某大学无机化学有机化学知识点精修订.pdf

大学无机化学有机化学知识点GE GROUP system o ffice r o o m GEIHUA16H-GEIHUA GEIHUA8Q8-无 机 化 学 部 分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；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：p V=nRT；R8.314 kPa L mo l-i K-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：p V-ZRT（n=艺.）M Mc、已知气体的状态求其密度P：p V二四RT-p二艺竺一P二二p M 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；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：4）=21V 2d、摩尔分数：xi=二_n 总混合气体的分压定律a、定律：混合气体总压力等于组分气体压力之和；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:三二匹二匹（p表示密度）M帆M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时的沸占八、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；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 AT二K-mb b凝固点下降T 二K,m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Imo l难挥发的非电解质 b f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AT、ATb fii、已知溶液的、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用1、CaCl2ii、实验室常用冰盐浴：NaCl+H 0-22 CCaCl+H。-55 C 2 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：VantHo ff公式：nV=nRT n=-即口二cRTVn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C心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：p二士或厂=然 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，若定义越=口-加，称自为反应进度。1表示物质 B B变化量除以相应的计量系数。表达式：0,体系从环境中吸热；Q 0；体系对环境做功，w 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标准摩尔反应欠商变a、热力学标准态下，反应终始态物质的牖值之差b、标准摩尔反应火商变（标准反应帽）：A S。=2v S 0（8）r m B mc、意义：i、正值（燧增加）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=AH-TAS在等温条件下可以理解为，熔变（!）二自由能变化（G）+热力学温度（T）X焙变（ZXS）c、意义：当4 G 0,表明自由能被用来做最大有用功，是自发过 max程；当AG0时，w，0,表明过程非自发进行，必需由环境对体系做功 max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。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Imo l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单位：kJ-mol-i标准状态下，稳定单质的4G 0=0有关AGe的计算方法一：AG=bH TAS已知标态下的AH o,AS。，求 Go r m r m r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 Go A G=2v A G o（产物）-2v A G。（生成物）方法三：根据盖斯定律求A Ge方法四：对A G。的修正公式三、化学热力学的应用1、盖斯定律内容：如果一个反应可以分几步进行，则总反应的熔变等于各分步反应熔变之和，前提是保持反应条件（温度、压力）不变。应用：用于进行太慢或反应速率不易控制而无法直接测得反应热的化学反应。应用条件：a、某化学反应是在等压（或等容）的条件下进行的，在分步完成时各分步反应也要在等压（等容）条件下进行b、要消去某一物质时，不仅要求物质的种类相同，其物质的聚集状态也 要相同。第四章化学反应的热平衡一、化学平衡1、化学平衡的建立：在一定的条件下，可逆化学反应的正负反应速率相等时的状O2、化学平衡的特点：是一个动态的过程；在平衡状态下，AG=O;化学平 r衡的组成与到达平衡的途径无关。3、注意：化学平衡是相对的、有条件的、暂时的动态平衡；从热力学（宏观）上讲，在一定条件下达到平衡状态时，系统的吉布斯自 由能达到最低时的状态，AG=O,在宏观上表现为静止；r从动力学（微观）上分析，处于平衡的反应不过是正逆反应速率相等时的状态，是整个反应保持平衡，实际上正逆反应仍在进行二、化学平衡常数1、标准平衡常数定义：在一定的温度下，可逆反应达到平衡时，以产物计量系数为幕的平衡浓度 的乘积与以反映计量系数为幕的平衡浓度的乘积的比值为常数，即化学反 应的标准平衡常数，用符号K。表示。JA B-a I-表达式：对于反应+=+,量纲为1阿,DIic d c。c。平衡常数的意义：化学平衡常数是反应进行程度的标志。K。值越大，反应进行 程度越大，反应进行得越彻底。影响因素：K。的大小与反应物自身的性质和反应的温度有关，而与体系中各组 分的浓度、分压无关书写标准平衡表达式的注意事项a、式中各组分浓度或分压为反应平衡时的浓度或分压；b、反应中有固体和纯液体物质时，其浓度视为常数，不写在表达式中；对于非水溶液，当水作为溶质时，其浓度应视为常数，写在表达式中；c、Ke的表达式与方程式的书写有关；d、多重平衡原则：总反应的Ke等于各相加分反应的K。之积；正逆反应的标准平衡常数互为倒数e、平衡常数的大小与温度有关，除298K温度外，在其它状态下，书写时标明温度有关计算：已知反应的K求平衡转化率 a2、实验平衡常数定义：实验得到的平衡常数叫做实验平衡常数或经验平衡常数。分类：浓度平衡常数；分压平衡常数表达式：浓度平衡常数表达式 K=S c V.a i压强平衡常数表达式 K=功,P i二者关系：K=K（RTv P C与标准平衡常数的比较a、标准煤平衡常数的量纲统一为1；b、实验平衡常数有K、K之分，且量纲不统一，特殊情况下才为1;P C3、反应烯J（分压牖Q或浓度燧0）P C表达式：对于反应出l+=+C/。浓度商Q=CC0吵CO吗c心”压强商Q=%。&吗。与平衡常数的比较JK时，NG 0,反应逆向进行；r mJ二K时，A G=0,反应达到平衡；r inJK时，NG 0,反应正向进行 r m三、化学平衡的移动1、平衡移动：从旧的平衡状态转移到新的平衡状态的过程2、勒沙特列原理：一旦改变维持化学平衡的条件，平衡就会向着减弱这个改变的 方向移动。注意:该原理不能实际判定某一系统是否达到平衡，只是预言了平衡打破后,体系的新的平衡移动的方向；平衡移动的结果是建立了新的平衡体系；利用勒沙特列原理不能进行定量计算第五章酸碱平衡一、酸碱理论介绍酸碱的概念：凡是在水溶液中电离产生的阳离子全部是+的物质叫做酸；凡是电离产生的阴离子全部是0 H-的物质叫做碱；在水溶液中电离产生的阳离 子除“+外尚有其它离子或电离产生的阴离子除0-外尚有其它离子的物 质的物质叫做盐。中和反应的实质：H+OH-=H O2局限性：a、该理论的立论基础是水溶液中电解质的电离，不能脱离水溶液的范畴，非水体系不适用；b、只适用于含H+、的物质，无法解释、Na CO呈碱性的事3 2 3实；2、布伦斯惕一一劳伦酸碱质子理论酸碱的概念：凡是能给出H+的物质都是酸；凡是能接受H+的物质都是碱共甄酸碱对：质子酸碱不是孤立的，它们通过质子相互联系，质子酸释放质子转 化为它的共软碱，质子碱得到质子转化为它的共辗酸。这种关系称为酸碱共物关 系，其酸碱称为共物酸碱对。酸碱反应实质：质子转移的过程；中和反应的实质：质子的传递；电离作用的实质：水与分子酸碱之间的质子传递;阿伦尼乌斯酸碱理论中盐类水解的实质：水与离子酸碱之间的质子传递注意：a、在质子酸碱理论中，酸和碱可以是分子，可以是离子;b、同一物质有时可以做酸，有时可以做碱；c、质子理论中没有盐的概念，也无水解反应；d、单独一对共辗酸碱对本身是不能发生酸碱反应的3、路易斯酸碱理论二、水的电离和p H标度1、水的离子自递水即是质子酸又是质子碱，水分子之间可以进行质子传递：简写为H 0。H+0H-,即为水的电离 2水的离子积纯水的电离平衡常数称为质子自递常数，简称为水的离子积。298K 时，纯水的 K=10-14,H+=OH-=10-1 w水的质子自递是吸热反应，故K随温度的升高而增大2、水溶液的p H值溶液的p H值 pH=lg1c0方便起见，当+的浓度小于l/no/Z-i时，用p H表示溶液的酸度；当溶液的浓度大于时，用H+的浓度，表示溶液的酸度。p O也可以表示溶液的酸碱度，pOH=-电”叫 oh时，溶液呈酸性；+oh-时，溶液呈碱性；+二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)”+历-(蓝)当c(HIn)c(In_)时,溶液呈红色，是酸性；当c(HIn)NH H O+HCl K。4 2 3 2 h溶液水解后产生”+,因此溶液呈酸性，溶液p H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-总：NaAc+H 0 HAc+NaOH K。2 h溶液中水解后产生OH-,因此溶液呈碱性，溶液p H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-4 4 4总：NH Ac+H NH H 0+HAc K。4 2 3 2 h水解后产生H+和0”_,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A/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p H变化很小的溶液缓冲溶液的组成：弱酸及其盐组成的溶液，弱碱及其共较酸组成的溶液，多元弱酸弱碱的共轨酸碱对组成的溶液。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p H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p H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。3、影响缓冲溶液的因素缓冲溶液的p H主要由pK或14-p K决定 a a缓冲对的浓度：缓冲容量与体系共飘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）时，缓冲容量最大。有效缓冲范围：缓冲对浓度之比在10 T/10范围内，有较好的缓冲能力。即最有效的缓冲范围一般在=p K 土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“+、0”-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 o尽可能的接近缓冲溶液a h的p H；c、一般要求缓冲溶液的组分浓度为0.mol-L-x-0.5机。/.心1,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p H为所需侑 k 1 o（酸）【且：pH=pK-lga C（共丽碱）p0H=pKS5c、根据计算结果配制缓冲溶液，并使酸碱浓度均在0.1 mol.L-i 一一1 mol-L-i 之间;d、用酸度计或试纸测定所配溶液的p H5、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 第六章沉淀溶解平衡 一、沉淀溶解平衡常数一一溶度积 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 osp表达式：对于反应4 5（5）0加4+（的）+8”-（的），K=广（4+）机厂（）m n sp。C。注意：a、溶度积K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性质和温度有 即关，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S sp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电解质的饱和溶 sp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，则可直接比较，Ksp大的，S也大；比较不同类型的电解质溶液时应先利用K求出溶解度S,然卬后比较大小 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K表达式相同，但概念不同，其关系如同反应商与标准 sp平衡常数之间的关系。2、溶度积规则依据：A G=RT ln(J/K)r m sp推论：A G=AG+ln/RT A G 0 0-RTrm rm r m sp对沉淀溶解与生成的的判断JK,AG K,AG 0,过饱和溶液，有沉淀生成，至达到饱和；sp r mJ二K，A 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一-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。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K：同类型的难溶电解质，当被沉淀的离子的浓度相同时，K越sp sp小的越先被沉淀出来；b、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K,要具体计算，根据溶解度才能判断sp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O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、除杂通过控制p H值除去某些金属离子；利用金属硫化物沉淀反应除去。2+、Pd2+、Cd 2+等；工业上除食盐中可溶性杂质C2+、Mg2+.SO 2-42、离子鉴定3、离子分析4、分析化学重要分析法 滴定分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H+或H 0，在碱性介质中添加0 -或2H 0;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(Pr imar y 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电极反应一正、负电极的半反应、电池反应一半反应之和原电池符号及写法：(-)Zn|ZnS 0 4(c)II CuS 0 4(c)|Cu(+)负极界面(s/1)盐桥界面 正极2、电极电势(electr o de p o tential)形成：M(s)=M +(aq)+优-溶解(溶剂化)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、金属离子的浓度C、溶液的温度电池电动势：-(p+-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)二 X 2)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(S tandar d electr o de p o tential)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A G=W;r T,p max如果非体积功只有电功一种，则上式又可写为A G=-nFE r T,p式中，n为电池输出电荷的物质的量，单位为mo l；E为可逆电池的电动势，单位为V；F为法拉第电常数,964 85c wo/t。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：RT.cn(Ox)(p=(p o+_ Inn cm(ReJ)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f，电对的cp I;还原型的浓度t,电对I溶液酸碱性对电极电势的影响对于有H+或0 H-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-(p4-2、判断氧化剂或还原剂的相对强弱：电极电势(p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：A G=-nFE r 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%J-V-i 或964 85cwo/t)标准状态下则：AG=nFE r m化学反应方向的判断对于E0和AGVO是一致的由 A G=-nFE=-HF(p-(p,E0,A r Gm 0,反应正向；+-(p=(p,E=0,A r Gm=0,反应达到平衡；+(p(p,E0,反应逆向；+-在标准状态下，则用硕或(P。来判断方向。当两个电对的中。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次与标准平衡常数K。的关系由公式A G=山叨和AG=2.30 3 RTlgK。推出 r T yp r m在 298K 时，Eo=0.0 592/nig K。一般来讲K。2 10 5表示反应程度较大，可以认为反应相当完全。相当n=l时，Eo=O.3V；注意：应用已知反应的电动势求反应的K。和A G。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Ner nst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石=(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|+1.63VCIO-+1.19VC/O-+1.21V HCIO+1.65V HC10+1.63V1/2CZ+1.36VC/-4 一 J+1.4 1V+1.57V+1.4 8V+1.4 5V图例：酸性条件下氯的元素电势图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5由于电极电势5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 G。变化来计算。r m计算公式:(DO丁(ox/red)i 丫(以/Red)(Ox/Red)；丫(Ov/Red)n+n+.+1 2 i(p o(Ox/Red)：未知电对的标准电极电势;(p o 1(Ox/Red)(p o 2(Ox/Red)(p e i(Ox/Red)：分别为相邻电对的标准电极电势;nl n2.ni：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(disp r o p o r tio natio n)和反岐化反应(co mp r o p o r tio natio n)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：Br 2+20 H-=Br-+Br O-+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0小于右边的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。Z83(Bi)的元素都具 有放射性。原子质量：以u为单位原子的相对原子质量（原子量）：12C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=I=R x（_L _L）,n=1,2,3,R为Hydber g常 九，22 2 H数，数值为 1.0 967758 xl0 7（m-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）一一与电磁学说相反c、量子化条件：乙=幺（八=1,2,3,4.）E=TAiz.）一氢原子的 2兀基态能量为T3.6eV（n=l）d、跃迁规则：电子可在不同轨道间跃迁，E=hyc=hf-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-Ruther fo r d原子模型与M axwell电磁理论的矛盾；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=妙 动量尸AD、P一粒子性；日、X 一波动性德布罗意关系式：X=h=hP mv4.测不准原理（Uncer tainty p r incip le）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：M.p 2 h,Ax f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。新的量子力学中，微观粒子的经典轨道不存在了。Bo r n统计学说-电子衍射图的统计学解释：Bo r n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.S chr dinger方程-微观粒子的量子力学模型二阶偏微分方程（不要求！）中：波函数；E：总能量；V：势能；m：质量；h：普朗克常数；x,y,z空间坐标求解薛定国方程，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z）把直角坐标转化成球坐标后:?(x,y,z)=(P(yf,。)=7?(r)y(G,(p)R（r）径向波函数：只与半径r有关。y（O,（p）角度波函数：只与角度（0,（p）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3个量子数：n,1,ni。x=r sin co sy=r sin sinr co sx(=0 180,=0 360)6.描述电子运动状态的四个量子数n 主量子数(p r incip al q uantum 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.1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1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；m的取值：0,1,2,1,共21+1个值；简并轨道一等价轨道：磁量子数与电子的能量无关；一组特定的n,1,ni值确定一条原子轨道（波函数）。m 自旋量子数(S p in q uantum number)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。No te:n,1,m由求解薛定鳄方程时所引入的。Name名称S ymbo l符号Values取值M eaning表示Indicates指明p r incip len1,2,shell,电子层size主量子数ener gy能层尺寸Or bital10,1,n-1subshellshap eangularener gy形状mo mentum亚层能级角量子数magneticm0,1,2,o r bitals o fdir ectio n1subshell 亚层磁量子数方向轨道S p in magnetic自旋磁量子数ms+1/2,-1/2sp in state自旋状态S p in dir ectio n自旋方向7.波函数1）波函数与原子轨道波函数是描述核外电子在空间运动状态的数学表达式-S chr?dinger方程的解。基于波的概念，波函数（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|2却有明 显的物理意义。U 2与核外某处出现电子的概率成正比。因此|2代表单位体积内发现一 个电子的几率，即称为概率密度。m 磁量子数（magnetic q uantum 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,，1,共21+1个值;简并轨道(degener ate 0 r bital)-等价轨道：磁量子数与电子的能量无 关；一组特定的n,1,ni值确定一条原子轨道(波函数)。ms 自旋量子数(S p in q uantum number)描述电子的自旋运动：取顺时针和逆时针方向；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。No te:n,1,m由求解薛定铐方程时所引入的。跃迁规则：电子可在不同 轨道间跃迁，AE小；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.设，波 尔成功地解释了氢原子光谱，上升为波尔理论。原子轨道(o r bital)波函数n,1,m一个电子的可能空间运动状态(可用一个波函数n,1,ni表示)，称为 一条原子轨道。波函数与原子轨道可以认为是同义词。波函数描述的原子轨道与Bo hr假设原子轨道本质不同。2)波函数的图形描述-波函数角度分布图和径向分布图波函数角度分布图：角度波函数Yl,m(,)随角度，作图。角度分布图与n无关，只与1,m有关。只要1,m相同，则角度分布图完全相同。例：2p x,3p x,4 p x1相同，m不同时，形状(轮廓)一样，但伸展方向不同。例：2p x,2p y,2p z波函数角度分布图有正负之分。如：P38图波函数径向分布图：Rn,1(r)-r 径向波函数R(r)对r作图。3)电子云的图形表示-电子云径向分布图和角度分布图波函数的物理意义：I中|2原子核外出现电子的概率密度。电子云图：以黑点的疏密表示电子在核外某处出现的概率密度分布的图 形。物理意义：电子出现的概率密度电子云浓度No te：电子云是电子在核外空间出现概率密度分布的形象化描述。电子云中的点不代表电子，而是几率密度的形象化表示。电子云常用小黑点的疏密程度表示电子出现的概率密度。电子云界面图：为表示电子云在空间分布的形状可将电子云密度相同的 点连接起来，就围成一个曲面称为等密度面(或等值面)。通常把电子 出现概率大于90%都包括在内的等值面做为电子云的界面来表示电子云的 形状，这样的图叫做电子云的界面图。(a)Is的W2-r 图及电子云 电榨施髓再懒 界面卤电子云由电子云角度分布函数Y21,m(,)对(，)作图而得;电子云角度分布图的形状，见p 34图5电子云角度分布图与波函数角度分布图的区别、联系:Y21,m(,)表示电子在空间(，)方向上出现的概率密度，无正负之分。Yl,m(,)反应了电子在空间(，)变化时的空间分布情况，亦称原子轨道角度分布图。具有方向性，有正负之分。Yl,m(,)Y21,m(,)正，负 正胖 瘦(Y21,m(,)1)电子云径向分布图电子云径向分布函数：D(r)二|2 4r2=R2n,1(r)4r2(*概率密度X体积二概率)物理意义：离核r处“无限薄球壳”里电子出现的概率，D值越大表示 电子在该球壳里出现的概率越大；R2n,l(r)与D(r)的区别联系：概率密度与概率的关系。R2n,1(r)电子 云径向密度分布，电子在核外出现的概率密度，与半径成反比。电子云径向分布(函数)图-D(r)-r作图，见p 39图1-8表示电子出现的概率随半径r的变化。指电子在核外距离为r的一薄层球壳中出现的概率随半径r变化时的分布情况。因为球壳体积4 r2-dr与半径r成正比，而R2n,1(r)为概率密度与 半径r成反比。故电子云径向分布图会出现峰值。出现峰值个数规律：n-lo2s,2p电子云径向分布函数(r 2R2 n,1(r)出现峰值个数规律n-1小结2：波函数()和电子云的空间图象波函数：径向函数X角度函数n,1,m(r,)=R n,1(r)Y 1,m(,)R n,1(r):波函数的径向部分，由n,1决定Y 1,m(,):波函数的角度部分，由1,ms决定电子云 概率密度 2n,1,m(r,)=R2n,1(r)-Y21,m(,)R n,1(r)-r 波函数()径向分布R2 n,1(r)-r电子云(2)径向密度分布D(r)-r即r 2R2 n,1(r)-r电子云(2)径向(概率)分布(D(r)=I I 2-4 r 2=R2n,1(r)-4 r 2(电子在离核半径为r单位厚度的薄球壳 内出现的概率：概率密度X体积二概率。)Y 1,m(,)波函数()角度分布(+,-)Y2 电子云(2)角度(概率)分布 小结3：四个量子数和电子运动状态主量子数n角量子数1磁量子数m自旋磁量子数ms电子运动状态数取值取值能级取值原子轨道取值符号符号符号总数101s0Is1 1/22202s02s4 1/2812p02p z 1/2 12p x 1/22p y 1/21 二 0,1,2,.,(n-1);m=0,1,2,.,+1三、基态原子电子组态一一核外电子排布规律与填充1.