《无机化学习题》(张祖德)简介

1、绪 论 Introduction我的宗旨：To our students, whose enthusiasm and curiosity have often inspired us, and whose questions and suggestions have sometimes taught us.一、Chemistry the Central Science Chemistry has often been called the central science, because a basic knowledge of chemistry is essential for the s

2、tudy of biology, physics, geology, ecology and many other subjects. 1二十世纪，特别是二十世纪后期，化学有了突飞猛进的发展。 (1) 冠醚（crown ether）的发现（The discovery of crown ether）：第一个冠醚的发现纯属偶然。工业化学家（杜邦公司）C. J. Pedersen要从一种单基保护邻苯二酚（1）与二氯二乙醚（2）制备双苯酚（3）：当用了稍微不纯的化合物(1)(含有一些未经保护的酚)，还得到了非常少的（0.4%）六醚(4)（二苯并（18）冠醚-6）KMnO4可溶于其中，呈紫红色，他又合成

3、了它们可以用来识别碱金属离子，从而开创了超分子化学（super molecular chemistry）的先河。Pedersen获得了1989年的Nobel chemistry prize. (2) N5 阳离子的首次露面（the discovery of the pentanitrogen ion）：在无水HF中，-78下，由N2F2与AsF5反应：N2F2 + AsF5 N2FAsF6，将N2FAsF6与HN3（叠氮酸）反应：N2FAsF6 + HN3 N5AsF6 + HF。科学家惊讶的是N5居然能存在，当然N5比O2的氧化性更强：N5 + e (5/2) N2，N5与水或有机物可发生爆

4、炸反应。科学家正在试图制备纯氮原子的化合物N5N3，即：N5AsF6 + HN3 N5N3 + AsF5 + HF这样，就首次合成出同种元素组成的不仅是单质，N5N3可以是离子化合物，但至今还未实现这一反应。 (3) 1999年Science杂志上报导二氧化碳原子晶体的发现（the atonic crystal of cavbon dioxide）美国Lawrence Livemore 国家实验室(LLNL)科学家将CO2转化为具有类似SiO2的原子晶体：在-40，将液态CO2装入高压容器中，用Nb : YbLiF4激光器加热到1800K和40GPa高压，CO2在微米级的红宝石基片上(或者铂薄

5、膜上)，形成类似SiO2的原子晶体。 Chemistry is an experiment science. Most discoveries in chemistry are made in laboratory.诺贝尔物理学奖得主，美籍华裔科学家朱棣文博士在北京出席”2000年国际拉曼光谱会议“之后，在上海交大，作了题为“斯坦福大学BIO-X研究实例分析”的专题报告，广泛深入地论述了生物与物理的统一，生物与其它学科融合发展的历史和现状，以及斯坦福大学等世界著名高等学府在BIO-X研究领域的最新研究方向与未来的应用前景，并回答了部分学生和教师的提问：问：“您认为在未来的生物科学方面，最有可能

6、的突破点在哪里？”朱：在交叉科学方面，那些在各自领域最优秀的科学家，用他们最新的技术共同完成的交叉课题。问：“您得了诺贝尔奖以后，仍在研究领域非常活跃，您是怎么样保持研究激情的？”朱：对我来讲，最有兴趣的事就是在实验室里做实验。在实验室，不断通过探索，将自已想知而未知的问题找到答案，就能使自己的学术思想保持年轻。二、怎样上无机化学课？怎样学好无机化学课？ 1无机化学课程的安排（The schedule of inorganic chemistry course）：在无机化学习题中已列出二十章：第一章 气体、液体和溶液的性质第二章 化学热力学基础及化学平衡第三章 化学动力学基础第四章 电离平衡第

7、五章 沉淀反应第六章 氧化-还原反应、电化学第七章 原子结构和元素周期表第八章 化学键和分子、晶体结构第九章 稀有气体第十章 碱金属和碱土金属第十一章 卤素第十二章 氧族元素第十三章 氮族元素第十四章 碳族元素第十五章 硼族元素第十六章 配位化合物第十七章 铜、锌分族第十八章 过渡元素（I）第十九章 过渡元素（II）第二十章 镧系、锕系元素和核化学 2无机化学与其它学科的关系。无机化学为什么要放在第一学期上？ （The relationship of inorganic chemistry and other subjects） (1) Analytical Chemistry (2) Phy

8、sical Chemistry (3) Structural Chemistry Inorganic Chemistry (4) Coordination Chemistry 都有密切关系无机化学是基础，是学习其它各科的基础，是提高学生化学素质的第一步 (5) Organic Chemistry (6) Rare Earth Chemistry (7) Biochemistry 3怎样学好无机化学这门课程（How do you study this course to get well ?）： 从无机化学的内容来看，分成三大类： (1) Chemical principles，(2) Chem

9、ical theories， (3) Elemental chemistry(1)和(2)归属于Theoretical Chemistry，(3)归属于Descriptive Chemistry。我们既不能忽视理论化学，更不能忽视描述化学，这两个方面都要重视。因为在现阶段化学仍然是一门实验科学，各种化学理论的基础仍然是长期以来的大量实践。美国加州大学Mahan教授认为：“目前有一种倾向，即在大学一年级化学课程中逐渐增加化学基本概念、原子、分子的电子结构等，而往往去掉一些描述性化学，但我认为，如果学生和教师忽视了物质的性质是推动化学发展的一种基本动力的事实，那将是一种错误。”总得来说，学好化学要

10、用科学方法，要付出辛勤的劳动。对化学原理：弄清定义，基本公式，多做练习，熟练运用；对化学理论：发展历史，物理概念，物理图像，抽象思维；对元素化学：反复记忆，反复对比，不断总结，理论解释。 4教学参考书：无机化学上、下册（武大、北师大、大连理工大学）普通化学原理 北大 Principles of Modern Chemistry 5th edition David W. Oxtoby Basic Inorganic Chemistry 3rd edition, Cotton Descriptive Inorganic Chemistry 2nd edition, Geoff Rayner-Can

11、ham Concepts and Models of Inorganic Chemistry 3rd edition, B. E. Douglas General and Inorganic Chemistry 2nd edition, N.S. Akhmetov Chemistry the Central Science 8th edition, T. L. Brown Chemistry L.&P.Pauling. The Nature of Chemical Bond L. Pauling 5关于作业问题：为什么要编写无机化学习题？因为几乎所有教科书后面的习题都已有习题集形式出的书。每次

12、课后布置35题 homework，基本上每一章学完后交一次作业。 6关于考试：每学 期考两次，期中一次，期末一次。一学年总共四次。试题类型：选择题，填空题，问答与计算等。总共120分(20分附加分，英文命题)。三、Naming Inorganic Compounds(Nomenclature) 1命名（Nomenclature）来自拉丁文的nomen（name）和calare（call）在无机物的命名中，我们考虑三类物质的命名：离子化合物（Ionic compounds）、分子化合物（molecular compounds）和酸（acids）。 首先我们要介绍元素的命名 2The name o

13、f ElementsAll but eleven of elements are given a symbol corresponding to one or two letters in the English name在十一种元素符号中，一个来自德文：钨W tungsten（wolfram）其他十个来自拉丁文（括号内为拉丁文）： Na sodium（natrium） Ag silver（argentums）K potassium（kalium） Au gold（aurum）Fe iron（ferrum） Cu copper（cuprum）Sn tin（stannum） Hg mercury

14、（hydrargyrum）Pb lead（plumbum） Sb antimony（stibium） 3离子化合物命名（Names of ionic compounds） (1) positive ions (cations)a单原子离子monatomic ionNa sodium ion Zn2+ zinc ion Al3+ aluminum ion b不同电荷的阳离子 Cations of differing chargesFe2+ iron(II) ion （ferrous ion） Cu copper(I) ion（cuprous ion）Fe3+ iron (III) ion （fe

15、rric ion） Cu2+ copper(II) ion（cupric ion）c非金属原子形成的阳离子 Cations formed from nonmetal atoms以-ium结尾（形成多原子离子，Polyatomic ions）MH4 ammonium ion H3O hydronium ion (2) negative ions (anions) amonatomic anions：以-ide结尾H hydride ion O2- oxide ion N3- nitride ion少数简单的多原子阴离子也以-ide结尾OH hydroxide ion CN cyanide ion

16、 O22- peroxide ionbpolyatomic anions：以-ate或ite结尾 NO3 nitrate SO42- sulfate NO2 nitrite SO32- sulfiteClO4 perchlorate ClO3 chlorate，ClO2 chlorite ion ClO hypochlorite ioncanions derived by adding H to an oxyanion加hydrogen或dihydrogen HCO3 hydrogen carbonate ion H2PO4 dihydrogen phosphate ion旧的方法也用bi-前

17、缀来表示：HSO4 bisulfate ion HCO3- bicarbonate ion (3) the name of ionic compoundsBaBr2 barium bromide Al(NO3)3 aluminum nitrateCu(ClO)4 copper(II) perchlorate (cupric perchlorate) 4酸的命名（Names of acides） (1) 无氧酸（即阴离子以-ide结尾的酸）前缀hydro- + 元素名称 + 后缀-ic acid HCl hydrochloric acid H2S hydrosulfuric acid (2) 含

18、氧酸 (oxyacids)HClO4 perchloric acid HClO3 chloric acidHClO2 chlorous acid HClO hypochlorous acid 5二元分子化合物的命名（Names of binany molecular compounds） (1) 数字前缀：mono-(1)、di-(2)、tri-(3)、tetra-(4)、penta-(5)、hexa-(6)、hepta- (7)、octa-(8)、nona-(9)、deca-(10) (2) 第二个元素名称以-ide结尾，用希腊（数字）前缀表示原子个数。遇到两个元音，可以省略一个(3) 实例：Cl2O dichlorine monoxide，NF3 nitrogen trifluoride， N