无机化学药学2014总复习

,2014无机化学考试安排：12/18上午8-10点，C201课室。务必带计算器！,第九章,氧化还原和电极电位,(-)Zn(s)|Zn2+(c1)|Cu2+(c2)|Cu(s)(+)负极在左正极在右，中间用表示盐桥。(-)|(+)溶液靠盐桥，极板在两端，相界面用|隔开。(-)Zn|Zn2+|溶液标注浓度，气体标注分压。(-)Zn(s)|Zn2+(c1)|,不能导电的半电池用Pt电极作极板。Pt(s)|Fe2+(c1)，Fe3+(c2)同一相中不同物质之间用“，”隔开。相关介质（H+、OH-）写在最后面。|MnO4-(c2)，Mn2+(c3)，H+(c4)|Pt(s)(+),电池反应：2MnO4-(aq)+10Cl-(aq)+16H+(aq)2Mn2+(aq)+5Cl2(g)+8H2O(l)正极反应：MnO4-(aq)+8H+(aq)+5e2Mn2+(aq)+4H2O(l)负极反应：2Cl-(aq)-2e(aq)Cl2(g)电池组成式：(-)Pt(s)|Cl2(g)|Cl-(c1)|MnO4-(c2)，Mn2+(c3)，H+(c4)|Pt(s)(+),将KMnO4和HCl的反应设计成原电池，写出电池反应、电极反应和电池组成式。,双电层结构的电位差称为电极电位，符号ox/red，单位V。电极电位是金属表面与它的离子溶液之间的电位差。它与金属的本性、温度及离子浓度有关。,电极电位绝对值无法直接测定，使用的是相对值，以标准氢电极(SHE)为参照。规定SHE=0V规定标准状态下p=100kPa，c=1molL-1。标准态下测得的电极电位称为标准电极电位，是一个强度性质，符号ox/red。,标准电极电位表,氧化剂的氧化能力增强,还原剂的还原能力增强,电极电位正值越大，氧化型的氧化能力越强；电极电位负值越大，还原型的还原能力越强。,H2O2/H2O+1.77Cl2/Cl-+1.36O2/H2O+1.23,Hg2+/Hg+0.86Sn2+/Sn-0.14Al3+/Al-1.66,O2，H2O2，Cl2,Sn，Hg，Al,第二节小结,电池的结构电池组成式的书写规则四种类型电极的原理（特别是金属-难溶盐-阴离子电极）标准电极电位的概念用标准电极电位判断氧化能力和还原能力,第三节电动势与G,电动势与G的关系G=-nFEG是Gibbs自由能变，表征反应的自发性；n是电子转移的数目；F是法拉第常数，96485Cmol-1；E是电动势，E=（正极）-（负极）,判断氧化还原反应的进行方向G=-nFE在标准态下：反应正向自发进行：G0反应逆向自发进行：G0，E2Fe3+e-=Fe2+=+0.77VPb2+2e-=Pb=-0.13V,判断氧化还原反应进行的程度电动势和平衡常数的关系根据G=-nFE以及G=-RTlnK得RTlnK=nFE,第三节小结,电动势和G的关系G=-nFE电动势和平衡常数的关系,pOx+ne-=qRed在非标准状态下的电极电位：cOx和cRed包括氧化剂和还原剂及相关介质；H+写在分子、OH-写在分母。,写出下列电对的能斯特方程（25时）：Fe3+eFe2+Br2+2e2Br-,电极电位,温度,Ox,电极本性,Red,介质浓度,(Ag+/Ag)(Ag+/Ag)(AgCl/Ag)(AgCl/Ag),它们的意义分别是什么？怎样计算？,(Ag+/Ag)=0.7996V(Ag+/Ag)是任意浓度下Ag+/Ag电对的电极电位,(AgCl/Ag)是AgCl/Ag电对的电极电位,(AgCl/Ag)是Cl-=1molL-1时AgCl/Ag电对的电极电位,第十章,原子结构和元素周期律,内容提要,核外电子运动状态及特性氢原子的波函数四个量子数波函数的图形多电子原子的电子排布原子的电子组态与元素周期表,第二节氢原子的波函数,电子具有波动性，用薛定谔方程来描述。解薛定锷方程求得波函数(x，y，z)，也称作轨道(orbital)。=波函数=轨道电子的状态轨道没有经典力学中固定轨迹(orbit)的含义。,主量子数n：取正整数。n是决定电子能量的主要因素。n决定电子离核的距离，又称层。,角量子数l：取值范围从0到（n-1）符号为：l0123符号spdf,l是决定能量的次要因素，又称能级（亚层）。l还决定亚层的形状。,3d3p3s2p2s1s,3s3p,磁量子数m：取值范围从l0+lm决定轨道的空间取向。对应于一个l值的亚层共有2l+1个取向。,自旋量子数ms：取+1/2或-1/2（或），表示电子的自旋状态。,量子数的组合：n和l决定能级（亚层）；n、l和m决定轨道（波函数）；n、l、m、ms确定电子运动状态。,n，l，m（r，）=Rn，l（r）Yl，m（，）波函数径向部分角度部分Rn，l（r）称为径向波函数，是距离r的函数，与n和l有关。Yl，m（，）称为角度波函数，是方位角和的函数，与l和m有关。,|2才有明确的物理意义，称为概率密度，表示在空间某点处电子出现的概率。,n,l,m(r,)=Rn,l(r)Yl,m(,)|2n,l,m(r,)=R2n,l(r)Y2l,m(,)波函数的径向分布图波函数的角度分布图概率密度的径向分布图概率密度的角度分布图径向分布函数图D(r),从不同角度描绘波函数性质,角度分布图,p轨道有三个空间取向。,pz轨道在xy平面（节面）上波函数为零；px轨道和py轨道同理。,轨道的角度分布图概率密度的角度分布图,相同：形状；极大值方向不同：大小；符号。,d能级有五个空间取向（五条简并轨道）。,轨道的角度分布图的意义：表示轨道的空间伸展方向，表示轨道正负号；用于判断分子能否形成化学键。,径向分布,轨道的径向分布图R(r)概率密度的径向分布图R(r)2径向分布函数图D(r),黑色深浅表示电子出现的概率的高低，因此概率密度又称为电子云。|2=概率密度=电子云=原子轨道=波函数,定义径向分布函数D(r)D(r)=R(r)24r2,有(n-l)个最大值(峰)，(n-l-1)个最小值(节面)。,径向分布函数图的用途：解释能级高低。,第二节小结,解薛定锷方程求得波函数(x，y，z)，也称作轨道(orbital)。=波函数=原子轨道电子的状态四个量子数的名称、意义、取值和组合。理解波函数和概率密度的角度分布图和径向分布图。,第三节多电子原子的结构,快速推导法：E=(n+0.7l),二、电子排布原则Pauli不相容原理：电子的四个量子数不能完全相同。能量最低原理：基态电子先占据能量最低的轨道。Hund规则：电子在简并轨道上以自旋相同的方向分占不同轨道。Hund规则的特例：简并轨道全满、半满、全空，是较稳定的状态。,离子的电子组态：先进先出原则(先填充的电子先失去)。价电子：在反应中影响化合价的电子，写法参照元素分区。K：Ar4s1Cu：Ar3d104s1,第四节元素周期表,7行7个周期（period），每个周期能级组（n+0.7l）的整数部分相同。18列16个族（group），分成主族和副族，每个族的价电子排布相似。s区：IA和A族，价电子为ns。p区：AA族，价电子为nsnp。,d区：BB族，价电子为（n-1）dns。ds区：IB和B族，价电子为（n-1）dns。Cu的价电子组态是3d104s1而不是4s1。f区：镧系和锕系。,n，l，m,量子数,名称、符号、意义、取值范围、组合,Y,R,|2,D(r),量子数序数位置结构,理论框架,第十一章共价键与分子间作用力,原子怎样结合成为分子？化学键：分子内的强烈的作用力。分子间力：分子间的强度较小的作用力。,共用价电子,价键理论要点,可能性：自旋相反的单电子才能配对饱和性：共价键的数目等于单电子数目方向性：电子云沿最大重叠的方向成键,共价键的类型按成键重叠方式：键或键按电子对的来源：正常共价键或配位共价键,键特点：稳定CC可单独存在,键特点：活泼CC、CC一般与键共存,键参数：表征化学键性质的物理量。键能：破坏化学键所需的能量。,键长：两个成键原子的核间距离。键长越短，键越稳定。单键键长双键键长叁键键长CC：154pm346kJmol-1CC：134pm610kJmol-1CC：120pm835kJmol-1,键角：分子中两个化学键的夹角。,CO2的键角为180o,H2O的键角为104o,键的极性极性：正负电荷分布不均匀的现象。A-A：电负性相同非极性共价键A-B：电负性不同极性共价键,杂化轨道理论,要点原子轨道混杂能量平均化得到杂化轨道,s,p,sp,p,sp型的三种杂化,等性杂化和不等性杂化,10928,1073,孤对电子存在，发生不等性杂化,第二节价层电子对互斥理论,1、确定中心原子和配位原子：CO2、H2O2、确定价层电子对的数目。价层电子对中心原子的价电子数=族数作为配位原子，H/卤素/氧族元素分别提供1/1/0个电子。,3、确定价层电子对的构型。,4、确定分子的构型。,如何判断杂化是否等性？对于ABn分子，可根据B的数目n及A的价层电子对数目m来判断。n=m：等性杂化，如BeCl2、BF3、CH4nsp2sp32、孤对电子使键角变小：CH4NH3H2O3、键相当于孤对电子。,4、电负性NH3PH3PF314个,(2s*)(2s),(2px*)(2py*)(2pz*)(2py)(2pz)(2px),Li2、Be2、B2、C2、N2分子轨道为：O2、F2、Ne2的分子轨道为：,解释O2分子的顺磁性。,键级为(10-6)/2=2。2个*键中各有1个单电子，故O2为顺磁性。,Hund规则,第四节分子间作用力,取向力：分子定向排列（取向）产生分子间力。,诱导力：极性分子和非极性分子相互作用产生的作用力。,色散力：非极性分子相互极化产生的作用力。,色散力是范德华力中决定溶沸点的主要因素。分子量色散力熔沸点室温下Cl2(g)Br2(l)I2(s),氢键的形成：H与电负性大的原子（F、O、N）直接相连，用XHY表示。,分子间氢键和分子内氢键,分子间氢键分子内氢键熔沸点溶解度(极性溶剂)(非极性溶剂),氢键对化合物性质的影响,下列每组分子中哪个沸点最高？（1）CH4H2O（2）CH2F2CH2Br2是否形成氢键：CH4H2O比较分子间力：CH2F2P(强场配体)时电子排在d能级；,第四个电子填入d轨道：系统能量升高0.6ooKsp生成AgCl沉淀,通式MLn+mX=MXm+nL解题关键：先考虑配位平衡MLn=M+nL求出游离金属离子浓度后再考虑沉淀溶解平衡：IP=MXmvs.Ksp,(Ag(NH3)2+/Ag)o(Ag(NH3)2+/Ag),它们的意义是什么？怎样计算？,(Ag(NH3)2+/Ag)o(Ag+/Ag)+0.059lgAg+,o(Ag(NH3)2+/Ag)o(Ag+/Ag)+0.059lgAg+