大学化学总结.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 水基分散系,第二章 溶液中化学平衡,第三章 结构化学,第四章 单质及无机化合物,第五章 有机化合物,第六章 生命与化学,1/67,在一个体系中，任何,完全,相同且与其它部分有,隔开,都称为,。,在由同一个物质形成体系中能够有多个相。,在单相体系中能够存在各种物质。,物理性质和化学性质,明确界面,均匀部分,相,2/67,分散体系,按分散质大小分类,1.,粗分散体系,分散质粒子直径：,10,-6,m,如：豆浆、泥浆。显微镜或肉眼能够观察到。,多相不均匀体系，不稳定。,2.,分子或离子分散体系,分散质粒子直径：,10,9,m,如：氯化钠溶液。,单相均匀体系，稳定。,3,胶体分散体系,分散质粒子直径：,10,-9,10,-6,m,如：溶胶，蛋清，天然水中杂质。,貌似单相体系，实为多相体系，能保持相正确稳定。,是高度分散微不均匀体系。,3/67,相同相溶原理,结构相同物质之间轻易相互溶解。,为何,I,2,能溶于,CCl,4,，而不溶于水；,KMnO,4,易溶于水但不溶于,CCl,4,中,？,4/67,溶液浓度表示,1,）,物质量浓度,=,溶质物质量,/,每升溶液,c=n(,溶质,)/V,（溶液）,单位：,mol/L,2,）,质量摩尔浓度,=,溶质物质量,/,每千克溶剂,m=n,（溶质）,/w(,溶剂,),单位：,mol/kg,3,）,摩尔分数,=,溶质物质量,/,全部溶液物质量,x=n/n,总,无单位,5/67,第二节：稀溶液依数性,难挥发非电解质,稀溶液,有一些特殊共性，与溶质本质无关，只与溶质数量相关，这种性质成为溶液依数性。,1、蒸气压下降,2、沸点上升,3、凝固点降低,4、渗透压,6/67,蒸气压下降多少？,拉乌尔定律,p=,n,A,+n,B,n,A,p,0,或：,p=x,A,p,0,对于稀溶液：,n,B,n,A,所以,n,A,+n,B,n,B,p,n,A,n,B,p,0,以下溶液中，其溶液上方蒸汽压最低是,(),。,A.,0.10mol/L,醋酸,B.,0.10mol/L NaOH,C.,0.10mol/L,蔗糖溶液,D.,0.10mol/L MgCl,2,7/67,拉乌尔定律,沸点上升,T,b,=k,b,.m =k,b,.,n(,质,)/w(,剂,),凝固点降低,T,f,=k,f,.m,=,k,f,.,n(,质,)/w(,剂,),渗透压,（,p,）,=,cRT kpa,8/67,将,3.24g,硫溶于,40.0g,苯中，,苯沸点由,80.15,上升至,80.96,O,C,，求单质硫由几个硫原子组成？（苯,K,b,为,2.53 K,kg/mol,。）,解：设溶液中硫单质摩尔质量为,M gmol,-1,。,T,b,=(80.96+273),(80.15+273)K,=K,b,m=2.53Kkgmol,-1,M,=253gmol,-1,硫相对原子质量为,32,，硫原子数,单质硫由,8,个硫原子组成，分子式为,S,8,。,9/67,假设,25,o,C,时某树干内部树汁细胞液浓度为,0.20mol/L,，当外部水分吸收进入树汁后，因为渗透压作用，能够把树汁在树内提升多少米？,因为,=cRT,=0.20,8.314,(273+25)Pa=495.54 kPa,所以,=,g,h,H=,/,g,=(495544.2/1000,9.8)m=50.56m,所以能够把树汁在树内提升,50.56m,。,10/67,三、胶体,溶胶动力性质,布朗运动,溶液光学性质,丁铎尔效应,溶胶电学性质,电泳,胶体微粒处于 不停顿无规则运动状态，这种运动称为溶胶粒子,布朗运动,。,胶体粒子带电荷,As,2,S,3,、,Fe(OH),3,、,11/67,溶胶为何能稳定？,高度分散胶粒不停处于布朗运动之中,，,这种运动能够阻止重力作用引发下沉。相同电性胶粒经过静电作用相互排斥,，,阻止胶粒间聚结作用。,当溶胶稳定条件被破坏，胶粒就会聚集长大而从介质中沉积下来，发生聚沉。方法有：,加,电解质，加热，改变,PH,值,，,加入相反电性溶胶,。,怎样使溶胶聚沉？,12/67,胶团结构,返回,13/67,第一节：,溶液中酸碱平衡,弱酸弱碱电离平衡,酸碱质子理论,水解平衡,同离子效应和缓冲溶液,第二章：溶液中化学平衡,14/67,1,、一元弱酸、弱碱电离平衡,（,1,）电离平衡与电离平衡常数,弱酸、弱碱为弱电解质，在水中部分电离，电离产生正、负离子与未电离分子间建立以下化学平衡：,弱酸,HAc H,+,+Ac,-,其平衡常数，即弱酸电离常数：,其中：,C,实际浓度,mol/L,，,相对浓度（纯数）。,15/67,弱碱：,NH,3,H,2,O NH,4,+,+OH,-,其平衡常数，即弱碱电离常数,K,b,注意关键点,*,Ka,、,K,b,表示了弱酸、弱碱在电离方面本质特征。只与温度相关，与浓度无关。,*常见,弱酸、弱碱电离常数，有表可查。（,p71),*,水浓度不包含在平衡常数表示式内。,16/67,设平衡时氢离子浓度为,X mol/L,。弱电解质（弱酸）电离平衡：,H A H,+,+A,-,初始,浓度：,HA,0,0 0,平衡浓度：,HA,0,X X,X,X,2,=,HA,0,-X,X,2,=,HA,0,X,=,HA,0,x 100%,试计算浓度为,0.05mol/L,HA,酸,中,H,+,及,A,-,离子浓度及,该,酸电离度，已知,HA,酸标准解离常数为,K,a,17/67,设平衡时氢离子浓度为,X mol/L,。弱电解质（弱酸）电离平衡：,H A H,+,+A,-,初始,浓度：,HA,0,0 A,0,平衡浓度：,HA,0,X X,A,0,+,X,若溶液中同时存在弱酸盐：,X(A,0,+X),=,HA,0,-X,XA,0,=,HA,0,P130,20题,18/67,pH=-lg H,+,pOH=-lg OH,-,依据水电离平衡关系，他们之间有以下联络：,pH+pOH,=14,19/67,二、酸碱质子理论,凡是能给出质子物质都是酸；酸是质子给予体。,凡是能接收质子物质都是碱；碱是质子接收体。,依据酸碱质子理论，酸和碱之间有以下,“,共轭关系”：,HA,H,+,+A,-,酸 碱,左边,HA,称为碱,A,“共轭酸”；右边,A,称为酸,HA,“共轭碱”。酸给出质子后剩下部分就是碱；碱接收质子后就变成了酸。,HCl,H,2,O,HSO,4,-,20/67,*,质子酸、质子碱有强弱之分：,酸和碱强度，就是它们给出或接收质子倾向衡量尺度。,凡是轻易给出质子是强酸，它共轭碱就是弱碱。凡是轻易接收质子碱就是强碱，它共轭酸就是弱酸。,比如：,HCl,是强酸，,Cl,-,就是弱碱；,HAc,是弱酸，,Ac,-,就是强碱；,OH,-,是强碱，,H,2,O,就是弱酸。,21/67,四、同离子效应和缓冲溶液,（,1,）,什么是,“,同离子效应,”,？,在弱电解质溶液中，加入与弱电解质含有相同离子强电解质，而影响电离平衡，使弱电解质电离度降低，这种现象叫“同离子效应。,22/67,（,2,）缓冲溶液,什么是,“,缓冲溶液？,凡是能够对溶液,pH,值起稳定作用，含有一定抗酸、抗碱、抗稀释本事溶液，叫做,“,缓冲溶液,”,。,缓冲溶液组成,弱酸,+,弱酸盐：,HAc+NaAc,弱碱,+,弱碱盐：,NH,3,+NH,4,Cl,多元弱酸酸式盐及其次级盐：,H,2,PO,3,-,+HPO,3,2-,CO,3,2-,+HCO,3,-,23/67,缓冲溶液,pH,值计算,基本依据：,弱酸弱碱电离平衡关系,以,HAc+NaAc,为例说明以下：,设缓冲溶液是由,c,酸,浓度,HAc,和,c,碱,浓度,NaAc,组成，则：,HAc H,+,+Ac,-,起始浓度：,c,酸,0 c,盐,电离平衡时：,c,酸,-,x c,酸,x c,盐,+,x c,盐,24/67,同理对于弱碱和弱碱盐组成缓冲溶液：,碱,盐,25/67,第二章：溶液中化学平衡,第三节,配位化合物,及水溶液中配位平衡,26/67,配合物组成,Cu,(,NH,3,),4,2+,SO,4,2-,中心离子,/,中心形成体,配位体,/,配体,内界,外界,配位数,配位原子,27/67,三 配位化合物命名,（,1,）内界（配离子）命名,用一、二、三,.,表示。,用罗马数字（,I,、,II,、,III),表示,命名次序为,：,配位数,配位体,合,中心离子,(,标出氧化数）,。,若存在各种配位体,:,先,负离子,(,酸根离子）后,中性分子,；,负离子：先,简单负离子,后,复杂负离子,；,先,无机配位体,后,有机配位体,；,中性分子：,水、氨、有机分子,。,Fe(CN),6,3-,六氰合铁（,）酸根离子,Co,(NH,3,),3,Cl,3,0,Co(H,2,O),2,(NH,3,),3,Cl,2+,Co,2,(CO),8,八羰基合二钴（,0,）,28/67,为何配制碘酒时要加入适量KI？,29/67,第三节,电化学平衡及其应用,第二章：溶液中化学平衡,原电池与电极电位,电解,金属腐蚀与防护,30/67,2,、原电池组成,负极,Zn=Zn,2+,+2e,电子从原电池,流出,（到外电路）一极。,负极上总是发生氧化反应。,正极,Cu,2+,+2e=Cu,电子（从外电路）流入原电池一极。,正极上总是发生还原反应。,盐桥（内电路）,外电路,31/67,（,4,）浓度与电极电位关系,能斯特方程式,对于任何一个电极反应：,x,氧化态物质（,M,n+,)+ne y,还原态物质,(M),E,Mn+,/M,=E,M,n+,/M,+ln,E,M,n+,/M,=E,M,n+,/M,+lg,式中：,E,M,n+,/M,：非标准状态下电极电位,E,M,n+,/M,：标准电极电位,氧化态,、,还原态,：,分别为氧化态和还原态物质相对浓度,（溶液中物种）或相对分压（气态物种）,0.059V,n,氧化态,x,还原态,y,RT,nF,氧化态,x,还原态,y,32/67,电化学腐蚀分为：析氢腐蚀和吸氧腐蚀,金属腐蚀,化学腐蚀,电化学腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,金属腐蚀,负极氧化反应阳极,正极还原反应阴极,33/67,吸氧腐蚀,阴极：,O,2,+2H,2,O+4e=4OH,-,阳极：,2Fe-4e=2Fe,2+,总反应：,2Fe+O,2,+2H,2,O=2Fe(OH),2,“吸收”,氧气,吸氧腐蚀是电化学腐蚀主要形式。,34/67,浓差腐蚀,上段,下段,Fe,O,2,+H,2,O+4e=4OH,-,Fe=Fe,2+,+2e,上段生锈，下段蚀坑。,阴极：,O,2,+2H,2,O+4e=4OH,-,E(O,2,/OH,-,),=E(O,2,/OH,-,),+lg,0.059V,4,P(O,2,),OH,-,4,插入水中钢铁，腐蚀主要发生在近水部分还是水下较深部分？,在,Fe,和,O,2,组成原电池中，,O,2,为阴极，电极反应为：,因为在水面处氧气浓度大于水下，水面处氧氧化能力高于水下。,所以近水面处为阴极，水深处,Fe,被腐蚀。,35/67,第三章 结构化学,第一节 原子结构与元素周期,36,36/67,微观粒子运动特征：,量子化特征+波粒二象性,37,结论：,微观粒子并不遵照经典物理学规则，而是遵照量子力学规则。,37/67,38,描述原子中电子运动状态,波函数称为原子轨道,。,应该尤其强调是，,这里所称“轨道”是指原子核外电子一个运动状态，是一个含有确定能量运动状态,，而不是经典力学中描述质点运动某种确定几何轨迹，也不是玻尔理论所指那种固定半径、园形波尔轨道表示式。,原子轨道对应能量也称为原子轨道能级。,38/67,波函数,本身没有明确、直观物理意义。,但,2,表示了核外电子在空间某位置上单位体积内出现几率大小，称为电子在此空间位置上出现几率密度。,39/67,一组（,n,l,m,）代表一个原子轨道,一组（,n,l,m,m,s,）代表一个电子运动状态,n,（,K/L/M/N,）,0/s 1/p 2/d,n-1,l,m,s,0,0,1,0,1,2,0,1,2(n-1),m,1/2,l轨道形状，m轨道空间取向,40/67,指出,2p,，,3d,这些原子轨道对应主量子数,n,，角量子数,l,值各为多少？每种轨道包含轨道数目是多少？,n l,轨道数,2p 2 1 3,41/67,核外电子排布,1,电子在原子轨道中排布基本标准,(1),鲍利不相容原理,在同一原子中，不能有两个电子处于完全相同状态,。,(2),能量最低原理,在基态时，电子在原子轨道中排布，在不违反鲍利原理前提下，总是优先排入能量尽可能低轨道。,(3),洪特规则,在能量相同原子轨道，即所谓,等价轨道,（如三个,p,轨道、五个,d,轨道、七个,f,轨道，亦称为,简并轨道,）中排布电子，总是尽可能分占不一样等价轨道而保持自旋相同。,作为洪特规则,特例,，使等价轨道处于全充满（,p,6,、,d,10,、,f,14,）或半充满（,p,3,、,d,5,、,f,7,）或全空（,p,0,、,d,0,、,f,0,）状态时电子排布方式是比较稳定。,42/67,原子轨道能级排序,1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,26,Fe,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,43/67,44,化学键是指分子或晶体中相邻两个或多个原子或离子之间强烈作用力。,化学键,共价键,离子键,金属键,价键理论,价层电子对理论,杂化轨道理论,分子轨道理论,第二节 化学键和分子结构,44/67,由,s,轨道和,p,轨道形成杂化轨道和分子空间构型列于下表中。,杂化轨道类型,sp,sp,2,sp,3,不等性,sp,3,参加杂化轨道,1,个,s,、,1,个,p,1,个,s,、,2,个,p,1,个,s,、,3,个,p,1,个,s,、,3,个,p,生成杂化轨道数,2,3,4,4,成健轨道夹角,180,120,10928,90 10928,空间构型,直线型,平面三角形,正四面体,三角锥,V,形,实 例,BeCl,2,（？）,BF,3,CH,4,NH,3,H,2,O,45/67,46,中心离子配位数、轨道杂化方式以及配合物空间构型,46/67,第三节 分子极性、分子间作用力和氢键,原子间较强相互作用,键能约为100800kJmol,-1,分子间较弱作用力,只,有几个到几十个kJmol,-1,离子键,共价键,（,配位键,）,金属键,范德,华力,分子内部原子之间存在着相互作用,化学键，形成或破坏化学键将伴随能量改变,物质三相之间转化也伴伴随能量改变，如冰融化成水要吸收能量，这个过程破坏化学键了吗？,范德华力,，是由范德华首先提出。气体分子能凝聚成液体和固体，主要就靠这种分子间作用力。,47/67,48,对于多原子分子而言，分子是否有极性，不但取决于所形成,键,是否有极性，而且还与分子,空间构型,相关。,CO,2,分子中C=O键虽为极性键，CO,2,是非极性分子,SO,2,分子中S=O键为极性键，SO,2,是极性分子,48/67,49,四、分子间力和氢键对物质性质影响,1物质熔点和沸点,对于同类型单质和化合物，其熔点和沸点普通随相对分子质量增加而升高。这是因为物质分子间色散力随相对分子质量增加而增强缘故。,49/67,50,第,主族氢化物沸点改变规律,对于含氢键物质，其熔点、沸点较同类型无氢键物质要高。,50/67,2.,以下不属于微观粒子运动基本特征是,(),。,A.,波粒二象性,B.,量子化特征,C.,统计性,D.,电子配对成键,5.,主量子数为,4,，角量子数为,1,原子轨道空间取向有,(),。,A.,5,种,B.,3,种,C.,7,种,D.,1,种,8.,以下哪个微粒不是直线型：,(A)CO,2,(B)Ag(CN),2,(C)O,3,(D)BeCl,2,12.,以下哪种化合物沸点最低：,(A)HF (B)HCl (C)HBr (D)HI,13.,已知,Ni(CN),4,分子为平面四边形结构，,Ni,是什么杂化类型？,(A)dsp2 (B)sp3 (C)sp2 (D)sp,51/67,第五章,单质及无机化合物,本节关键点,氧化物硬度（熔点）、酸碱性,硫化物溶解度,碳酸盐热稳定性与离子极化,硝酸盐热分解,硅酸盐结构、水泥主要成份,第二节：非金属元素及其化合物,52/67,同一金属元素,不一样价态氧化物，,低价态，是离子型，熔点和沸点都较高。,高价态，是共价型，熔点和沸点都较低。,锰氧化物熔点,MnO Mn,3,O,4,Mn,2,O,3,MnO,2,Mn,2,O,7,1785 1564 1080 535 5.9,大氧化物（离子型或偏离子型）：,Cr,2,O,3,、,Al,2,O,3,等。,一个元素生成几个氧化物时，高价氧化物及其水化物酸性强,酸性氧化物,：非金属氧化物，以及高价金属氧化物,53/67,金属硫化物大多数不溶于水，,1）溶于水硫化物,2）不溶于水而溶于稀酸硫化物,ZnS、FeS,比如要制备FeS，不能单纯用H,2,S通入FeCl,2,溶液来制备，因为反应中有酸生成:,FeCl,2,+H,2,S=FeS+2HCl,FeS溶于稀酸而不会生成FeS。,3）既不溶于水又不溶于稀酸硫化物,:,CuS,HgS,PbS,54/67,除活泼金属外，其它金属碳酸盐热稳定性都较差,普通还未加热到熔点就分解了。,碳酸盐热稳定性,以下各碳酸盐中，热分解温度最高是,(),。,A.,Al,2,（,CO,3,）,3,B.,Na,2,CO,3,C.,MgCO,3,D.,CaCO,3,55/67,通常,硝酸盐热分解产物，随金属离子活泼性不一样而分为三种类型,：,1、金属活泼次序在Mg以前活泼金属硝酸盐，受热分解成其亚硝酸盐和氧气。如,2NaNO,3,(S)=2NaNO,2,(S)+O,2,(g),2、金属活泼次序介于Mg与Cu之间金属（包含Mg和Cu）硝酸盐，受热分解生成对应金属氧化物及NO,2,(g)和O,2,(g)。如：,2Pb(NO,3,),2,(S)=2PbO(S)+4NO,2,(g)+O,2,(g),3、金属活泼次序在Cu以后不活泼金属硝酸盐，受热分解生成对应单质及NO,2,(g)和O,2,(g)。如：,2AgNO,3,(S)=2Ag(S)+2NO,2,(g)+O,2,(g),以下硝酸盐热分解时产生金属单质是（,）。,A.,AgNO,3,B.,NaNO,3,C.,Cu(NO,3,),2,D.,NH,4,NO,3,56/67,硅酸盐结构-硅氧四面体,：Si 采取,sp,3,杂化轨道与 O 形成硅氧四面体,处于四面体顶 端 氧原子均为周围四面体共用，这种结构造成其化学性质很稳定.,正硅酸根离子,SiO,4,4,-,57/67,使用汞时应注意哪些问题？如若少许汞不慎洒到地面，怎样处理？并说明原因。,58/67,59,第五章,有机化合物,59/67,60,(2),氧化反应,烯烃和炔烃很轻易被氧化。反应主要发生在,键上。伴随氧化剂和氧化条件不一样，产物也各不相同。,氧化时,键首先被氧化而断裂，,惯用氧化剂如高锰酸钾溶液。,采取,冷、稀,碱性高锰酸钾水溶液氧化烯烃时，产物以下：,在较猛烈氧化条件下，,比如采取,加热、并 浓,高锰酸钾溶液，,则不但,键会被打开，,键也会发生断裂。如：,60/67,(6),酸还原反应,羧基在普通条件下不轻易被还原剂还原，但能被强还原剂如氢化铝锂,(LiAlH,4,),还原为伯醇：,61/67,62,(4),缩合反应,(I),羟醛缩合,醛在弱碱（如,Ca(OH),2,、,Ba(OH),2,等）或碱性离子交换树脂作用下，可按以下方式进行缩合：,62/67,63/67,氨基酸,是蛋白质结构单元，这一点已由蛋白质水解能够得到证实。,全部生物中最主要,20,种氨基酸,，在生物界中是通用。,氨基酸通式为：,氨基酸结构和分类,64/67,蛋白,质,结构层次,一级结构,，,指蛋白质分子中,氨基酸排列,次序。,二级结构，,指蛋白质多肽链,主链骨架,折叠方式，即,借助氢键排列成特有,螺旋和,折叠,。,三级结构，,指,一条,多肽链借助各种非共价键,折叠盘旋,成含有特定走向紧密球状构象。,四级结构,，,是指多条肽链组成一个蛋白质分子时，各亚基在,寡聚蛋白质中空间排布及亚,基,间,相互作用。,65/67,基本生命物质,糖,单糖：葡萄糖、果糖,多糖：淀粉、纤维素,66/67,核酸分为,核糖核酸（,RNA,）,和,脱氧核糖核酸（,DNA,）,。是由核苷酸组成含有复杂三维结构大分子化合物。都是生物体内极为主要基本物质。,（一）,DNA,是遗传物质基础，负责着遗传信息存放和公布，为双链分子。,（二）,RNA,负责,DNA,遗传信息翻译和表示，参加蛋白质生物合成，为单链分子，分子量比,DNA,小得多。,核酸概论,67/67,