自主招生讲义化学反应与能量变化

第一讲化学反应与能量变化一、化学反应的本质化学反应的本质是能量驱动。此处的能量是一个广义概念GHTS。当G0正向非自发（逆向自发）；G0反应处于平衡状态。一个物质系统的能量高低可以通过H、物质的结构是否对称来判断。结构对称性问题还可以用于判断共价分子的极性。从化合价升降及电子的是的观点看，化学反应可分为氧化还原反应和非氧化还原反应。二、氧化还原反应1、氧化还原反应的基本概念及其关系（1）氧化还原反应的基本概念（2）NE（3）氧化还原反应的基本原则化合价上降总数相等电子得失总数相等2、氧化还原反应的表示方法（1）双线桥法MNO24HCL浓MNCL2CL22H2O（2）单线桥法2KCLO32KCL3O2（MNO2催化）3、常见氧化剂与还原剂（1）常见氧化剂A最高价KMNO4、K2CR2O7、HNO3、H2SO4浓FE3PBO2B活泼非金属O3O2CL2BR2I2CNA2O2H2O2HCLO及其盐MNO2（中间价态氧化性为主）含氧酸价态越低氧化性越强HCLOHCLO3HCLO4H2SO3H2SO4（2）常见还原剂A最低价S2I1B金属单质（活动性顺序）CS4SO2H2SO3及盐FE24、氧化还原能力强弱的判断（自发的氧化还原反应中）（1）据反应判断氧化性氧化剂氧化产物还原性还原剂还原产物（2）金属非金属金属阳离子非金属阴离子还原剂氧化剂氧化产物还原产物氧化性非金属金属阳离子还原性金属非金属阴离子O2CL2BR2I2AGCU2HFE2ZN2氧化性KHCUAGIBRCLOH还原性注意FE3的氧化性BR2FE3I25、氧化还原反应的应用（1）氧化还原方程式的配平氧化还原方程式配平的一般步骤标变价列变化求总数配系数配系数时一得失二金属三酸根（非金属）四HOKMNO4HCLKCLMNCL2CL2H2OH2SH2SO4浓）SSO2H2OKCLO3HCLCL2KCLH2O整体法若反应物或生成物中有两种元素化合价同时升高或同时降低，配平时，把反应物或生成物中同升或同降的元素看作一个整体，然后在加以配平。（扩展）FES2O2FE2O3SO2零价法当反应中元素化合价不易确定时FE3CHNO3FENO33NOCO2H2OFE3O4HNO3FENO33NOH2O待定系数法原理待定系数法是一种数学方法，用它配平化学反应方程式的优点是配平过程中既不涉及复杂的氧化还原反应，只需根据质量守恒定律，使方程式等号两端同种原子数相等，列方程求解，从而得到正确的配平系数。方法如果完全按照数学中的待定系数法设未知数求解比较麻烦。通常可设某物质（可以是反应物，也可以是生成物）的系数为1，该物质要能控制两种或两种以上的元素，其他与之无关的物质可设未知数解方程。解得的数值可能是整数，也可能是分数。若是分数，将所得系数化简为整数。P4OCL2POCL3P2CL5拆合法对于方程式中有两个或多个相对独立的氧化还原反应的方程式配平，有多套系数。多套系数中只有一组是正确的，即电子转移数最小的一组是正确的。产生多套系数的原因在于这些氧化还原反应方程式之间没有很必然的联系，将它们乘以不同的因子并加和在一起，即出现多套系数的情况。进行拆合时，只在反应物和生成物之间做文章，不得引入中间产物，否则会出现错误。BRF3H2OHBRO3O2BR2HF5BRF39H2O3HBRO3BR215HF4BRF36H2O3O22BR212HF9BRF315H2O3HBRO33O23BR227HF取互质数3BRF35H2OHBRO3O2BR29HF离子电子法氧化还原反应最大的特点就是能将反应拆成两个半反应，如铝与氢氧化钠溶液的反应2AL2NAOH6H2O2NAALO23H24H2O可以拆成正极6H2O6E6OH3H2负极AL8OH6E2ALO24H2O离子电子法步骤和要点如下先将氧化还原反应方程式改写成半反应并配平，然后将两个半反应加和起来，消去半反应式中的电子即可。需要指出的是可以依照介质情况，在半反应式中加H离子或OH离子，并利用水的电离平衡使两侧的氧原子数和电荷数均相等。即配平时要注意反应介质和方程式两端氢、氧原子数目，其方法可总结如下介质多一个氧原子少一个氧原子酸性2HO2H2OH2O2HO2中性H2OO22OHH2O2HO2碱性H2OO22OH2OH2H2OO2MNO4酸性（MN2）中性或弱碱性MNO2强碱性MNO42例把锌粉投入用氢氧化钠碱化的硝酸钠溶液，有氨气产生。试写出配平的化学反应方程式。A先找出发生氧化和还原的元素，并进行配平ZN2EZN24）N58EN314ZNN54ZN2N3B将已配平的式中的各元素写出它们在反应条件下实际存在的物种4ZNNO34ZNOH42NH3然后对式进行原子配平4ZNNO319H13O24ZNOH42NH3C根据反应溶液的酸碱性，确定氢氧原子的具体形态，即为H和O24ZNNO37OH6H2O4ZNOH42NH3D将离子方程式改写为化学方程式4ZNNANO37NAOH6H2O4NA2ZNOH42NH3（2）氧化还原反应的有关计算计算的基本原则电子得失总数相等，化合价上降总数相等（3）电化学（以后讲）三、非氧化还原反应（自主招生P6P9）第二讲原子结构、元素周期律一、原子结构1、原子构成质子（Z）相对质量1007原子核中子（N）相对质量1008核外电子相对质量MP18362、原子的几个关系空间关系原子绝大部分是空间，几乎集中了所有的质量体积极小的核质量关系原子核几乎集中了所有质量电量关系质子数核电荷数核外电子数原子序数AZN3、几个概念元素具有相同质子数的同一类原子的总称核素具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素XAZ同位素（具有相同质子数和不同中子数的）同种元素的不同核素互为同位素这三个概念都针对原子核4、同位素的相对原子质量12CMXAR元素的平均相对原子质量AR（X）公式AR（X）AABBCC（近似值为质量数）同位素的AR（X）丰度（加权平均）AR（MG）24787251013261117243247（MG的近似平均相对原子质量）二、核外电子的运动状态1、原子模型的演变1803道尔顿1897汤姆生1911卢瑟福（有核模型）1913波尔理论（行星模型）1926薛定谔（量子模型）（真正的实体逐渐失去了边界）（经典物理学1900年前牛顿力学，麦克斯韦电磁理论，吉布斯热力学，波尔兹曼统计物理学等组成。1900年普朗克能量量子化假设的提出，标志着量子理论的诞生。量子力学是自然界的基本规律之一，量子力学的基本原理由薛定谔、海森堡、波恩、狄拉克等人经大量工作总结出来的）2、电子运动的特点与宏观物体运动的区别（略去所有量子力学理论）A、M很小（1031KG）B、V很大1078M/SC、运动空间极小（1）因此，对于电子的运动，我们无法在一确定的时间确定它的位置，此即海森堡不确定性原理XPH/2。X位移测不准量，P动量测不准量，H普朗克恒量66261034JS。不确定性原理（测不准原理）很好地反映了微观粒子的运动特征波粒二象性；根据量子力学理论，对微观粒子的运动规律只能采用统计的方法作出概率性的判断。（电子云）（2）玻尔理论简介（核心概念定态、基态、激发态、跃迁、能级）由于轨道的能量是量子化即不连续的，而EH，因此氢光谱是线状光谱。不连续性是微观世界的重要特征。玻尔理论无法说明氢原子光谱的精细结构；也不能说明多电子原子光谱。（3）波函数和原子轨道电子的一种运动状态用一定的波函数表示，波函数NLMX,Y,Z也可叫做原子轨道，波函数与原子轨道是同义词。概率密度|NLMX,Y,Z|2，其物理意义为电子在核外空间某处单位体积内出现概率的大小，电子云是概率密度的模糊描述，是从统计的概念出发，对核外电子出现的概率密度做形象化的描述。精确描述薛定谔方程。宏观物体中的轨道、轨迹，与波函数和原子轨道的意义完全不同。3、核外电子运动状态的描述（1）四个量子数的概念主量子数N取值1、2、正整数。光谱学中KLMNOPQ意义A决定电子能量高低的主要因素B描述原子中电子出现概率最大的区域离核的远近。或曰N是决定电子层数的角量子数L取值0、1、2（N1）光谱学符号SPDFG等，L取值受N的限制。共有0（N1）共N个值意义A电子绕核运动的角动量由L决定B在多电子原子中电子能量由N、L共同决定C表示原子轨道或电子云的形状S球形P哑铃形D花瓣形F更复杂（同层中不同形状的轨道可称为亚层，也叫分层）磁量子数M取值0、1、2L决定于L共2L1个值意义A角动量在Z轴上的分量MZB决定原子轨道在核外空间的取向S一种取向，P三种取向或曰简并度为3（三种取向的P轨道能量相等）等自旋量子数MS取值MS，只有两个取值21意义解释原子光谱的精细结构综述N、L、M一组三个量子数可决定一个原子轨道，但每个原子中的一个电子的运动状态须用四个量子数N、L、M、MS来描述，四个量子数确定后，电子在核外空间的运动状态就确定了。（2）核外电子运动状态的图形描述电子云轮廓图S电子云球形，在核外空间半径相同的各个方向上出现的几率相同。1SP电子云无柄哑铃形，沿某轴向上电子出现的几率密度最大，在另两轴向上和核附近电子出现的几率密度几乎为零2PD电子云花瓣形原子轨道的角度分布图注意符号与原子轨道的对称性匹配（3）影响轨道能量的因素屏蔽效应引起能及分裂如E4S17，发生电子转移，形成离子键；MG2NA；MG2CA2SR2BA2不同电子构型的阳离子18E，182型917型8型复杂阴离子的极化作用一般较小，但电荷高的复杂阴离子也有一定的极化作用。如SO42和PO43。（5）离子变形性规律最易变形的是体积大的负离子；复杂阴离子变形性一般较小，中心原子的氧化数越高，变形性越小；18、182、917型低电荷阳离子变形性也很大；最不易变形的是半径小、电荷高、外层电子少的阳离子。（6）附加极化作用当阳离子也易变形时，则变了形的负离子也能引起阳离子变形，这种加强的极化作用称为附加极化作用。一般是所含D电子数越多，电子层数越多，附加极化作用越大，电子云重叠的程度也越大，键的极性越弱，共价键的成分增多，越偏向于由离子键过渡到共价键。（7）反极化作用反极化作用指H对极性键的削弱作用。如NO3中心的NV电荷很高，极化作用很强，使氧的电子云变形，靠近NV的部分呈负性，而H对其邻近氧原子的极化作用效果相反，因此称H的极化作用为反极化作用。反极化作用一般常见于含氧酸及含氧酸盐中，如酸式盐热稳定性一般差于正盐（NAHCO3CUCL2，溶解度AGFAGCLAGBRAGI。金属盐的热稳定性二元化合物相互极化作用越大，分解强度越低。CUI2不存在。化合物颜色变化极化作用越强，共价程度也越高，化合物颜色越深AGX。晶型转变CSCL、NACL、ZNS配位数分别为8、6、4，即极化效果增强顺序。AGI0732R/R0414应为NACL型（6配位），由于强的极化作用，晶体结构实为ZNS型（4配位）。6、几种简单离子晶体（AB型）分析（分割法）（1）CSCL型DA0866A（D为正负离子的核间距，A为晶胞边长）23（2）NACL型D05A（3）ZNS型DA0433A43（4）离子半径比与配位数的关系离子晶体稳定存在的条件离子半径比R/R与配位数的关系从六配位的介稳状态出发，进行半径比与配位数之间关系的探讨。由勾股定理2R2RR2RR2，得0414R022504144ZNS型BES、CUCL2、CUBR当R/R041407326NACL型KCL、NABR、LIF、CAO、MGO073218CSCL型CSBR、NH4CL、TLCL二、金属键1、金属键的改性共价键理论金属阳离子浸在自由电子的海洋中影响金属键强弱的因素自由电子的多少阳离子电子层结构等2、能带理论（略）在分子轨道理论上发展而来三、密堆积原理1、密堆积原理由无方向性的金属键、离子键和范德华力等结合的晶体中，原子、离子和分子等微粒总是趋向于相互配位数高，堆积密度大，能充分利用空间，因而体系稳定的那些结构。（1）晶体结构的堆积方式、空隙的形状、大小、数目及其分布特征直接影响到这种堆积的结构及其性质，因而密堆积原理是晶体结构中的普遍原理，对于研究金属晶体、离子晶体和分子晶体的结构与性质十分重要。（2）金属原子的电子云分布基本上是球对称的，可以把同一种金属晶体看成是由半径相等的圆球构成，因此金属晶体的结构可用等径圆球的密堆积模型来研究。常见的堆积形式有、和等。1A234A（3）离子键是正负离子间的强烈的静电作用。在离子晶体中，正负离子的电子云呈球对称，没有方向性和饱和性，正负离子尽可能地与异号离子接触，采取最密堆积。因此离子晶体的结构可看作不等径球的堆积。一般将负离子看成是大球，作等径球的堆积，正离子看成是为小球，填充在大球所形成的空隙中，即正离子填在负离子所形成的多面体空隙中。有时也有相反的情况，如在CAF2晶体中。空隙有立方体空隙、八面体空隙、四面体空隙和三角形空隙等。（4）共价键具有方向性、饱和性，使分子具有一定的形状，因而影响分子的紧密排列。而范德华力没有方向性、饱和性，有利于分子的紧密排列。2、等径球的密置层和密置双层晶体的堆积主要分密置层堆积、最密堆积和密堆积。晶体中堆积形成的填隙（又称空隙），相对要抽象一些。（1）密置层堆积一般都是等径圆球堆积，只有一种方式，每个球与6个球紧密接触（配位数为6），形成6个三角形空隙，每3个球组成一个三角形空隙，但有两种方式，即“”和“”，其中1、3、5三角形空隙的底边在下、顶点在上，2、4、6三角形空隙的底边在上、顶点在下。如图1所示。图1等径球的密置层（2）密置双层堆积指在堆积第二层等径球时，这个密置层中圆球的凸出部位正好处于第一密置层的凹陷部位，也就是一个球同时与第一密置层的三个球接触，它可以占据1、3、5空隙，也可占据2、4、6空隙，但不会两者都占，也不会混合占据。如果占据1、3、5空隙，第一密置层中的1、3、5三角形空隙转化成密置双层中的底面在下、顶点在上的正四面体空隙，见图2（A）。而T2、4、6三角形空隙转化成正八面体空隙O，见图2（C）。注意在7位还有一个底面在上、顶点在下的正四面体空隙，见图2（B）。两个密置层间形成的T空隙种类及分布如图3所示。图2三种空隙（A）四面体空隙（B）四面体空隙（C）八面体空隙O第一层为细线球、第二层为粗线球，下同TT图3密置双层及空隙分布3立方最密堆积和六方最密堆积1AA第三层等径球堆积有两种情况。一种是第三层球的中心位置落在密置双层的正四面体空隙之上，即第三层球的位置与第二层错开但与第一层球相同，成TABAB堆积。A层的上、下方均是B层，B层的上、下方均是A层。这种堆积称为型堆积，重复周期为两层。由于在这种堆积中可划出六方晶胞，故称为六3A方最密堆积，英文名简写成HCPHEXAGONALCLOSESTPACKING。在密置层的垂直方向即六方晶胞的C方向上空隙分布的特点为或者始终是八面体空隙（如2、4、6等处），或者始终是四面体空隙（如1、3、5等处），且四面体空隙与交替分布。它们的位置分布是上层3个顶点位置的圆球与中层3个球T构成一个八面体，中层3个球与下面3个顶点构成另一个八面体；晶胞中间一个球分别与上面3个球和下面3个球形成2个四面体，每条棱上还分布有2个空隙，在4条棱上共分布有8个，折算为2个，8142（每条棱上空隙为4个晶胞共有）。还要注意的是，六方堆积中抽出的晶胞，并不是平行八面体，而是平行六面体（可抽出3个平行六面体）。同时要清楚各球的位置，参见图5。在堆积的六方晶胞中四面体空隙极为重要，空隙中心两个在棱上3A即；，两个在体内；。图4表示了型堆积及晶胞等情0,85,21,387,33A况。图4型最密堆积及其晶胞3A第二种堆积方式是第三层球的中心位置落在密置双层正八面体空隙2、4、6等位置之上，即第三层球的中心位置既与第二层球错开又与第一层球错开，在第二、第三层的2、4、6等处形成正四面体空隙。第四层与第一层相同，即ABCABC堆积，称为型堆积，重复周期为3层。由于能划出面心立方1A晶胞（见图5A，B），故称为立方最密堆积，英文名简写成CCPCUBICCLOSESTPACKING。堆积中在密置层的垂直方向即面心立方晶胞的体对角线方向上，空隙分布以正四面体空隙、正八面体O、正四面体空隙为一个TT周期排布。如图5B中A1球与A2球的体对角线方向上，A1与面心B2、B4、B6组成空隙，6个面心B2、B4、B6、C2、C4、C6组成O空隙，三个面心TC2、C4、C6与A2组成空隙（见图5E）。空隙中心分别位于对角线、T142处，另外，12个棱心位置也是八面体空隙的中心。面心立方晶胞的4条体对3角线均是密堆积方向。、型最密堆积的空间利用率均为，球的配位1A3706数均为12。图5型最密堆积及其晶胞1A面心立方最密堆积（A1型）中的空隙每个晶胞中有4个八面体空隙和8个四面体空隙。见下图4体心立方堆积（）和金刚石堆积（）2A4A密堆积的结构如图6所示，每个等径球邻接8个球，如将此等径球置于立方2A体的体心位置，则8个最近的配位球位于立方体的顶点位置。注意这8个球均与体心球密接触，但彼此之间并不接触，见图6A。体心立方堆积英文名简写成BCPBODYCENTEREDCUBICPACKING，空间利用率为6802，因而不是最密堆积。在堆积中有很多变形的八面体空隙、四面体空隙和三角形空隙。2A晶胞的每个面的中心和每条边的中心点，均是由6个圆球围成的八面体，每个球平均可摊到3个这种空隙。这种空隙不是正八面体，而是沿着一个轴压扁的变形八面体；另一种空隙为变形四面体空隙，处在晶胞的面上，每个面上有4个四面体中心，每个球平均可摊到6个这种空隙（参见下面图6），晶胞中共有6个这种八面体和12个四面体。此外，晶体中各种密堆积包含的空隙的重复方向也很重要，也就是这些八面体空隙和四面体空隙在空间利用上是重复利用的，即空间某一点不是只属于某个多面体所有，由于划分方式不同，有时算这个多面体，有时算另外一个多面体。在上面的三种堆积型式中，四面体空隙数与八面体空隙数之比，均为21。见图六密堆积的配位数为8，如还考虑次近6个体心位置的球，则为14。2A图6堆积及其晶胞2A堆积如图7，图中除立方体的顶点位置与面心位置4个白球外，还有4个4A标有黑影的园球位于四条体对角线的或处，且彼此错开排列，空间利用率143仅为3401，因而不是密堆积。密堆积的配位数为4。采取这种结构的主4A要原因是由于共价成键的需要。图7堆积及其晶胞4A综上所述，A1型堆积中在密置层的垂直方向即面心立方晶胞的体对角线方向上，空隙分布以正四面体空隙、正八面体空隙O、正四面体空隙为一个周TT期重复排布。、O、空隙的位置分别位于体对角线的1/4，1/2，3/4处，12T条棱心位置也是八面体中心的空隙。A3型堆积中，在密置层的垂直方向，即六方晶胞的C方向上，空隙分布的特点为始终是八面体空隙或始终是四面体空隙，四面体空隙在两个在棱上（0，0，3/8）处和（0，0，5/8）处，两个在体内2/3，1/3，1/8处和2/3，1/3，7/8处。八面体空隙中心的位置参数为2/3，1/3，1/4；2/3，1/3，3/4。A2型堆积中，这些多面体共面连接，连接面为平面三角形空隙，每个球平均摊到12个三角形空隙。A4型堆积中，每个球的配位数均为4，这种堆积不属于密堆积，采取这种方式堆积的主要原因是由于共价成键的需要。各种堆积形成的空隙大小R，对离子化合物的结构有重要影响。离子化合物可看成是由较大半径的离子形成密堆积，而相反电荷的较小离子填入较大离子形成的空隙。A1与A3堆积，R四面体0225R，R八面体0414R。A2堆积，R四面体0291R，R八面体0154R离子晶体的结构是多种多样的，对于二元离子晶体，按不等径圆球密堆积理论，可把它们归纳为六种基本结构类型，在表1中列出。表1几种典型的离子型晶体的堆积及其性质正离子所占空隙一个晶胞中结构类型点阵型式负离子堆积方式类型份额结构基元数结构基元的内容正离子未占据的另一类空隙CSCL立方P立方简单堆积立方体11CSCLNACL立方F立方最密堆积1A正八面体14NACL正四面体立方ZNS立方立方最密堆积正四面体24ZNS正八面体六方ZNS六方六方最密堆积3正四面体112ZNS正八面体2CAF立方立方简单堆积立方体242CAF2TIO四方假六方密堆积3A八面体112TIO四面体可见，掌握了等径球的堆积方式及其空隙的类型与分布，不难理解典型离子晶体的结构。（5）空间利用率计算A1型A2R（A晶胞边长R圆球半径）2故V胞A316R3V球4（4/3R3）16/3R3空间利用率为16/3R3/16R374052A3型与之同为7405A2型（体对角线三球相切）V胞A3V球2R334R4空间利用率为8/3R3/R3680268四、共价键理论1、共价键基础知识（VB法为基础分析）理论要点（1）共价键是通过自旋相反的电子配对和原子轨道的最大重叠而形成的，从而使体系达到能量最低状态（2）共价键特点方向性，饱和性。有几个成单电子可成几个共价键，电子云最大重叠，决定了方向性（3）共价键的类型键头碰头式键肩并肩式键两原子的D轨道电子云一对称性匹配重叠“面对面式”（了解）配位键成键双方中一方有孤对电子，一方有空轨道（价电子层中）例CO有、两种键型，而C2S22P2有空P轨道，故可形成配位键。所谓反馈键CO皆8电子稳定从而造成氧的动态电负性降低，碳的动态电负性增大，其性质与等电子体N2类似。（由于CO中C有孤对电子，电负性小，故为强场配体）（4）几点说明配位键一旦形成等同于正常共价键含有配位键的离子和化合物普遍存在（配合物专题）双键中的键（成键）为镜面反对称，故含双键的物质可能有CIS（顺）TRANS（反）异构体VB法缺陷难以解释分子构型2、LEWIS共价键理论添加了未成键电子的结构式叫LEWIS结构式。如NHHH现在我们所应用的LEWIS共价键理论结合了八隅体、VB法和共振论，其要点为（1）判断中心原子和配位原子电负性小半径大者为中心原子，电负性大半径小者为配位原子。（2）计算分子或离子中的成键数NSNONV成键数1/2NSNS成键电子数NO所有原子皆8电子构型时电子总数（H为2）NV价电子的和（中心原子价电子数和配位原子所提供的价电子数）如HOCN成键数1/2（38121645）5（3）据总键数及各原子价电子数进行排列组合HOCN0202A式HOCN0101B式HOCN0000C式（4）据形式电荷QF判断其稳定性（QF0最稳定，次稳，不稳）QF核外总电子数8。如A式中OQF1082，形式电荷QF为2，NQF2故A式不稳定，同理知B式亦不稳定，故HOCN的LEWIS结构式为C式。例N2ONNONS38256成键数42164A、B共NN110AONN011BONN211CO振利用QF判断稳定性（5）修正成对电子形式NNAO0NNBO0练习HN3NNNH00NNNH0真实结构NNNH共振式中原子骨架位置不变共用电子对数相同（即键数相同）必需遵循八隅体理论（若第三周期及以后可修正）。据LEWIS结构理论粗略估计键级如N2O中NNAO0NNBO0键级为（32）/225（共振平均）HLEWIS结构理论的弥补HNO3的LEWIS结构式如上是不对的。无空轨道不能修正，SIF6等可HONO修正（若价电子层无空轨道，富电子也不能修正）AAAAAA富电子缺E允许价电子数83、杂化轨道理论（1）理论要点由于轨道杂化后电子云更加集中，即杂化后增强了成键能力，故可杂化电子激发所需能量由更易成键释放能量补充之杂化遵循能量相近和轨道数目守恒两原则分为等性杂化和不等性杂化两种类型只有考虑分子形成时，杂化才有可能（杂化是为增强成键能力）（2）常见杂化类型常见杂化类型SPSP2SP3SP3DDSP3SP3D2D2SP3DSP2SP2D各杂化轨道的成键能力PLPBPBPBP三三双双单单（2）判断共价分子（或离子）构型的一般规则（经验规则）确定价层电子对2子数所有配位原子提供的电中心原子价电子数HA配位原子提供电子数H1O0X1N1B单键提供电子数即为成键数，双键0三键1C负离子加相应的电荷，正离子减相应电荷D价层电子对为分数时，H3取整，HCLBRI/ORSR/FORNR2CR2BICCRCHCR2CH2CR3CA带正电荷的基团有I，B有I，与C直接相连原子上有配位键，亦有强的ID烷基I同时亦有给电子的超共轭效应EINO2CNFCLICCOCH3OHFAICCHICH3CCH32CHCH3CH2CH3H在不同的母体化合物中，诱导效应顺序是不完全一样的（5）共轭效应凡共轭体系上取代基能降低电子云密度为吸电子共轭效应C（NO2，CN,COOH等）凡能增高共轭体系电子云密度的基团有给电子共轭效应C如NH2，OH取代基的共振与诱导有的方向一致有的方向不一致ONH2CL（I,CI,CI,C超共轭场效应（很难区分诱导效应与场效应）往往同时存在，在同一方向分子间作用力与氢键1、分子间作用力分子间作用力（又叫范德华力）是一种永远存在于分子间的作用力，由于分子间距离增大而迅速减小，是一种近程力，比化学键的键能小12个数量级，与共价键不同的分子间力，没有方向性和饱和性，包括取向力（极极），诱导力（极极，极非），色散力（一切分子），相互作用的分子不同，这三种力所占的比例也不同，但色散力通常是最主要的，只有极性相当强的分子，取向力才显得重要。1、氢键2、氢键的形成表示AXHY其中XY一般为电负性大，半径小的NFOB分子内氢键C弱氢键CHOCHOHOHM等满足条件A分子中有一极性XH键，作为氢键的给予体，其中X电负性大，半径小，使H带B上述H原子附近有Y原子（孤电子对电负性大半径小）或具有电子给予体性质的基团，作为氢键接受体。3、氢键特点方向性和饱和性XHY位于一条直线上，这样XY距离最远，斥力最小，体系稳定，此为氢键方向性，每个XH只能与一个Y原子形成氢键，此为氢键的饱和性。而弱的氢键，其方向性和饱和性不如经典氢键严格，常出现一个Y原子同时形成多个氢键的情况。氢键的强度X、Y电负性越大，形成氢键越强；较小的原子半径有利于形成较强的氢键，请强弱顺序一般如下FHFOHONHNCLHCLCHX（1）氢键对化合物熔沸点的影响分子间氢键，熔沸点显著升高；能形成分子内氢键的物质，分子间氢键将被削弱，则其熔沸点不如只有分子间氢键的高。由于具有静电定向性质，通过氢键接成网络结构和多维结构在晶体工程学中有重要意义。（3）分散系、胶体一种或几种物质分散到另一种物质中形成的体系。溶液一种或几种物质分散到另一种物质中形成的均一稳定的混合物三种分散系的比较（本质区别分散质微粒的大小）溶液能透过滤纸及半透膜，扩散快胶体能透过滤纸不能透过半透膜，扩散慢（不一定是液态）浊液不能透过滤纸及半透膜，不扩散胶体的性质A丁达尔现象（效应）当光束通过胶体时，在垂直于光线的方向可以看到一条光亮的通路的现象。可用于区别胶体与溶液。B布朗运动胶粒作不停的、无秩序的运动。本质分散剂分子无序撞击胶粒所致。注意不是胶体所特有的。C电泳在外加电场作用下，胶粒在分散剂里向阴极或阳极做定向运动。本质这表明胶粒表面带有电荷。应用静电除尘等。不是所有的胶体都能发生电泳，比如胶粒不带电。胶粒带电是胶体稳定的最重要原因。D胶体的聚沉（亚稳态）加热或搅拌；加入少量电解质；加入带相反电荷胶粒的胶体。注由难溶物分散在分散剂中所形成的胶体憎液（水）溶胶，其中的粒子都是有很大数目的分子构成，该类型的胶体能全面表现胶体的特性。而某些有机化合物如淀粉、蛋白质等高分子，其单个分子的大小就能达到胶体粒子的大小范围，故具有胶体的一些特性，如扩散慢、不通过半透膜、有丁达尔现象，被称为大分子溶液；也曾被称为亲液（水）溶胶。胶体的制备A氢氧化铁胶体的制备氯化铁溶液滴入沸水中FECL33H2O（沸水）FEOH3胶体3HCL（加热使）FE3水解程度增大BAGI胶体AGNO3KIAGI胶体KNO3大约001MOLL1，缓慢滴加。制备憎液溶胶通常用很稀的溶液，C硅酸胶体NA2SIO32HCLH2SIO3胶体2NACL（用1MOL/L的盐酸）胶体微粒的结构胶粒直径为109107M，正好为构成纳米材料微粒的数量级。但应该指出的是溶胶和其他分散系的差异不仅是粒子大小的不同，还必须注意到溶胶中粒子构造的复杂性。在溶液中，分子或离子是较简单的个体，而溶胶中胶团的结构较复杂，溶胶中除了分散质分散剂外，还需有第三种物质即稳定剂（通常是少量的电解质）存在。以碘化银的水溶胶为例，若稳定剂为KI，其结构如右图所示AGIMNI,NXKXXK胶核吸附层扩散层胶粒胶团通常制得的溶胶中常含有一些电解质，但除了形成胶团所需要的电解质外，过多的电解质反而会破坏溶胶的稳定性，故通常用渗析法除去（过多的电解质），此即胶体精制的实验基础。（5）物质的基本性质A与非金属O2、CL2、SB与水碱H2金属C与酸盐H2D与盐新盐新金属H2OHOH故金属与水与酸的反应完全相同（与H）金属与盐的反应不限于在溶液中。比如4NATICL4TI4NACLA与金属（钠铁铜）B与其他非金属H2O2C与水非金属D与碱实质相同E与盐新盐新非金属非金属与水、碱的反应类似CL2H2OHCLHCLOCL22NAOHNACLNACLOH2O2CL22CAOH2CACL2CACLO2H2O非金属与盐CL2KBR/KIA与指示剂B与金属酸C与碱盐水酸、碱、盐、氧化物之间的反应不涉及化D与碱性氧化物盐水合价的变化E与盐复分解反应A与指示剂B与非金属碱C与酸D与酸性氧化物E与盐A与金属B与非金属盐C与酸D与碱E与盐酸性氧化物A与水A与水B与碱碱性氧化物B与酸酸酐C与碱性氧化物盐C与酸性氧化物盐各类物质性质的掌握方法A据分类记忆物质的基本性质B据化合价记忆物质的氧化还原性C特殊反应特殊记忆。此为高中化学物质性质的掌握方法。（更为本质的分析可以从能量驱动，分子结构等进行深入分析。）三、物质的量1、基本概念及其关系相对原子质量NMOLNAMVMCBARX12CMX（1）物质的量AMOUNTOFSUBSTANCE（IONIZATION离子化）总量物质（微粒）A物质所含微粒集体的多少B单位MOL使用时应用化学式写明粒子种类C对象构成物质的基本微粒或其特定组合DNA阿伏伽德罗常数规定12G12C中所含的碳原子数目。每MOL物质含有NA个微粒，NA6021023MOL1。E公式NN/NA（2）摩尔质量A定义单位物质的量的物质所具有的质量，单位GMOL1B含义1MOL或NA个微粒所具有的质量C规律摩尔质量在数值上等于该物质的式量1121212MMOLGXMCNCXXARAD公式MM/N（3）气体摩尔体积VM气体A定义一定温度和压强下，1MOL任何气体所占的体积叫气体的摩尔体积。B单位LMOL1C公式（气体）MVND标准状况STP0,1ATM/101KPA下，1MOL任何气体所占的体积约为224LMOL1影响物质体积大小的因素影响物质体积大小的因素包括构成物质的微粒数目N、大小D及微粒间的距离L。当微粒数目一定时，固体和液体的体积主要决定于D，而固、液体积通常与温度、压强无关，故不同的固体与液体的摩尔体积各不相同；对于气体而言，微粒数目一定时，其体积主要决定于L，温度与压强是影响气体分子间平均距离的主要因素，温度、压强一定时，则气体分子间的平均距离一定。故标准状况下，1MOL任何气体的体积都约是224L。PTKNV（4）物质的量浓度CBA定义以单位体积溶液里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫溶质B的物质的量浓度。从一定物质的量浓度溶液中取出任意体积的溶液，其物质的量浓度相同，但所含溶质的物质的量不同。B单位MOLL1C公式AQBVN（5）基本概念间的相互关系AQBMAVCVMNN气体（6）比例思想当量思想（当量指与特定或俗成的数值相当的量，相当于）如22GCO2在STP时的体积是多少解得VCO2112LLGCOV42LCOG422、两个气体定律（1）阿伏伽德罗定律（三同定一同）T、P同，V同则N同；V不同则N不同。推论（T、P同）2121N（2）克拉珀龙方程理想气体PVNRTR（气体常数）8314JMOL1K1压强体积物质的量温度MRTMV3、一个实验（定量实验）（1）实验目的配制一定体积的一定物质的量浓度的溶液（2）实验原理（分析天平电子天平）AQBVNCM（3）实验步骤及仪器A计算B称/量C溶解/稀释冷却D转移E洗涤F定容G摇匀容量瓶的结构特点刻度线、温度、容积、形状（4）误差分析（据实验原理分析）AQBVNC4、补充（1）相对密度（G）12ABMD如某气体相对氢气的相对密度为23，则该气体的相对分子质量为46（2）相对分子质量（G）（定义式）总总NMMR（3）范德华方程式（理想气体与真实气体的差别）RTBVAP25、有关计算（1）有关化学式的计算A43210NHOBH2SO42H1S4OC4NH33CH4H守恒DNH310E10Z（2）有关溶液的计算（难点）ABCD剂质MS1010液质WAQBVN）的单位（1GLMC（3）有关化学方程式的计算（比例思想和关系式）化学方程式计算的基本原则化学式子要配平，换算纯量代方程，左右单位要对应，上下单位必相同A过量计算基本B差量计算计算C关系式计算（守恒原则）质量守恒电量守恒类型D混合物计算差量计算寻找量差例题碳酸氢钠100G受热分解一段时间后质量减少了31G,求分解的碳酸氢钠的质量生成的碳酸钠的质量2NAHCO3NA2CO3CO2H2OM168G106G62GX84GY53G31G注意基本计算类型，确定解题规范CH44CUOCO22H2O4CUM1MOL224L64GNCH4VCH448G解得NCH40075MOLGCHNMOL8614（4）一种计算技巧十字交叉法双组分混合物的平均值问题1、将50的硫酸溶液AG与20的硫酸溶液BG混合，得到35的硫酸溶液，两种硫酸溶液的质量比是多少A50B20（AB）35A（5035）B（3520）3502BA50B2035352050352、标准状况下，224LCO、CO2的混合气体共40G，求CO与CO2的物质的量之比设CO、CO2的物质的量分别为XMOL、YMOLX28Y4440（XY）X28Y44041213练习1、已知NH4NO3含氮量为A，NH42SO4含氮量为B，二者的混合物含氮量C。则质量比为2、已知AR（B）108，求10B11B练习12011全国II卷12NA为阿伏伽德罗常数，下列叙述错误的是A18GH2O中含的质子数为10NAB12G金刚石含有的共价键数为4NAC46GNO2和N2O4混合气体中含有原子总数为3NAD1MOLNA与足量O2反应，生成NA2O和NA2O2的混合物，钠失去NA个电子2（2010四川理综卷）12标准状况下VL氨气溶解在1L水中（水的密度近似为1G/ML），所得溶液的密度为PG/ML,质量分数为，物质浓度为CMOL/L，则下列关系中不正确的是AB17240/24PVV17/0WCDC1000V/17V22400/W3（09年海南化学8）下列叙述正确的是（用NA代表阿伏加德罗常数的值）A24G金属镁变为镁离子时失去的电子数为01NAB1MOLHCL气体中的粒子数与05MO1/L盐酸中溶质粒子数相等C在标准状况下，224LCH4与18GH2O所含有的电子数均为10NADCO和N2为等电子体，224L的CO气体与LMOLN2所含电子数相等4（09年宁夏理综7）将224L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后，气体体积112L（体积均在相同条件下测定），则该氮氧化合物的化学式为ANO2BN2O2CN2ODN2O45（09年上海化学15）镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积（V）与时间（T）关系如右图。反应中镁和铝的A物质的量之比为32B质量之比为32C摩尔质量之比为23D反应速率之比为236（08年全国理综I11）某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HMX分子。在AGHMX中所含质子的物质的量是AANMMOLBA一NMOLAAMAACANMOLDA一NMMOLAAMAA7（08年海南化学3）在两个密闭容器中，分别充有质量相同的甲、乙两种气体，若两容器的温度和压强均相同，且甲的密度大于乙的密度，则下列说法正确的是A甲的分子数比乙的分子数多B甲的物质的量比乙的物质的量少C甲的摩尔体积比乙的摩尔体积小D甲的相对分子质量比乙的相对分子质量小8（08年上海化学8）在一定条件下，完全分解下列某化合物2G，产生氧气16G，此化合物是A1H216OB2H216OC1H218OD2H218O9（08年上海化学22）在石灰窑中烧制生石灰，1MOLCACO3完全分解所需要的能量，可燃烧0453MOL碳来提供。设空气中O2体积分数为021，N2为079，则石灰窑产生的气体中CO2的体积分数可能是A043B046C049D0521007年高考上海化学卷4下列有关物理量相应的单位表达错误的是A摩尔质量G/MOLB气体摩尔体积L/MOLC溶解度G/100GD密度G/CM31107年高考海南化学卷4下列叙述正确的是A一定温度、压强下，气体体积由其分子的大小决定B一定温度、压强下，气体体积由其物质的量的多少决定C气体摩尔体积是指1MOL任何气体所占的体积为224LD不同的气体，若体积不等，则它们所含的分子数一定不等1207年高考全国理综卷I9在三个密闭容器中分别充入NE、H2、O2三种气体，当它们的温度和密度都相同时，这三种气体的压强P从大到小的顺序是APNEPH2PO2BPO2PNEPH2CPH2PO2PNEDPH2PNEPO21307年高考理综宁夏卷12AG铁粉与含有H2SO4的CUSO4溶液完全反应后，得到AG铜，则参与反应的CUSO4与H2SO4的物质的量之比为A17B71C78D871407年高考海南化学卷12有BACL2和NACL的混合溶液AL，将它均分成两份。一份滴加稀硫酸，使BA2离子完全沉淀；另一份滴加AGNO3溶液，使CL离子完全沉淀。反应中消耗XMOLH2SO4、YMOLAGNO3。据此得知原混合溶液中的CNA/MOLL1为AY2X/ABYX/AC2Y2X/AD2Y4X/A15（09年上海化学30）臭氧层是地球生命的保护神，臭氧比氧气具有更强的氧化性。实验室可将氧气通过高压放电管来制取臭氧3O22O3放电（1）若在上述反应中有30的氧气转化为臭氧，所得混合气的平均摩尔质量为G/MOL（保留一位小数）。（2）将8L氧气通过放电管后，恢复到原状况，得到气体65L，其中臭氧为L。（3）实验室将氧气和臭氧的混合气体0896L（标准状况）通入盛有200G铜粉的反应器中，充分加热后，粉末的质量变为216G。则原混合气中臭氧的体积分数为。16（08上海化学30）生态农业涉及农家废料的综合利用，某肥料经发酵得到含CH4、CO2、氮气的混合气体。2016L（标准状况）该气体通过盛有红热CUO粉末的硬质玻璃管，发生的反应为CH44CUOCO22H2O4CU当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻48G。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水中，充分吸收，生成沉淀85G。（1）原混合气体中甲烷的物质的量是。（2）原混合气体中氮气的体积分数为多少（写出计算过程）答案1B2A3C4A5A6A7B8B9AB10C11B12D13B14D15（1）356（2）3（3）0516（1）0075MOL（2）556练习12011全国II卷13某含铬CR2O72废水用硫亚铁铵FESO4NH42SO46H2O处理，反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。该沉淀干燥后得到NMOLFEOFEYCRXO3。不考虑处理过程中的实际损耗，下列叙述错误的是A消耗硫酸亚铁铵的物质量为N2XMOLB处理废水中CR2O72的物质量为MOLNX2C反应中发生转移的电子数为3NXMOLD在FEOFEYCRXO3中3XY2（2011上海18）氧化还原反应中，水的作用可以是氧化剂、还原剂、既是氧化剂又是还原剂、既非氧化剂又非还原剂等。下列反应与BR2SO22H2OH2SO42HBR相比较，水的作用不相同的是A2NA2O22H2O4NAOHO2B4FEOH2O22H2O4FEOH3C2F22H2O4HFO2D2AL2NAOH2H2O2NAALO23H23（2010安徽卷）亚氨基锂（LI2NH）是一种安全性好的固体储氢材料，其储氢原理可表示为LI2NHH2LINH2LIH。下列有关说法正确的是ALI2NH中N的化合价是1B该反应中H2既是氧化剂又是还原剂CLI和H的离子半径相等D此法储氢和钢瓶储氢的原理相同4（09全国卷6）物质的量之比为25的锌与稀硝酸反应，若硝酸被还原的产物为N2O，反应结束后锌没有剩余，则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是A14B15C23D255（09全国卷13）含有AMOLFEBR2的溶液中，通入XMOLCL2。下列各项为通CL2过程中，溶液内发生反应的离子方程式，其中不正确的是AX04A，2FE2CL22FE32CLBX06A，2BRCL2BR22CLCXA，2FE22BR2CL2BR22FE34CLDX15A，2FE24BR3CL22BR22FE36CL6（09福建卷6）下列类型的反应，一定发生电子转移的是A化合反应B分解反应C置换反应D复分解反应7（09广东化学17）常温下，往H2O2溶液中滴加少量FESO4溶液，可发生如下两个反应2FE2H2O22H2FE32H2O2FE3H2O22FE2O22H下列说法正确的是AH2O2的氧化性比FE3强，其还原性比FE2弱B在H2O2分解过程中，溶液的PH逐渐下降C在H2O2分解过程中，FE2和FE3的总量保持不变DH2O2生产过程要严格避免混入FE28、（06全国理综）10、已知下列分子或离子在酸性条件下都能氧化KI，自身发生如下变化H2O2H2OIO3I2MNO4MN2HNO3NO如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是AH2O2BIO3CMNO4DHNO39、