i(po(Ox/Red):未知电对的标准电极电势;。l(Ox/Red).(po 2(Ox/Red)。i(Ox/Red):分别为相邻电对的标准电极电势；nl、n2ni:分别为相邻电对的电极反应中电子转移的个数。判断岐化反应(disproportionation)和反岐化反应(comproportionation)发生的可能性岐化反应的概念：中间氧化态的物种反应生成高、低氧化态的物种。例：.专业资料.Br2+20H-=Br-+BrO-+H2（氧化数）0-1+1判断依据：在元素电势图中某一中间氧化态物种左边的。小于右边的0,则 该物种在水溶液中可发生岐化反应；反之左右两侧物种则发生反岐化反应。注意：元素电势图一定要表明酸碱条！第八章原子结构一、原子结构1、基本结构：由电子、中子、质子构成关键问题：电子排布及化学性质之间的关系2、原子电子和原子核：带正电，原子核电子之间有静电吸引；形成化学键时电子运 动发生改变，原子核不变核的结构：带正电的质子和不带电的中子；质子与中子的强吸引作用与质子 间静电作用的相互对抗。Z增加排斥作用增强，排斥作用占主导。稳定元素 的数目有限。核素：具有一定质子数和一定中子数的的原子的总称。同位素：质子数相同而中子数不同的一类原子的总称。天然同位素组成元 素，原子量由同位素的比例定。化学性质非常相似。同位素丰富度：某元素的各种天然同位素的分数（原子百分比）称为丰富 度。放射性：不稳定的核因发射高能粒子而分解。Z 83（Bi）的元素都具有放 射性。.专业资料.原子质量：以U为单位 原子的相对原子质量（原子量）：核素原子量的1/12二、波尔行星模型与氢原子结构的量子力学模型1、氢原子光谱实验规律：波数=L=r x（_L 上），n=L2,3,l为Hydberg常数，数值 X W 22 772 H为 1.0967758 xlO7（i）原子光谱的特点：A、不连续性；B、谱线波长之间具有一定简单的数学关系。2、波尔理论基本假设a、行星模型：波尔的氢原子模型可形象地称为行星模型b、定态假设：核外电子具有一定的轨道；稳定态（定态、激发态）与电磁学说相反C、量子化条件：L=n（n-E=匚生（几=1,2,3,）一氢原子的基 2兀 2态能量为-13.6eV（n=l）d、跃迁规则：电子可在不同轨道间跃迁,aE=M=吃 A结论：对于氢原子，计算值与实际值惊人的吻合，误差值小于0.1%,波尔成功地解释了氢原子光谱，上升为波尔理论。不连续性-Rutherford原子模型与Maxwell电磁理论的矛盾；.专业资料.波尔理论的局限性 优点：冲破了经典力学中能量连续的束缚，引入量子化概念、跃迁规则；给出了玻尔理论中的几个核心概念：定态、激发态、跃迁、能级；缺点：1）.未能完全冲破经典物理的束缚，仍使用行星模型的固定轨道，仍用离心力二 向心力的传统牛顿力学！忽视了电子运动的一个重要特征-波粒二象性；2）.不能解释多电子原子的光谱学规律。解决之道：完全冲破经典的牛顿力学束缚，建立新体系（量子力学），引入新概 念（波粒二象性）。3、波粒二象性德布罗意的波粒二象性假设：假设光具有二象性，那么微观粒子在某种条件下 也应具有波动性。能量E=hx 动量P=匕D、P一粒子性；不入T波动性德布罗意关系式：X 上二匹P mv4.测不准原理（Uncertainty principle）海森堡认为：不可能同时精确测得电子的位置和动量（速率）。测不准关系式 4 一位置不确定量；AP-动量不确定量经典力学中，物体有精确的轨道（轨迹），并在某一瞬间有准确的速率。.专业资料.新的量子力学中，微观粒子的经典轨道不存在了。Born统计学说-电子衍射图的统计学解释:Born认为具有波动性的粒子，虽然没有确定的运动轨道，但在空间任一点出现的概率与该处的波的强度成正比。5.Schrddinger方程-微观粒子的量子力学模型二阶偏微分方程（不要求！）&2 dy2 及2 儿2 中：波函数；E:总能量；V:势能；m:质量；h:普朗克常数；x,y,z空间坐标求解薛定谤方程，就是描述微粒运动状态的波函数中以及与该状态相对应的能量E;波函数是空间坐标的函数中（%，%Z）把直角坐标转化成球坐标后：T(x,y,z)=(p(y,0,*)=R(r).7(0,(p)R（r）径向波函数：只与半径r有关。丫（仇角度波函数：只与角度（d5）有关，与半径r无关。为了得到合理解，波函数必须满足一定条件，因此需引入3个量子化的常数项物理量即36.描述电子运动状态的四个量子数n 主量子数(principal quantum number)物理意义：决定电子运动的能级高低和电子离核平均距离的远近。n 的取值:1,2,3,与n取值相对应的电子层符号：K,L,M.I角量子数物理意义：确定原子轨道(电子云)的形状；在多电子原子中，与n一起决定电子运动的能量I 的取值范围：0,1,2,3,n-1对应的电子亚层符号：s,p,d,f,.m磁量子数物理意义：决定原子轨道的空间伸展方向；.专业资料.m 的取值：0,1,2,I,共 21+1 个值；简并轨道-等价轨道：磁量子数与电子的能量无关；一组特定的n,I,m值确定一条原子轨道（波函数）。m 自旋量子数（Spin quantum number）s描述电子的自旋运动：取顺时针和逆时针方向；取值:m=1/2 S每条原子轨道中最多可容纳两个自旋相反的电子。N ote:n,I,m由求解薛定铸方程时所引入的。N ame名称SymbolValues取值Meaning表ZFIndicates指明principle主量子数n1,2,.shell,电子层energy能层size尺寸Orbital angular momentum 角量子数10,L/n-1subshell energy亚层能级shape形状magnetic磁量子数m0,1,2,.1orbitals of subshel亚层轨道direction方向Spin magnetic自旋磁量子数ms+1/2,-1/2spin state自旋状态Spin direction自旋方向7.波函数1）波函数与原子轨道波函数（P是描述核外电子在空间运动状态的数学表达式Schrodinger方程的解。.专业资料.基于波的概念，波函数(P(强度、振幅)没有明显的物理意义，但电子在某一时间(t),某一点(x,y,z)的波函数的平方的绝对值I(p|2却有明显的物理意义。加|2与核外某处出现电子的概率成正比。因此|(p|2代表单位体积内发现f 电子的几率，即 称为概率密度。m 磁量子数(magnetic quantum number)物理意义：决定原子轨道的空间伸展方向；m 的取值:0,1,2,|,共 21+1 个值;简并轨道(degenerate orbital)等价轨道：磁量子数与电子的能量无关;一组特定的n,I,m值确定一条原子轨道(波函数)。ms 自旋量子数(Spin quantum number)描述电子的自旋运动：取顺时铜口逆时针方向；取值：ms=1/2每条原子轨道中最多可容纳两个自旋相反的电子。N ote:n,I,m由求解薛定铸