无机化学内容提要(上下册)

1、 无机化学学习基本要求无机化学学习基本要求第一章第一章 原子结构于元素周期系原子结构于元素周期系 氢原子结构（核外电子运动）的量子力学模型氢原子结构（核外电子运动）的量子力学模型了解微观粒子的波粒二象性了解微观粒子的波粒二象性量子力学用四个量子数描述电子的运动状态量子力学用四个量子数描述电子的运动状态1、要求将课后布置的作业订正好，搞懂、要求将课后布置的作业订正好，搞懂 2、掌握教材上的基本要求，课上讲的书中没、掌握教材上的基本要求，课上讲的书中没有的可以不进行复习。有的可以不进行复习。1. 主量子数主量子数 n 意义：意义： 表示原子的大小表示原子的大小, 核外电子核外电子离核的远近和电子能

2、量的高低。离核的远近和电子能量的高低。 主量子数主量子数n：是决定电子层数的，是决定电子层数的，n值相同的电子在一个电子层。值相同的电子在一个电子层。 n的取值范围：的取值范围：n = 1、2、3、4n （正整数）（正整数） 2. 角量子数角量子数 l 意义意义: 决定了原子轨道的形状。决定了原子轨道的形状。 l取值范围：对于给定的取值范围：对于给定的n值，值，l只能取小只能取小于于n的整数值。的整数值。 l = 0，1，2，3 (n-1) ，共，共n个取值。个取值。 光谱学上常用下列符号代表角量子数光谱学上常用下列符号代表角量子数l： 角量子数角量子数l ： 0 1 2 3 4 光谱符号光谱

3、符号 ： s p d f g 3. 磁量子数磁量子数m 磁量子数磁量子数m的取值与角量子数的取值与角量子数l有关，对于给有关，对于给定的定的l值，有（值，有（2l+1）个）个m的取值，即：的取值，即： 取值：取值：m = 0，1，2，3， l，共共(2l+1)个值。个值。 意义意义: 对于形状一定的轨道对于形状一定的轨道( l 相同电子轨道相同电子轨道), m 决定其空间取向。决定其空间取向。 l = 1, 有三种空间取向有三种空间取向 (能量相同能量相同, 三重简并三重简并)。 简并轨道简并轨道: 能量相同的原子轨道，称为简并轨能量相同的原子轨道，称为简并轨道道4.自旋量子数自旋量子数 ms

4、ms=1/2例例 ：用四个量子数描述：用四个量子数描述N原子原子2s2p上的上的5个电个电子的运动状态子的运动状态 。 n l m ms2s 2 0 0 1/2 2 0 0 1/2 2p 2 1 0 1/2 2 1 1 /2 2 1 1 1/2 d电子云图电子云图 f电子云图电子云图基态原子电子组态（电子排布）基态原子电子组态（电子排布） 排布的三原则排布的三原则 1) 能量最低原理能量最低原理 2) Pauli(保利保利)不相容原理不相容原理 3) Hunt( 3) Hunt(洪特洪特) )规则规则原子轨道排布原理：原子轨道排布原理：元素周期系元素周期系1. 元素的分区和族元素的分区和族 2

5、. 原子的电子层结构与元素的分区原子的电子层结构与元素的分区3. 原子的电子层结构与周期的关系原子的电子层结构与周期的关系4.4.原子的电子层结构和元素周期系原子的电子层结构和元素周期系5.5.原子的电子层结构与族的关系原子的电子层结构与族的关系 掌握掌握36号以前以及主族元素的电子结号以前以及主族元素的电子结构与周期等的关系，做出相应的判断。构与周期等的关系，做出相应的判断。元素基本性质的周期性元素基本性质的周期性一一. .原子半径变化基本规律原子半径变化基本规律二二. .电离能的变化规律和特例电离能的变化规律和特例（N, PN, P等）等） 三三. .电子亲合能电子亲合能E E的变化规律和

6、特例（的变化规律和特例（F F小？小？）四四. .电负性电负性五五. .镧系收缩造成的后果，如一些元素的分离镧系收缩造成的后果，如一些元素的分离 的困难。的困难。第二章第二章 分子结构分子结构 价层电子对互斥理论判断简单分子结构：价层电子对互斥理论判断简单分子结构： 杂化轨道理论：解释简单分子和一些配杂化轨道理论：解释简单分子和一些配合物中的中心原子的杂化情况和空间构型合物中的中心原子的杂化情况和空间构型 ： 分子轨道理论：电子在分子轨道中的填分子轨道理论：电子在分子轨道中的填充情况充情况 。如：。如：O2 F2 N2及以前的分子：及以前的分子： 会计算键级和比较稳定性会计算键级和比较稳定性,

7、键长等的大小。键长等的大小。 N2 分子轨道图分子轨道图分子轨道能级图分子轨道能级图为为 B 图图键级键级 = ( 6 0 ) / 2 = 3 ，三三 键键 一个一个 键，两个键，两个 键键 2p2p *2xp *2zp *2yp 2 yp 2 zp 2xp1s1s 1s *1s2s 2s 2s *2sAO MO AO或简写成或简写成 ： Be 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 2 yp 2 zp 2xp分子轨道式分子轨道式 ( 1s ) 2 ( *1s ) 2 ( 2s ) 2 ( *2s ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 2 yp 2 zp 2xp问题：问题：N2 + 分子

8、轨道电子排布式如何？分子轨道电子排布式如何？并比较并比较N2 + 、N2其稳定性。键级？其稳定性。键级？O2 分子轨道图分子轨道图分子轨道能级图为分子轨道能级图为 A 图图每个每个 3 电子电子 键的键级为键的键级为 1/2 。键级键级 = ( 6 2 ) / 2 = 2 一个一个 键键 两个两个 3 电子电子 键键 双键双键2p2p2s 2s 2s *2s 1s *1s MO 1s 1sAOAO *2xp *2zp *2yp 2 yp 2 zp 2xp分子轨道式：分子轨道式：( 1s ) 2 ( *1s ) 2 ( 2s ) 2 ( *2s ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( )

9、 1 ( ) 1 2xp 2 yp 2 zp *2yp *2zp或简写成或简写成 ： Be 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 2 ( ) 1 ( ) 1 2xp 2 yp 2 zp *2yp *2zp分子间作用力分子间作用力范德华力范德华力 取向力取向力: 指极性分子间的作用力指极性分子间的作用力 诱导力诱导力: 极性分子极性分子 - 非极性分子之间非极性分子之间 极性分子极性分子 - 极性分子之间极性分子之间 色散力色散力: 非极性分子非极性分子 - 非极性分子之间非极性分子之间 极性分子极性分子 - 非极性分子之间非极性分子之间 极性分子极性分子 - 极性分子之间极性分子之间 键能小，只

10、有几个至几十个键能小，只有几个至几十个kJmol-1，比化学键小比化学键小1-2个数量级。个数量级。氢键氢键的形成。的形成。第三章第三章 晶体结构晶体结构1、离子的电子层结构类型：、离子的电子层结构类型：（1）2电子构型：电子构型： Li+ 、Be2+ （2）8电子构型：电子构型： Na+ 、Ca2+ (3)18电子构型：电子构型： Zn2+ 、Hg2+ 、 Cu+ 、 Ag+ （4）（）（18+2）电子构型：）电子构型： Pb2+ 、 Sn2+ （5）9-17电子构型：电子构型： Fe2+ 、 Cr3+ 、 Mn2+2、离子型晶体的晶格能（点阵能）、离子型晶体的晶格能（点阵能） 掌握利用波恩

11、掌握利用波恩-哈伯循环球解相关的参数哈伯循环球解相关的参数Na(s) + 1/2Cl2 NaCl(s)fHm0 = - 411kJ mol-1Cl(g)Cl -(g)H40H20H10Na(g)Na(g)+H30+H50 会用离子晶体的离子极化理论解释会用离子晶体的离子极化理论解释一些现象。一些现象。 如：如：ZnI2，CdI2，HgI2 从左到右，熔点从左到右，熔点和溶解度和溶解度依次降低依次降低 。（这时需考虑。（这时需考虑Hg离子离子的变形性的变形性）。）。 反极化作用：说明盐类分解的温度差异反极化作用：说明盐类分解的温度差异问题。问题。 如稳定性：如稳定性：HNO3 LiNO3 0 或

12、或 rGm 0 或或 rG 0 G(T) = H TS， 会会求算反应逆转的温度求算反应逆转的温度 298 K时时rGm 的计算方法：的计算方法：rGm f Gm(生成物生成物) f Gm(反应物反应物) rGm rHm - 298rSm范特霍夫等温方程范特霍夫等温方程 焓、熵和自由能等计算公式汇集：焓、熵和自由能等计算公式汇集：化学反应化学反应 ：m A + n B x C + y D rHm fHm ,(生成物生成物) - fHm ,(反应物反应物) x fHm ,c + y fHm ,d - m fHm ,a + n fHm ,brG m f G m (生成物) - fG m (反应物)

13、 rS m f S m (生成物) - f S m (反应物) rGm（T） = rHm - TrSmrGm（T） rH m - T rS m 常用常用第六章第六章 化学平衡化学平衡 书写平衡常数关系式的规则书写平衡常数关系式的规则（1）K的表示式与要表达的方程式相一致。的表示式与要表达的方程式相一致。 （2）有固体或纯液体参加的化学反应，其浓）有固体或纯液体参加的化学反应，其浓度不写在关系式中。度不写在关系式中。（3）在稀的水溶液中，如水参加反应，则水）在稀的水溶液中，如水参加反应，则水的浓度不必写在关系式中，的浓度不必写在关系式中，（4）平衡常数是温度的函数。温度不变，平）平衡常数是温度的

14、函数。温度不变，平衡常数不变。衡常数不变。（5）多重平衡规则的应用或称偶联反应）多重平衡规则的应用或称偶联反应的平衡常数的应用（重要）的平衡常数的应用（重要）标准平衡常数（标准平衡常数（K） 标准平衡常数是将平衡浓度或平衡分压标准平衡常数是将平衡浓度或平衡分压分别除以各自标准态的数值为基础（即得平分别除以各自标准态的数值为基础（即得平衡时的相对浓度或相对分压）求得的平衡常衡时的相对浓度或相对分压）求得的平衡常数。数。相对的意义是：对于标准态数值的倍数。相对的意义是：对于标准态数值的倍数。 掌握化学平衡常数的意义及转化率的计掌握化学平衡常数的意义及转化率的计算方法。算方法。反应商的定义：反应商的

15、定义： Jc 或或JpJc 与与 Kc的关系的关系 G= RTlnJ/K（范特霍夫等温方程式）（范特霍夫等温方程式） Jc Kc 则反应向逆方向进行。则反应向逆方向进行。 Jc Kc 则反应达到平衡状态，即反应则反应达到平衡状态，即反应进行到最大限度。进行到最大限度。 转化率转化率 （某物的消耗量（某物的消耗量/初始值）初始值）100% 重点掌握化学平衡的移动的有关计算重点掌握化学平衡的移动的有关计算 这些方法适用于一切平衡。将这些计算这些方法适用于一切平衡。将这些计算方法迁移到酸碱平衡、氧化还原平衡、沉淀方法迁移到酸碱平衡、氧化还原平衡、沉淀溶解平衡、配位平衡就形成了一系列的化学溶解平衡、配

16、位平衡就形成了一系列的化学平衡的计算问题。平衡的计算问题。温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响第七章第七章 化学动力学化学动力学基础基础 了解了解反应速率的理论：反应速率的理论： 碰撞理论碰撞理论 过渡态理论过渡态理论 速度方程和速度常数：速度方程和速度常数： 由质量作用定律（只适用于基元反应）由质量作用定律（只适用于基元反应）直接写出速率方程直接写出速率方程一般的化学反应而言：一般的化学反应而言：BAckc 掌握如何根据实验数掌握如何根据实验数据求其速率方程的方法据求其速率方程的方法? 反应级数与反应分子数（只适于基反应级数与反应分子数（只适于基元反应）的概念元反应）的概念)exp(RT

17、EaAk温度对反应速率（阿伦尼乌斯公式）温度对反应速率（阿伦尼乌斯公式）ARTEaklnln1ARTEaklg30. 2lg1aERTkAe)(ln211212TTTTREakk反应历程反应历程 其反应速度主要决定于速度最慢的基元其反应速度主要决定于速度最慢的基元反应反应（称决定步骤）（称决定步骤） 反应历程的理论研究：反应历程的理论研究：了解了解平衡假设和平衡假设和稳态假设的思想。稳态假设的思想。 催化剂作用的原理：催化剂作用的原理：参与了化学变化过参与了化学变化过程，改变了原来反应的途径，降低了活化能，程，改变了原来反应的途径，降低了活化能，增大了活化分子分数，反应速率显著增大。增大了活化

18、分子分数，反应速率显著增大。 第八章第八章 水溶液（不做要求）水溶液（不做要求） 第九章第九章 酸碱平衡酸碱平衡 1、 酸碱质子理论（共轭酸碱的概念）酸碱质子理论（共轭酸碱的概念） HA H+ + A- （共轭）酸（共轭）酸 共轭碱共轭碱 关系：关系： KaKb=Kw即Ka和Kb成反比关系，所以，弱酸的酸性越强(Ka越大)，则其共轭碱的碱性越弱(Kb越小)。2、 酸碱盐溶液中的电离平衡酸碱盐溶液中的电离平衡 HAc H+ + Ac-Ka=H+Ac-/HAcKa称为弱酸的电离平衡常数，简称为酸常数称为弱酸的电离平衡常数，简称为酸常数 电离度电离度（解离度） 电离程度的大小 =(已电离的浓度已电离

19、的浓度/弱电解质的初始浓度弱电解质的初始浓度)100对于一元弱酸：对于一元弱酸：酸cK aH公式成立的条件：公式成立的条件： 5或或c酸酸/Ka500、水溶液化学平衡的计算（、水溶液化学平衡的计算（重点部分重点部分）同离子效应同离子效应缓冲溶液的计算：缓冲溶液的计算：x =-Ka +2Ka2 + 4KaCH+ = KaCC不满足：不满足： Ksp 时，平衡左移，生成沉淀；时，平衡左移，生成沉淀； J Ksp 时，平衡右移，沉淀溶解；时，平衡右移，沉淀溶解； J = Ksp 时，沉淀溶解处于平衡状态时，沉淀溶解处于平衡状态例题：例题： 在在0.20L的的 0.50molL-1 MgCl2溶液中溶

20、液中加入等体积的加入等体积的 0.10molL-1的氨的氨 水溶液，问有水溶液，问有无无Mg(OH)2沉淀生成？为了不使沉淀生成？为了不使 Mg(OH)2沉沉淀析出，至少应加入多少克淀析出，至少应加入多少克NH4Cl(s)？ (设加设加入入NH4Cl(s)后体积不变后体积不变) 这是课堂上讲过的一个例题。这里的这是课堂上讲过的一个例题。这里的OH- 的浓度时由氨的碱式电离提供的，很易的浓度时由氨的碱式电离提供的，很易求的。特别要掌握后一步的求解平衡常数的求的。特别要掌握后一步的求解平衡常数的方法，多个平衡组合的耦合平衡常数的求法。方法，多个平衡组合的耦合平衡常数的求法。)aq(SH)aq(Cd

21、Cl (aq)Cl4)aq(2HCdS(s)224(aq)Cl(aq)Ag(NH (aq)2NHAgCl(s)233fa2a1sp2a22a124fsp42224)SH()SH() CdCl() CdS( )Cl()H()SH() CdCl(KKKKKKKKccccKfspKKKc(Cd2+) c(S2)c(Cd2+) c(S2)再比如：再比如：(aq)AgI (aq)IAgI(s)2第十一章第十一章 电化学基础（电化学基础（重点重点）氧化还原反应的配平：氧化还原反应的配平：氧化值氧化值(数数)法：法：离子离子 电子法：电子法： 酸性介质：酸性介质： 多多n个个O 加加2n个个H+，另一边，另

22、一边加加n个个H2O 碱性介质：多碱性介质：多n个个O 加加n个个H2O，另一，另一边加边加2n个个OH- 总之，在碱性介质中，可以在半反应的两总之，在碱性介质中，可以在半反应的两边只能出现边只能出现H2O或或OH-；在酸性介质中可以；在酸性介质中可以在半反应的两边只能出现在半反应的两边只能出现H2O或或H+。即酸介。即酸介质中不能出现质中不能出现OH-，反之，亦然。，反之，亦然。几个重要的公式：几个重要的公式：能斯特（能斯特（Nernst）方程式：）方程式：非标准态的电动势非标准态的电动势标准电标准电动势动势非标准态的电极电势非标准态的电极电势标准电极电势标准电极电势059.0lgnK 基本

23、要求基本要求（重点内容重点内容）1）判断氧化剂、还原剂的相对强弱）判断氧化剂、还原剂的相对强弱2）判断氧化还原反应进行的方向）判断氧化还原反应进行的方向 E 0 反应正向自发进行反应正向自发进行 E 0 反应逆向自发进行反应逆向自发进行3）确定氧化还原反应进行的限度）确定氧化还原反应进行的限度4）元素电势图元素电势图（拉提摩图）（拉提摩图）5）判断）判断歧化反应歧化反应进行的方向和进行的方向和K值。值。6）由已知的计算未知电对的电极电势）由已知的计算未知电对的电极电势7）氧化还原对角线关系。（不要与元素性质）氧化还原对角线关系。（不要与元素性质的对角线关系混淆）。的对角线关系混淆）。解：解：

24、Ag+ + Cl + Ag = AgCl + Ag 负极：负极： Ag Cl + e = Ag + Cl (氧化作用氧化作用) 正极：正极： Ag+ + e = Ag (还原作用还原作用) lgK = 0.5773/0.059 = 9.75 K = 5.62 109Ksp = 1/K = 1.78 10 10 059. 0lgnK 例例11-10求反应求反应 Ag+ + Cl = AgCl(s) 的的K及及Ksp2223. 07996. 0AgAgClAgAg 把非氧化还原反应设计成原电池进行平衡常数把非氧化还原反应设计成原电池进行平衡常数的计算的计算AgCl + 2NH3 Ag(NH3)2+

25、 + Cl-6 - 2x600 xxK=Ag(NH3)2+Cl-NH32Ag+Ag+=Ag(NH3)2+NH32Ag+Ag+Cl-=K稳 Ksp 由两个平衡组成的耦合平衡的求法：用由两个平衡组成的耦合平衡的求法：用多重平衡规则，或采取直接写出，然后分子多重平衡规则，或采取直接写出，然后分子分母同城一个浓度。分母同城一个浓度。第十二章第十二章 配位平衡配位平衡 配合物的稳定常数及其相关的计算配合物的稳定常数及其相关的计算 例： 欲使欲使0.10mmol的的AgI完全溶解生成完全溶解生成Ag(NH3)2+,最少需要最少需要1.0L氨水的浓度是多少氨水的浓度是多少？改用？改用1.0LKCN溶液时，浓

26、度为多少？溶液时，浓度为多少？ 解：解： Ag+ + 2NH3 = Ag(NH3)2+平衡浓度平衡浓度 x 0.3+2x 0.1-x 将数据代入平衡常数表达式将数据代入平衡常数表达式 解方程求出：解方程求出： x=9.910-8即为即为c(Ag+) c (Ag(NH3)2+) =0.1mol.L-1 c(NH3) = 0.3mol.L-1 掌握这种解题的思路和方法。掌握这种解题的思路和方法。第十三章第十三章 氢和稀有气体氢和稀有气体 本章不做要求本章不做要求 第十四章第十四章 卤素卤素F2及化合物的特殊性：及化合物的特殊性： F-F键长特短，但键能却反常地弱，而键长特短，但键能却反常地弱，而F

27、与其它原子形成的键强度大。与其它原子形成的键强度大。 F2的活泼性最强，氧化性强。的活泼性最强，氧化性强。 F的电子亲合能异常地比的电子亲合能异常地比Cl小。小。 F的电负性最大。的电负性最大。HF弱酸性的原因？弱酸性的原因？卤素的歧化反应卤素的歧化反应（元素电势图及相关计算（元素电势图及相关计算）ClO3- ClO2- ClO- 1/2Cl2 Cl-0.350.5660.401.3580.470.89HIOHBrOHClOR-OH的应用：的应用：酸性：酸性：HClOHClO2HClO3HClO4 会判断歧化反应的发生，计算氧化还原会判断歧化反应的发生，计算氧化还原反应的平衡常数，电动势，自由

28、能变等问题反应的平衡常数，电动势，自由能变等问题 第十五章第十五章 氧族元素氧族元素 硫的化合物为重点，注意氧的特殊性硫的化合物为重点，注意氧的特殊性 模仿卤素的通性，学习元素电子亲合能模仿卤素的通性，学习元素电子亲合能、键能、氧化性等方面的变化规律，类比记、键能、氧化性等方面的变化规律，类比记忆。忆。 H2O2的性质（弱酸性、氧化性、发生过的性质（弱酸性、氧化性、发生过氧链的转移反应、还原性）：氧链的转移反应、还原性）： 过氧离子、超氧离子和氧（过氧离子、超氧离子和氧（O O2 22-2-，O O2 2- -，O O2 2等等）的分子轨道表示式，判断其稳定性、键）的分子轨道表示式，判断其稳定

29、性、键级的大小、磁性等问题。级的大小、磁性等问题。 O O2 22-2-： KK（2s）2（2s*）2（2p）2（2p）4（2p*）4键级为键级为1，抗磁性物质。，抗磁性物质。O2- ：分子轨道式（：分子轨道式（17个电子）：个电子）： KK（ 2s ）2（2s*）2（2p）2（2p）4（2p*）3 极化理论：极化理论： (3)(2)(1)比较：半径小、极化强的分解温比较：半径小、极化强的分解温度低，故度低，故(1)(2)(3) (2)(4)比较：外层电子多的极化强，温度比较：外层电子多的极化强，温度低故低故 (4)(2) （8电子构型与电子构型与18电子构型）电子构型） (5)(6)比较比较

30、 ：价态高，极化强，温度低：价态高，极化强，温度低故故 (6)ClO3-IO3-rZ阳离子半径阳离子电荷离子势鲍林鲍林(Pauling,L.)规则：K1105N-7 N为非羟基氧原子数为非羟基氧原子数NKl:K2:K31:10-5:10-10,或或pKa的差值为的差值为5p区元素性质的特征区元素性质的特征第二周期元素具有反常性第二周期元素具有反常性第四第四周期元素表现出异样性周期元素表现出异样性(d区插入区插入)最后三个元素性质缓慢地递变最后三个元素性质缓慢地递变主族元素氢化物沸点对比主族元素氢化物沸点对比-200-200-150-150-100-100-50-500 05050100100150150周周 期期 （从第二周期至第六周期）（从第二周期至第六周期）沸点 / 摄 氏 度沸点 / 摄 氏 度AH4AH4AH3AH3H2AH2AHAHA第二十二章第二十二章 ds区金属区金属 Cu（）与Cu（），Hg（）与Hg（）之