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1、普通化学,第一节、物质的结构与物质的状态 一.原子结构 1.核外电子的运动特性 核外电子的运动具有波粒二象性。电子具有粒子性，因为电子具有质量和动量。电子的衍射试验，证明微观粒子的波动性，且电子等微观粒子波是一种具有统计性的几率（概率）波。 2.核外电子的运动规律的描述 在量子化学中用波函数和电子云来描述核外电子的运动状态。 (1)波函数：用空间坐标来描写波的数学函数式。以 (x,y,z)或 (r, , )表示。 一个确定的波函数，称为一个原子轨道。 表征原子中电子的一种运动状态. 波函数的表达式，由n,l,m量子数决定。,(2)量子数: 1）主量子数n：n=1,2,3, 意义：表示电子离核的

2、远近和电子能量的高低。 n越大,表示电子能量越高。 n = 1，2，3，4, ， 对应于电子层K，L，M，N, 由于n的取值不连续，因此核外电子的能量也是不连续的，量子化的。,2)角量子数: =0,1,2n-1(n个),意义：确定原子轨道的形状； = 0, 1, 2, 3 s, p, d, f 球形 纺锤形 梅花形 复杂 代表亚层；对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。,P轨道角度分布图,d轨道角度分布图,3）磁量子数m: m=0 ,1,2，共 (2+1)个, 意义： 确定原子轨道的空间取向； 同一个亚层的轨道，称为等价轨道。 = 0， m=0， S轨道空间取向为1； =1, m=0 ,

3、1， P轨道空间取向为3， P轨道有3个等价轨道； =2 m=0 ,1,2 , d轨道空间取向为5， d轨道有5个等价轨道。 ,s轨道有1个等价轨道，表示为： p轨道有3个等价轨道，表示为： d轨道有5个等价轨道，表示为：,一个原子轨道：指n、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数。 （n,m） 例如：(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。 n、m取值合理才能确定一个存在的波函数，亦即确定电子运动的一个轨道。,n=1(1个), =0,m=0, (1,0,0) n=2（4个）, = n=3(9个), = n=4(16个) 波函数数目n2,n、m的取值与波函数关系：,在一个确定的原子轨道中，电子

4、自身还有两种不同的运动状态，这由第四个量子数mS确定. 4)自旋量子数ms= 代表电子自身两种不同的运动状态。 可用 表示自旋平行,表示自旋反平行. n, ,m, ms四个量子数确定电子的一个完整的运动状态,表示： （n,m, ms ） 例：( 1, 0, 0, + ), ( 1, 0, 0, - ),46、按近代量子力学的观点，核外电子的运动特征为（） A、具有波粒二象性； B、由2表示电子在核外出现的概率； C、原子轨道的能量呈连续变化； D、电子运动的轨迹可用图像来表示。 答：A,7.3d轨道的磁量子数m的合理值是： （A）1、2、3 （B）0、1、2 （C）3 （D）0、1、2 答:D

5、 分析：3d轨道，n=3，=2 ，根据量子数的取值规律，m=0、1、2，故D正确。,例题: 7.对原子中的电子来说，下列成套的量子数中不可能存在的是_。 A.(2,1,1,-1/2) B.(2,1,-1,+1/2) C.(2,0,0,-1/2) D.(2,0,-1,+1/2) 9.下列量子数的组合中，哪一个是不合理的_。 A. n=2,=2,m=1 B. n=2, =1,m=0 C. n=3, =2,m=1 D. n=3, =0,m=0 19.量子力学中的一个原子轨道是指_。 A.与波尔理论相同的原子轨道 B.n具有一定数值时的一个波函数 C.n、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数 D.

6、 、m二种量子数都具有一定数值时的一个波函数,12.某元素最外层原子轨道4S上有一个电子,其四个量子数表达式正确的是_. A.(4.0,1,+1/2) B.(4,1，0,-1/2) C.(4.0,0,+1/2) D.(4，1,1,-1/2) 24.表示3d的诸量子数为：_ A.n=3 =1 m=+1 mS=-1/2 B.n=3 =2 m=+1 mS=+1/2 C.n=3 =0 m=+1 mS=-1/2 D.n=3 =3 m=+1 mS=+1/2 11p2波函数角度分布形状为: A.双球形 B.球形 C.四瓣梅花形 D.橄榄形,题6. 问：在某个多电子原子中，分别可用下列各组量子数表示相关电子的

7、运动状态，其中能量最高的电子是: A.2，0，0， B.2，1，0， C. 3，2，0， D.3，1，0,(2)几率密度与电子云 1)几率密度：表示电子在核外空间某单位体积内出现的几率（概率）大小。 电子的几率密度等于2 。 3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子的几率密度(2)分布规律的图形。 黑点密的地方，电子出现的几率密度较大，单位体积内电子出现的机会多。 氢原子1s电子云（二维投影）,电子云的角度分布图,原子轨道角度分布图与电子云角度分布图的区别 (1)原子轨道角度分布图比电子云角度分布图 “胖” 些 (1)原子轨道角度分布图有“” “” ,电子云角度分布图无“” “”,3.原子

8、核外电子分布 （1）多电子原子轨道的能级 1）角量子数相同时，n越大，能量越高 E1s E2s E3s E4s 2）主量子数n相同时， 越大，能量越高 E3s E3p E3d 3)当主量子数n和角量子数都不同时，可能发生能级交错的现象。 E4s HClHBrHI极性分子 多原子分子:分子是否极性不仅取决于键的极性,而且取决于分子的空间构型(结构对称的为非极性分子) 如： CH4, CCl4,CO2,CS2非极性分子,3.杂化轨道理论和分子空间构型 杂化轨道理论要点: (1）电子在成键原子的作用下，进行激发； (2)能级相近的原子轨道互相杂化; (3)几个轨道参加杂化,形成几个杂化轨道； (4)

9、成键能力更强。,图5.18 sp杂化轨道,分子空间构型: 直线型，键角180 例如： HgCl2、BeCl2分子。,1)sp杂化:,附图5.15 sp2杂化轨道,2) sp2杂化:,如:BX3,H2C=CH2,BCl3和CH2CH2的空间构型,附图5.16 sp3杂化轨道,3)等性sp3杂化:,sp3杂化轨道成键特征：键角为10928 ，分子空间构型: 正四面体。,例如： CH4,CX4,甲烷的空间构型,4)sp3不等性杂化,7N 2s22p3,8O 2s22p4,NH3空间构型:三角锥型; H2O空间构型:“V”型,不等性杂化：各个杂化轨道所含成分不完全相同。,42,下列分子属于极性分子的是

10、( ) A、O2；B、CO2； C、BF3；D、C2H3F。 答:D 分析: O2为同元素组成的非极性分子, CO2 、 BF3由于结构完全对称分子也为非极性的， C2H3F由于F的参与，使结构不完全对称，分子是极性的。,3.下列分子中,键角最大的是: （A）NH3 （B）H2S （C）BeCl2 （D）CCl4 答:C 分析：BeCl2 分子空间构型为直线型，键角180，CCl4分子空间构型为正四面体,NH3分子空间构型为三角锥形, H2S为“V”字型，键角均小于180。,2、用杂化轨道理论推测下列分子空间构型，其中为平面三角形的是（ ） A、NF3 B、AsH3 C、BF3 D、SbH3

11、5.下列分子中其中心原子采用SP3不等性杂化的是 。 A.BeCl2 B.BCl3 C.PH3 D.CCl4 15.下列分子中，偶极距不为零的是。 AH2O BH2 CCO2 DO2,22. 下列哪些叙述是正确的_。 A.多原子分子中，键的极性越强，分子的极性越强; B.具有极性共价键的分子，一定是极性分子; C.非极性分子中的化学键，一定是非极性共价键; D.分子中的键是非极性键，分子一定是非极性分子. 题20、在OF2分子中,氧原子成键的杂化轨道是下列中哪种杂化轨道: A. sp杂化 B. sp2杂化 C. sp3杂化 D. sp3不等性杂化,题35. 问：下列分子属于极性分子的是: A.

12、BeH2 B.CH3Cl C.SIF4 D.BBr3 题36. 问：下列物质分子中化学键有极性，分子也有极性的是： A.CC14 B.CO C.BeC12 D.N2,四.分子间力与氢键 1.分子间力 （1）色散力：瞬时偶极和瞬时偶极之间产生的吸引力。 瞬时偶极：由于分子在某瞬间正负电荷中心不重合所产生的一种偶极。 分子与极性分子间的力 色散力普遍存在于一切分子之间。 （2）诱导力：由固有偶极和诱导偶极之间所产生的吸引力。 诱导偶极：由于分子受外界电场包括极性分子固有偶极场的影响所产生的一种偶极。 诱导力存在于极性分子与非极性分子之间 ； 极性分子与极性分子之间 。,（3）取向力：由固有偶极之间

13、所产生的吸引力。 诱导力只存在于极性分子与极性分子之间 非极性分子与非极性分子间之间：只有色散力； 非极性分子与极性分子之间：具有色散力和诱导力； 极性分子与极性分子之间：具有色散力、诱导力和取向力。,分子间力 (范德华力):色散力、诱导力和取向力的总称。 其中色散力最普遍，也最重要。 分子间力比一般化学键弱得多，没有方向性和饱和性。 同类型分子中，色散力与摩尔质量成正比， 故可近似认为分子间力与摩尔质量成正比。,例题: 2.下列各物质分子间只存在色散力的是 . . H20 . NH3 . SiH4 .HCl 6.HCl分子间的力有_。 A. 色散力 B.色散力、诱导力、取向力 C.诱导力、取

14、向力 D.色散力、诱导力 10.下列分子中,分子间作用力最大的是_。 A.F2 B.Cl2 C.Br2 D.I2,2.氢键：氢原子除能和电负性较大的X原子（如：F、O、N）形成强的极性共价键外，还能吸引另一个电负性较大的Y原子（如：F、O、N）中的孤电子云对形成氢键。 XHY X、Y: 电负性较大的原子如(F、O、N),分子中含有FH键、OH键或NH键的分子能形成氢键。如: HF、H2O、NH3、无机含氧酸(HNO3、H2SO4、H3BO3等) 、有机羧酸（COOH）、醇(OH)、胺(NH2)、蛋白质等分子之间都存在氢键。 而乙醛（CH3 CHO）和丙酮（CH3COCH3）等醛、酮、醚分子之间

15、则不能形成氢键。但与水分子之间能形成氢键。,129.下类物质存在氢键的是: (A)HBr (B)H2SO4 (C)C2H8 (D)CHCl3 1.下列物质中，含有氢键的是 _。 . H2S . NH3 . HCHO . C6H6 4.在下列物质中含有氢键的是_ C _。 A.HCl B.H2S C.CH3CH2OH D.CH3OCH3 6.下列含氢化合物中,不存在氢键的化合物有_. .C2H5OH . C3H8 . NH3 .H3BO3,3.分子间力对物质性质的影响 物质的熔点和沸点：同类型的单质和化合物，其熔点和沸点一般随摩尔质量的增加而增大。但含有氢键的物质比不含氢键的物质熔点和沸点要高。

16、例如， HF、 HCl、 HBr、 HI 沸点（。）：、 85 、57、 36 HF分子间存在氢键，其熔点和沸点比同类型的氢化物要高，出现反常现象。,物质的溶解性：“（极性）相似者相溶” 即极性溶质易溶于极性溶剂；非极性（或弱极性）溶质易溶于非极性（或弱极性）溶剂。溶质和溶剂的极性越相近，越易互溶。例如，碘易溶于苯或四氯化碳，而难溶于水.,14.下列物质熔点最高的是_。 ACF4 BCCl4 CCBr4 DCI4 51H2O的沸点是100，H2Se的沸点是-42，这种反常现象主要是由下述哪种原因引起的？ _。 .分子间力 .共价键 .离子键 .氢键,五、晶体结构和性质 (一)晶体结构与性质 1

17、.离子晶体 （1） 晶格结点上的微粒正、负离子。 （2） 微粒间作用力离子键。离子键键能随离子电荷的增多和半径的减少而增强。 （3） 晶体中不存在独立的简单分子。例如NaCl晶体,表示Na+:Cl=1:1。 （4） 晶体的特性熔点高、硬度大；延展性差；一般易溶于极性溶剂；熔融态或水溶液均易导电。 在相同类型的典型离子晶体中，离子的电荷越多，半径越小，晶体的熔点越高，硬度越大。,例1： 例2：,离子半径与电荷的规律如下： 在同一周期:自左而右随着正离子电荷数的增多，离子半径逐渐减少, 如， NaMg2;KCa2Sc3 在同一族:自上而下离子半经逐渐增大。 如，IBrClF 同一元素:随着正离子电

18、荷数的增多，离子半经减少。 如 Fe2Fe3,2.原子晶体. (1)晶格结点上的微粒原子。 （2）微粒间作用力共价键。 （3）晶体中不存在独立的简单分子。例如方石英（SiO2）晶体,表示Si:O=1:2。 （4）晶体的特性熔点高、硬度大；延展性差；一般溶剂中不溶；是电的绝缘体或半导体。 常见的原子晶体:金刚石（C）和可作半导体材料的单晶硅（Si）、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、以及碳化硅(SiC)和方石英(SiO2)。,3.分子晶体 (1)晶格结点上的微粒极性分子或非极性分子。 （2）微粒间作用力分子间力（还有氢键）。在同类型的分子中，分子间力随分子量的增大而增大,熔点和硬度也随之增大. （

19、3）晶体中存在独立的简单分子。例如CO2晶体,表示一个分子。 (4）晶体的特性熔点抵、硬度小；延展性差；其溶解性遵循“相似者相溶”。(有的易溶于有机溶剂),4金属晶体 (1)晶格结点上的微粒原子或正离子。 （2）微粒间作用力金属键。 金属原子价电子数越多,半径越小,金属键越强. （3）晶体中不存在独立的简单分子。 （4）晶体的特性是电和热的良导体，熔点较高、硬度较大；优良的变形性和金属光泽。,(二)过渡型的晶体 1.链状结构晶体 如石棉 链与链之间的作用力:弱的静电引力; 链内的作用力:强的共价键。有纤维性。 2.层状结构晶体 如石墨 层与层之间的作用力:大键; 层内的作用力:SP2SP2键。

20、 是热和电的良导体,可作润滑剂。,8.下列氧化物中,熔点最高的是_。 A.MgO B.CaO C.SrO D.SO2 7.下列物质中，熔点由低到高排列的顺序应该是： A.NH3PH3SiO2CaO B.PH3NH3SiO2CaO .NH3 CaO PH3 SiO2 D. PH3NH3 CaF2 MgF2 B.MgF2 CaF2 SrF2 BaF2 C.SrF2 CaF2 BaF2 MgF2 D.CaF2 MgF2 SrF2 BaF2,四.气体定律 1.理想气体状态方程 : PV=nRT P压力（Pa）; V体积（m3）; T绝对温度（K）； n摩尔数（mol）; R气体常数 R8.314JK-

21、1mol-1,当n一定时:P、V、T变则有 n,T一定时: P1V1P2V2 n,P一定时， T ，P一定时， ,2.分压定律 分压：气体混合物中每一种气体的压力，等于该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。 道尔顿分压定律: 适于各组分互不反应的理想气体。 气体混合物总压力等于混合物中各组分气体分压的总和。 P总PAPB,混合气体中某组分气体的分压，等于总压力乘该组分气体的摩尔分数。 分压定律可用来计算混合气体中组份气体的分压,34.将0.125 dm3压力为6.08104Pa的气体A与0.15 dm3压力为8.11104Pa的气体B,在等温下混合在0.5 dm3的真空容器中,混合后

22、的总压力为: A.1.42105Pa ;B.3.95104Pa C.1.4atm ; D.3.9atm 混合后: PA=6.08104Pa0.125/0.5=1.52104Pa, PB=8.110.15/0.5=2.43104Pa, 混合后的总压力为: P=PA+PB=1.52104Pa+2.43104Pa=3.95104Pa,第三节、周期系 元素周期表是元素周期系的体现，元素周期表由周期 和族组成。 1.每周期元素的数目相应能级组所能容纳的最多电子数,元素周期表,2.元素在周期表中的位置和原子结构的关系 (1)周期数电子层数 如: 34号元素：外层电子分布式 4s24p4,第4周期 (2)族

23、数： 主族和IB，IIB的族号最外层电子数 IA: ns1 A: ns2 A A : ns2nP15 IB: （n1）d10 ns1 B : （n1）d10 ns2, IIIBVIIB族的族数 （n1）d ns 电子 数； IIIBVIIB: （n1）d15 ns2 VIII族（n1）d ns电子 数8 10 （n1）d6 ns2;（n1）d7 ns2;（n1）d8 ns2 零族的最外层电子数2或8,周期表与价电子结构的关系,3元素在周期表中的分区,镧系、锕系元素为 f 区,例1 有一元素在周期表中属于第4周期第VI主族，试写出该元素原子的电子分布式和外层电子分布式。 解： 根据该元素在周期表

24、中的位置可直接写出该元素的外层电子分布式： 4s24p4（第4周期第6主族） 再根据外层电子分布式推出完整的电子分布式： 1s22s22p63s23p63d104s24p4 例2. 已知锝的外层电子分布式4d55s2,指出该元素在周期表中所属的周期数和族数。 解： 周期数5，（层数5） 族数VIIB族，（5s电子4d电子数257）,5.47号元素Ag的基态价层电子结构为4d104S1,它在周期表中的位置为: （A）ds区 （B）s区 （C）d区 （D）p区 答:A 分析：Ag元素为IB元素，属于ds区。 29.ds区元素包括_。 A. 锕系元素 B.非金属元素 C. BB元素 D.B、B元素,

25、例3. 试分别指出例1中34号元素和例2中锝元素在周期表中所属的分区。 解：34号元素：外层电子分布式 4s24p4, 属p区。 锝元素：外层电子分布式 4d55s2, 属d区。 30.某元素原子的价电子层构型为s2p2，则此元素应是：。 A.位于第五周期 B.位于第六周期 C.位于S区 D.位于p区,题75. 问：已知某元素+3价离子的电子分布式为1s22s22p63s23p63d5，该元素在周期表中属于哪一周期、哪一族? A.五、VB B.六、B C.四、 D.三、VA 31.某元素位于第五周期IVB族，则此元素。 A. 原子的价层电子构型为5s25p2 B. 原子的价层电子构型为4d25

26、s2 C. 原子的价层电子构型为4s24p2 D. 原子的价层电子构型为5d26s2,4、元素性质的周期性递变 （1）原子半径: 1）同一周期：从左右,原子半径逐渐减少，非金属性增强. 2）同一族： 从上下，原子半径逐渐增大，金属性增强 副族元素略有增加，但不明显。,例题,133. 某元素的最高氧化值为+6, 其氧化物的水化物为强酸,而原子半径是同族中最小的,该元素是: (A)Mn (B)Cr (C)Mo (D)S,（2）电离能（I） 元素的第一电离能（I1） :基态的气态原子失去一个电子形成1价气态离子时所吸收的能量。 X(气)e=X(气)。 数值越大,原子越难失去电子; 数值越小,原子越易

27、失去电子。规律： 同一周期： 从左右,电离能依次增大； 同一族： 从上下，电离能依次减少。,(3)电子亲合能（Y）: 基态的气态原子获得一个电子形成1价气态离子时所放出的能量。 X(气)e=X(气)。 用于衡量单个原子获得电子的难易程度。 电子亲合能越大,原子越容易获得电子;元素非金属性越强。,(4)元素电负性（X）：原子在分子中吸引电子的能力。 电负性越大，吸电子能力越强，元素的非金属性越强； 电负性越小，元素的金属性越强。 规律： 同一周期： 从左右,主族元素电负性依次增大； 同一族： 从上下，主族元素电负性依次减少。 副族元素规律性较差。 金属元素的电负性值2.0(除铂系和金), 非金属元素的电负性值2.0(除Si外)。,45、下列各系列中，按电离能增加的顺序排列的是（） A、Li、Na、K；B、B、Be、Li； C、O、F、Ne