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文档简介
1、无机化学知识要点第一章:物质及其变化1、理想气体状态方程式表达式:PV=nRT P: 气体压力,SI单位 PaV: 气体体积,SI单位m3n: 气体的物质的量,SI单位molT: 气体的热力学温度;SI单位KR: 摩尔气体常数,通过实验测得:8.314 J·mol-1·K-12、道尔顿气体分压定律:当体积一定时,混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。 P总 = PA + PB + PC理想气体状态方程同样适用于气体混合物。(1) 如混合气体中各气体物质的量之和为n总,温度T时混合气体总压为P总, 体积为V,则P总V=n总RT 如以ni表示混合气体中气体i的物质的量,Pi表
2、示其分压,V为混合气体体积,温度为T,则 PiV=niRT(2) 当组分气体的温度和压力与混合气体相同时,组分气体单独存在时所占有的体积称为分体积,混合气体的总体积等于各分体积之和V总 = VA + VB + VC且:PVi=niRT推导可得:Pi/P总 = Vi /V总例: 在27,101.3kPa下,取1.00L混合气体进行分析,各气体的体积分数为:CO 60.0%,H2 10.0%, 其它气体为30.0%。求混合气体中,(1) CO 和H2的分压;(2) CO 和H2的物质的量;解: (1). P(CO) = P总×= 101.3kPa×0.600 = 60.8 kP
3、a P(H2) = P总×= 101.3kPa×0.100 = 10.1 kPa(2). n(CO) = = = 2.40×10-2mol n(H2) = = = 4.00×10-3mol 3、 固体可分为晶体和非晶体两大类。与非晶体比较,晶体的特征:有一定的几何外形、有固定的熔点及各向异性。4、 质量守恒定律:参与化学反应前各种物质的总质量等于反应后全部生成物的总质量,这是化学反应的一个基本定律。5、 生成焓:在一定温度(通常选定298K)及标准压力下由元素的稳定单质生成单位物质的量的某化合物时的焓变。 石墨为碳的稳定单质。 所以:表示CO2生成热的反
4、应是 C (石墨) + O2(g) CO2(g); rHm = - 393.5 kJ·mol-1习题多选题指出下列方程式中何者是正确的 ( AC )Ap总V总 = n总RT B. piVi = niRT C. piV总 = niRT D. piVi = n总RT E. p总Vi = niRT名词解释:质量守恒定律参与化学反应前各种物质的总质量等于反应后全部生成物的总质量,这是化学反应的一个基本定律。第二章:化学反应速率和化学平衡1、影响反应速率的因素: 化学反应速率的大小首先决定于反应物的本性,此外,还受浓度、温度、催化剂等外界条件的影响。 增加浓度反应速率加快,其本质原因是增加活化
5、分子数 。 催化剂加快反应速度的本质原因是:改变反应历程,降低反应的活化能。2、 可逆反应的平衡常数表达式。 标准平衡常数也称为热力学平衡常数,以K 表示,它只是温度的函数。 标准平衡常数表达式是以配平后的化学计量数为指数的反应物的C/C(或P/P)的乘积除以生成物的C/C(或P/P)的乘积所得的商(对于溶液取C/C,对于气体取P/P)。反应式中若有纯固态、纯液态,它们的浓度在平衡常数表达式中不必列出。如 (1)2NO(g) + O2(g)2NO2(g) (2)Fe3O4(s) + 4H2(g)3Fe(s) + 4H2O(g) 在相同条件下,如有两个反应方程式相加(或相减)得到第三个反应方程式
6、,则第三个反应方程式的平衡常数为前两个反应方程式平衡常数之积(或商)。 例: H2(g) + S(s) H2S (g); K1 S(s) + O2(g) SO2(g); K2则反应: H2(g) + SO2(g) O2(g) + H2S (g)的平衡常数为 K1/K2 3、化学平衡的移动可逆反应在一定条件下达到平衡时,其特征是V正=V逆,反应系统中各组分的浓度(或分压)不再随时间而改变。当外界条件(如温度、压力、浓度等)发生改变,这种平衡状态就会被破坏,其结果必然是在新的条件下建立起新的平衡。(1) 浓度:增加反应物的浓度,反应向增加生成物的方向移动;增加生成物的浓度,反应向增加反应物的方向移
7、动;若将生成物从平衡系统中取出,平衡向右移动。(2) 压力:当V>0,即生成物分子数大于反应物分子数时,平衡向左移动。 当V<0,即生成物分子数小于反应物分子数时,平衡向右移动。 当V=0,即反应前后分子数相等时,平衡不移动。上述讨论可得出以下结论: 压力变化只对反应前后气体分子数有变化的反应平衡系统有影响;在恒温下增大压力,平衡向气体分子数减少的方向移动;减小压力,平衡向气体分子数增加的方向移动。(3)温度:对于放热反应(H<0),升高温度,会使平衡常数变小,平衡向左移动; 对于吸热反应(H>0),升高温度,会使平衡常数变大,平衡向右移动;(4) 催化剂:能降低反应的
8、活化能,加快反应速率,缩短达到平衡的时间,由于它以同样倍率加快正、逆反应速率,因此不会使平衡发生移动。 吕·查德里原理平衡移动原理:对于已达平衡的动态平衡系统,如以某种形式改变一个平衡系统的条件(如温度、压力、浓度等),平衡就会向着减弱这个改变的方向移动。 习题单选题:<1>. 为了提高CO在反应 CO + H2O(g) CO2 + H2 中的转化率,可以 ( B ) A增加CO的平衡浓度 B增加水蒸气的浓度 C按比例增加水蒸气和CO的浓度 D三种办法都行 <2>. 增加浓度反应速率加快,其本质原因是 ( B ) A增加活化分子的百分数 B增加活化分子数 C降
9、低活化能 D增加速率系数<3>. 可逆反应达到化学平衡后,各反应物浓度和生成物浓度 ( A )A. 不再随时间而发生改变 B. 均随时间而发生改变 C. 是否改变不确定 D. 反应物浓度改变,生成物浓度不改变<4>. 下列那些因素不影响化学平衡的移动 ( D ) A浓度 B.压力 C.温度 D.催化剂<5>. 当反应2A(g)+B(g) 4C(g)(放热反应),达到平衡时,若改变一个条件能使平衡向正反应方向移动的是 ( D ) A加压 B使用催化剂 C加热 D减少C的浓度<6>. 催化剂加快反应速度的本质原因是( C )A.催化剂参与化学反应 B
10、.改变了化学反应的方向C.降低了反应的活化能 D.提高了活化分子百分数<7>. 增加浓度反应速率加快,其本质原因是 ( B ) A升高活化能 B增加活化分子数 C降低活化能 D增加速率系数多选题<1> 温度升高导致化学反应速率明显增加的原因是( AD ) A分子碰撞次数增加B反应物压力增大 C. 活化能升高 D单位体积内活化分子百分数增加 E活化能降低 填空题<1> 对于C(s)+CO2(g) 2CO(g)反应在某一温度下,达到平衡,若增加体系的总压,平衡 朝 逆反应 方向移动,平衡常数(增大、减小、不变) 不变 。名词解释:吕·查德里原理 对于已
11、达平衡的动态平衡系统,如以某种形式改变一个平衡系统的条件(如温度、压力、浓度等),平衡就会向着减弱这个改变的方向移动。第3章 :电解质溶液和离子平衡1、 弱酸、弱碱的离解平衡 离解常数K表示弱电解质的离解程度,K越大,离解程度越大,该弱电解质相对较强。离解度、离解常数和浓度之间的关系: 对某一指定的弱电解质,因K一定,当浓度越稀时,离解度越大,该关系称为稀释定律。2、 同离子效应:在弱电解质溶液中,加人含有相同离子的易溶强电解质,使弱电解质离解度降低的现象叫做同离子效应。3、 缓冲溶液:能保持PH相对稳定的溶液称为缓冲溶液。缓冲溶液通常由弱酸及其盐或弱碱及其盐组成。缓冲溶液同时具有抵抗外来少量
12、酸或碱的作用,其抗酸、碱作用是由缓冲对的不同部分来担负的。 缓冲溶液的pH值是由缓冲溶液的组成 和组分浓度比决定的。缓冲溶液的缓冲范围一般为 PKa ± 1 或 PKb ± 1 、盐类的水解 影响水解平衡的因素:盐的本性、浓度、温度、酸碱度5、 酸碱质子理论:质子理论认为凡能给出质子的物质都是酸,凡能接受质子的物质都是碱。6、 沉淀和溶解平衡 难溶电解质溶度积常数表达式 对于相同类型的电解质,溶度积大的溶解度也大。因此,通过溶度积数据可以直接比较溶解度的大小。对于不同类型的电解质如AgCl和Ag2CrO4,前者溶度积大而溶解度反而小,因此不能通过溶度积的数据直接比较它们溶解
13、度的大小。7、溶度积规则 (1)当溶液中离子积Q > 溶度积KSP,溶液呈过饱和状态,有沉淀从溶液中析出,直到溶液呈饱和状态。 (2)当溶液中离子积Q < 溶度积KSP,溶液呈不饱和状态,无沉淀析出,若系统中原来有沉淀,则沉淀开始溶解,直到溶液饱和。(3)当溶液中离子积Q =溶度积KSP,溶液呈饱和状态,沉淀和溶解处于动态平衡。通常认为残留在溶液中的离子浓度小于 1×10-5 mol·L-1 时,沉淀就达完全,即该离子被认为已除尽。8、盐效应:由于加入易溶强电解质而使难溶电解质溶解度增大的效应称为盐效应。 在沉淀操作中利用同离子效应的同时也存在盐效应。故应注意所
14、加沉淀剂不要过量太多,否则由于盐效应反而会使溶解度增大。沉淀剂的用量一般以过量20%-50%为宜。9、分步沉淀:溶液中往往含有多种离子,随着沉淀剂的加入,各种沉淀会相继生成,这种现象称为分步沉淀。 当一种试剂能沉淀溶液中几种离子时,生成沉淀所需试剂离子浓度最小者首先沉淀,即离子积首先达到其溶度积的难溶物先沉淀。如果各离子沉淀所需试剂离子的浓度相差较大,借助分步沉淀就能达到分离的目的。10、 沉淀的溶解 有以下几个途径:转化成弱电解质、发生氧化-还原反应、生成难离解的配离子、转化为另一种沉淀再行溶解。 比如由于AgCl可溶于弱碱氨水,却不溶于强碱氢氧化钠是因为Ag+ 与NH3结合,生成了稳定的配
15、离子Ag(NH3)2+,从而大大降低了溶液中Ag+浓度,使Q<,沉淀溶解。习题:单选题:<1>. 向1L 0.1 mol·L-1的醋酸溶液中加入一些醋酸钠晶体,会使 ( C )A. 醋酸的离解常数增大 B. 醋酸的离解常数减小 C. 溶液的pH值增大 D. 溶液的pH值减小<2>. 有关缓冲溶液的描述中错误的是 ( D )A. 缓冲溶液的缓冲能力与弱酸及其盐的浓度有关 B. 缓冲溶液可由弱酸及其盐组成C. 缓冲溶液能保持溶液的pH值相对稳定 D. 缓冲溶液一定显碱性<3>. 欲使CaCO3在水溶液中的溶解度增大,可以采用的办法是 ( B )A
16、. 加入0.1 mol·L-1的Na2CO3 B. 升高溶液的pH值C. 加入0.1 mol·L-1的CaCl2 D. 降低溶液的pH值<4>. 向饱和AgCl溶液中加水,下列叙述正确的是 ( B )A. AgCl的溶解度增大 B. AgCl的溶解度、溶度积均不变 C. AgCl的溶度积增大 D. AgCl的溶解度、溶度积增大<5>. 按酸碱质子理论,在反应NH3 + H2O NH4+ + OH-中,属于酸的是( B )。 A. H2O和NH3 B. H2O和NH4+ C. H2O D. NH4+<6>. 室温下,某弱酸HB的Ka=1.0
17、×10-5。0.1 mol·L-1HB溶液的pH值是( B )。A. 2 B. 3 C. 5 D. 6<7>. 在NaCl饱和溶液中通入HCl(g)时,NaCl(s)能沉淀析出的原因是 (B ) A. HCl是强酸,任何强酸都导致沉淀 B. 共同离子Cl-使平衡移动,生成NaCl(s) C. 酸的存在降低了Ksp(NaCl)的数值 D. Ksp(NaCl)不受酸的影响,但增加Cl-离子浓度,能使Ksp(NaCl)减小<8>. AgCl溶度积为1.8×1010,在100 mL 0.01 mol·L-1的KCl溶液中,加入1 mL 0
18、.01 mol·L-1 AgNO3 溶液,下列说法正确的是: ( B ) A. 有AgCl沉淀析出 B. 无AgCl沉淀 C. 无法确定 D. 有沉淀,但不是AgCl<9>. 按酸碱质子理论,在水溶液中属于酸的物质是 ( C ) A. NaAc B. NaHCO3 C. NH4Cl D. NaCl<10>. 下列物质中,不属于共轭酸碱对的是 ( C )A. NH4+NH3 B. H3O+H2O C. H2PO4-PO43- D. HAcAc-<11>. 计算0.1 mol·L-1 Na2HPO4溶液H+的近似公式是 ( D ) A. B.
19、 C. D. <12>. 下列溶液能组成缓冲溶液的是 ( B ) AH2SO4-Na2SO4 BHAc-NaAc CHCl-NaOH DNH3-NaCl<13>. 已知Ag2CrO4在水溶液中溶解达到平衡时的溶解度为S mol·L-1,则其溶度积为 ( D ) A. S2 B. 2S2 C. S3 D. 4S3<14>. 设AgCl在纯水中、0.01mol·L-1CaCl2、0.01mol·L-1NaCl、0.05mol·L-1AgNO3的溶解度分别为S0、S1、S2、S3,这些数据之间的正确关系应是 ( B ) A.
20、 S0>S1>S2>S3 B. S0>S2>S1>S3 C. S0>S1=S2>S3 D. S0>S2>S3>S1<15>. 下列物质的水溶液一定显碱性的是 ( D ) A. 强酸强碱盐 B. 强酸弱碱盐 C. 弱酸弱碱盐 D. 强碱弱酸盐多选题<1>. 在HAc溶液中分别加入下列物质,可使其离解度减小的是 ( ABE )A. NaAc B. HCl C. NaOH D. 水 E. H2SO4<2>. 影响盐类水解平衡的因素有以下几个方面 ( ABCD )A. 盐的本性 B. 浓度 C. 温度
21、 D. 溶液的酸碱度 E. 压力填空题<1>. 一般情况下,溶度积 大 的沉淀容易转化为溶度积 小 的沉淀,两者的溶度积相差越大,转化的越完全。<2>. 缓冲系的缓冲范围是 PKa ± 1 或 PKb ± 1 。<3>. 同离子效应使难溶电解质的溶解度 减小 。 <4>. AB2与AB型的溶度积都为Ksp,在它们的饱和水溶液中溶解度大的为 AB 型。<5>. 根据酸碱质子理论,CO32-,NH4+属于酸的是 NH4+ ,属于碱的是 CO32- 。 <6>. 缓冲溶液的pH值是由_ 缓冲溶液的组成 和组分
22、浓度比 _决定的。<7>. H2PO4-的共轭碱是_HPO42-_,共轭酸是H3PO4_ 。 <8>. 当被沉淀离子浓度小于或等于 1×10-5 mol·L-1时,认为该离子沉淀完全了。<9>. Mg(OH)2与Fe(OH)2的溶度积分别为5.61×10-12和4.87×10-17,在它们的饱和水溶液中, Fe2+比Mg2+ 小 。判断题<1>. 酸性水溶液中不含OH-碱,性水溶液中不含H+。 ( × ) <2>. 弱电解质的解离度随电解质浓度的降低而增大。 ( )<3>.
23、 任何一个可逆的化学反应,当达到平衡时各反应物和生成物的浓度相等。 ( × )<4>. 多元弱酸在水中的离解是分步的。 ( )<5>. 在常温下,Ag2CrO4和BaCrO4的溶度积分别为2.0×10-12和1.6×10-10,前者小于后者,因此,Ag2CrO4 要比BaCrO4难溶于水。 <6>. 溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。 ( × ) <7>. 对于共轭酸碱对,酸的酸性越强,其相应的共轭碱的碱性就越弱。 ( ) <8>. 盐效应与同离子效应对沉淀溶解度的影响
24、相同。 ( × )名称解释<1>. 盐效应: 由于加入易溶强电解质而使难溶电解质溶解度增大的效应称为盐效应。<2>. 同离子效应:在弱电解质溶液中,加人含有相同离子的易溶强电解质,使弱电解质离解度降低的现象叫做同离子效应。<3>. 分步沉淀:溶液中往往含有多种离子,随着沉淀剂的加入,各种沉淀会相继生成,这种现象称为分步沉淀。<4>. 缓冲溶液:能保持PH相对稳定的溶液称为缓冲溶液。简答题:<1>相同温度下,将HAc的解离度从大到小排列。 a. 0.1mol /L HAc溶液 b. 0.1mol /L HAc溶液加少量NaCl
25、c. 0.1mol /L HAc溶液加少量NaAc d. 0.05 mol /L HAc溶液加少量NaCl答:a>b>d>c<2>. 如何用溶度积规则来判断沉淀的生成和溶解。答:(1)当溶液中离子积Q > 溶度积KSP,溶液呈过饱和状态,有沉淀从溶液中析出,直到溶液呈饱和状态。 (2)当溶液中离子积Q < 溶度积KSP,溶液呈不饱和状态,无沉淀析出,若系统中原来有沉淀,则沉淀开始溶解,直到溶液饱和。(3)当溶液中离子积Q =溶度积KSP,溶液呈饱和状态,沉淀和溶解处于动态平衡。 <3>. 请解释AgCl可溶于弱碱氨水,却不溶于强碱氢氧化钠答
26、:因为Ag+ 与NH3结合,生成了稳定的配离子Ag(NH3)2+,从而大大降低了溶液中Ag+浓度,使Q<,沉淀溶解。计算题:<1>. 工业上分析水中的Cl-含量,常用AgNO3作滴定剂,K2CrO4作指示剂。在水样中逐滴加人AgNO3时,有白色AgCl沉淀析出。继续滴加AgNO3,当开始出现砖红色Ag2CrO4时,即为滴定的终点。(1) 试解释为什么AgCl 比Ag2CrO4先沉淀;(2) 假定开始时水样中C(Cl-) = 7.1× 10-3 mol/L,C(CrO42-) = 5.0× 10-3 mol/L,计算当Ag2CrO4开始沉淀时,水样中的Cl-
27、是否已沉淀完全? 已知:KSP(AgCl) = 1.8 × 10-10 KSP(Ag2CrO4) = 1.1 × 10-12 提示:(1) 欲使沉淀生成,溶液中离子积应大于溶度积 设生成AgCl和Ag2CrO4 沉淀所需的最低Ag+浓度分别为C1和C2 AgCl和Ag2CrO4 的沉淀- 溶解平衡式为AgCl(s) Ag+ + Cl- , Ag2CrO4(s) 2Ag+ + CrO42-C1´ = KSP(AgCl)/C(Cl-)= 1.8 × 10-10 / 7.1× 10-3 = 2.5× 10-8 C1 = 2.5×
28、10-8 mol·L-1 C2 = 1.5× 10-5 C2 = 1.5× 10-5 mol·L-1 从计算得知,沉淀Cl-所需Ag+最低浓度比沉淀CrO42-小得多,故加入AgNO3时,AgCl先沉淀。 (2) 当Ag2CrO4开始沉淀时,溶液中Cl- 浓度为 C(Cl-)´ = KSP(AgCl)/C(Ag+)= 1.8 × 10-10 /( 1.5× 10-5 )= 1.2× 10-5C(Cl-) = 1.2× 10-5 mol·L-1 Cl- 浓度接近1× 10-5 mol
29、183;L-1,故Ag2CrO4 开始沉淀时,可认为Cl-已基本沉淀完全。<2>. 已知25时,K(HAc) = 1.75 × 10-5 。计算该温度下0.10 mol·L-1 的HAc溶液中H+、Ac-离子的浓度以及溶液的PH,并计算该浓度下HAc离解度。 提示:HAc的解离平衡式为: HAc H+ + Ac- 起始浓度C0/ mol·L-1 0.10 0 0 平衡浓度C/ mol·L-1 0.10 x x x = = = 1.75 × 10-5 因K(HAc)很小,可近似地认为0.10-x 0.10 =1.3× 10-
30、3 C(H+) = C(Ac-) = 1.3× 10-3 mol·L-1 PH = - lgC (H+)= - lg1.3× 10-3 = 2.89 = (1.3× 10-3/0.10)× 100% = 1.3%<3>. 已知某溶液中含有0.10 mol·L-1 Ni2+和0.10 mol·L-1 Fe3+,试问能否通过控制PH的方法达到分离二者的目的。 已知:KSP Ni(OH)2 = 2.0 × 10-15 KSP (Fe(OH)3 = 4 × 10-33 提示: 欲使Ni2+沉淀所需OH
31、-的最低浓度为 C1(OH-) = = =1.4× 10-7 C1 (OH) = 1.4× 10-7 mol·L-1 PH = 7.2 欲使Fe3+沉淀所需OH-的最低浓度为 C2(OH-) = = = 7.4× 10-13 C2(OH-)= 7.4× 10-13 mol·L-1 PH = 1.87 可见当混合溶液中加入OH-时,Fe3+首先沉淀。 设当Fe3+的浓度降为1.0× 10-5 mol·L-1时,它已被沉淀完全,此时溶液的OH-浓度为 C3(OH-) = = = 1.6× 10-11 C3(O
32、H-)= 1.6× 10-11 mol·L-1 PH =3.20 PH=3.20时,Ni(OH)2还未沉淀。因此只要控制3.2<PH<7.2,就能使二者达到分离。第四章:氧化和还原1、氧化还原反应 在氧化还原反应中,失电子的过程称为氧化,失去电子的物质为还原剂;得到电子的过程称为还原,得电子的物质为氧化剂。氧化与还原必然同时发生。 每个氧化还原反应可表示为两个半反应。每个半反应中包括着同一种元素的两种不同氧化态物种,如Fe2+和Fe;Cu2+和Cu,它们被称为氧化还原点对。电对中氧化值较大的为氧化型,氧化值较小的为还原型。2、 离子-电子法配平化学反应方程式的基
33、本原则 (1)反应中氧化剂得到的电子总数,必须等于还原剂失去的电子总数。 (2) 根据质量守恒定律,方程式两边各种元素的原子总数必定相等。同时,方程式左右两边的离子电荷总数也应相等。3、 原电池 在原电池中,给出电子的电极称为负极,发生氧化反应;接受电子的电极称为正极,发生还原反应。习题单选题<1>. 下列各半反应中发生还原过程的是 ( B ) A. FeFe2+ B. Co3+Co2+ C. NONO3- D. H2O2O2<2>. 在半电池Cu | Cu2+溶液中,加入氨水,可使ECu | Cu2+的值 ( B ) A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 等于零
34、<3>. 已知EMn2+ / Mn = 1.029V,EFe3+ / Fe2+= 0.771V,EI2 / I- = 0.535V,判断氧化剂强弱的顺序是 ( A ) A. Mn2+ > Fe3+ > I2 B. I2 > Fe3+ > Mn2+ C. Fe3+ > Mn2+ > I2 D. I2 > Mn2+ > Fe3+ 多选题<1>. 下列各半反应中,发生还原过程的是 ( BE ) A. Fe Fe2+ B. Co3+ Co2+ C. NO NO3- D. H2O2 O2 E. Ag+ Ag 填空题 <1>
35、;. 原电池中,发生还原反应的电极为 正 极,发生氧化反应的电极为 负 极。<2>. 单质中元素原子的氧化数为 0 ,氧在H2O2和BaO2中的氧化数为 -1 。第5章 、原子结构域元素周期律1、 原子核外电子的运动状态 (1)波函数与原子轨道:波函数是量子力学描述核外电子运动状态的数学函数式,波函数称为原子轨道函数或简称原子轨函、原子轨道,但此处的原子轨道绝无宏观物体固定轨道的含义,它只是反映了核外电子运动状态表现出的波动性和统计性规律,表示电子在空间各点出现的概率。(2) 四个量子数 主量子数n:其取值为从1开始的正整数(1,2,3,4,5,6.)。主量子数表示电子离核的平均距
36、离,n越大,电子离核平均距离越远。电子离核越近,其能量越低。n是决定电子能量的主要量子数。n值又代表电子层数,不同的电子层用不同的符合表示:K,L,M,N,O,P. 角量子数l:是用来描述不同亚层的量子数,l的取值受n的制约,可以取从0到n-1的正整数。每个l值代表一个亚层,亚层用光谱符合s,p,d,f表示。同一亚层中,随着l数值的增大,原子轨道能量也依次升高。 磁量子数m:是用来描述原子轨道在空间的伸展方向的。磁量子数的取值受角量子数的制约。当角量子数为l时,m的取值可以从+l到-l并包括0在内的整数,即m = 0, ±1,±2,.,±l。每个取值表示亚层中的一
37、个有一定空间伸展方向的轨道。因此,一个亚层中m有几个数值,该亚层中就有几个伸展方向不同的轨道。 用n,l,m三个量子数即可决定一个特定原子轨道的大小、形状和伸展方向。 自旋量子数ms:是描述电子自旋运动的量子数,取值是+1/2和-1/2,符合用和表示,由于自旋量子数只有两个取值,因此每个原子轨道最多容纳2个电子。 2、 原子中电子的排布 (1)基态原子中电子的排布原理 能量最低原理:原子核外电子的排布遵循能量最低原理,随着原子序数的递增,电子总是优先进入能量最低的能级。 泡利不相容原理:泡利提出:在同一原子中,不可能有四个量子数完全相同的2个电子。换句话说,在同一轨道上最多只能容纳2个自旋方向
38、相反的 电子 洪德原理:在同一亚层的等价轨道上,电子将尽可能占据不同的轨道,且自旋方向相同。习题单选题<1>. 决定原子轨道的量子数是 ( A ) A. n, l, m B. m, ms C. n, l, ms D. n, l<2>. 在n = 5的电子层中,能容纳的电子数是 ( A ) A. 50 B. 30 C. 25 D. 15<3>. 下列各组量子数中(n , l , m , ms)合理的一组是 ( C )A.(2 , 1, -1, 0) B.(3 , 1, 2 , +1/2) C.(3, 2, 0, -1/2) D.(2, 0, 1 , +1/2)
39、多选题<1>. 基态原子中电子的排布原理包括 ( ABC ) A. 能量最低原理 B. 泡利不相容原理 C.洪德原理 D. 平衡移动原理 E. 黑斯定律<2>. 关于原子轨道的下述观点,正确的是 ( BCE ) A原子轨道是电子运动的轨道; B. 某一原子轨道是电子的一种空间运动状态,即波函数;C原子轨道表示电子在空间各点出现的概率;D. 原子轨道表示电子在空间各点出现的概率密度;E. 原子轨道反应了核外电子运动状态表现出的波动性和统计规律;<3>. 同一原子中,可能存在下列量子数的两个电子 ( C ) A. (1,1,0,+)和(1,0,0,-) B. (
40、2,0,1,+)和(2,0,0,-) C. (3,2,0,-)和(3,2,1,-) D. (1,0,0,-)和(1,0,0,-)名词解释<1>. 泡利不相容原理:泡利提出:在同一原子中,不可能有四个量子数完全相同的2个电子。换句话说,在同一轨道上最多只能容纳2个自旋方向相反的电子<2>. 洪德原理: 在同一亚层的等价轨道上,电子将尽可能占据不同的轨道,且自旋方向相同。第六章、分子结构与晶体结构1、共价键:两个原子由于共用电子对吸引两个相同的原子核而结合在一起,电子成对并共用之后,每个原子都达到稳定的8电子结构。这种通过共用电子对形成的键叫做共价键。一般来说,电负性相差不
41、大的元素原子之间常形成共价键。(1)价键理论的要点:电子配对原理:两个键合原子互相接近时,各提供1个自旋方向相反的电子彼此配对,形成共价键,故价键理论又称为电子配对法。最大重叠原理:成键电子的原子轨道重叠越多,则两核间的电子概率密度越大,形成的共价键越牢固。(2)共价键的特征:饱和性和方向性(3)键参数:键长、键能、键角 2、杂化轨道理论与分子几何构型 (1)SP杂化:同一个原子的1个S轨道和1个P轨道之间进行的杂化,形成2个等价的SP杂化轨道。两个轨道在一直线上,杂化轨道间的夹角是1800.如HgCl2分子的几何构型为直线型。 (2)SP2杂化: 同一个原子的1个S轨道和2个P轨道之间进行的
42、杂化,形成3个等价的SP3轨道,分子几何构型是平面三角形,键角为1200. 如BF3分子。 (3)SP3杂化:同一个原子的1个S轨道和3个P轨道之间进行的杂化,形成4个等价的SP3轨道,分子几何构型是正四面体形,键角为109.50. CH4分子的几何构型:C原子的价层电子为2S22P2,只有两个未成对电子。成键过程中,经过激发,成为2S12Px12Py12Pz1,同时发生杂化,组成4个新的等价的SP3杂化轨道,4个杂化轨道的大头指向正四面体的4个顶点,杂化轨道间的夹角为109.5°,4个H原子的S轨道以“头顶头”方式与4个杂化轨道形成4个键。所以,CH4分子为正四面体,C原子位于其中
43、心。3、分子间力与分子晶体 (1)分子的极性:对于双原子分子来说,分子的极性与化学键的极性一致。对于多原子分子来说,分子有无极性,由分子的组成和结构而定。 (2)分子间力:包括色散力、诱导力和取向力,通称为范德华力。习题单选题:<1>. 每个氨分子中1个氮原子只能与3个氢原子结合,这是 ( D )A. 由N和H原子的半径比决定的 B. 由N和H原子的非金属性决定的 C. 由N和H原子电子总数决定的 D. 共价键的饱和性和方向性决定的<2>. 下列各组物质之间,能形成氢键的是 ( D )A. HCl和H2O B. CH4和HCl C. N2和H2O D. HF和H2O多选
44、题<1>. 下列说法那些是不正确的 ( ABCDE ) A. SP3杂化轨道是指1S轨道与3P轨道混合而成的轨道 B. 极性键组成极性分子,非极性键组成非极性分子 C. Hg原子在基态时,最外层2个6s电子已成对,所以不能形成共价键。 D. 所有AB3型分子的偶极矩都不为零,故都是极性分子。 E. 原子晶体中只有共价键,故凡是以共价键结合的物质一定都形成原子晶体;<2>. 下列分子中的共价键为极性共价键的是 ( ABE ) A. HCl B. NH3 C. H2 D. N2 E. H2S<3>. 分子间力包括哪几种 ( ABC ) A. 色散力 B. 诱导力
45、 C. 取向力 D. 共价力 E. 弹力<4>. 下列属于非极性分子的是 ( AC ) A. CO2 B. H2O C. CH4 D. SO2 E. NH3填空题<1>. 原子间通过共用电子对而形成的化学键称为 共价键 。<2>. 成键时有一个原子提供共用电子对,一个原子提供空轨道形成的共价键称为 配位键 。简答题:<1>试用杂化轨道理论说明CH4分子的几何构型 答:C原子的价层电子为2S22P2,只有两个未成对电子。成键过程中,经过激发,成为2S12Px12Py12Pz1,同时发生杂化,组成4个新的等价的SP3杂化轨道,4个杂化轨道的大头指向正四面体的4个顶
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