东华大学无机化学期末复习

1、无机化学无机化学期末复习期末复习化学反应基本规律化学反应基本规律（化学热力学和动力学）（化学热力学和动力学）1. 系统和环境系统和环境 敞开体系、封闭体系、孤立体系2. 相相 单相系统、多相系统 相和态的区别3. 状态和状态函数状态和状态函数 状态函数的特点一、基本概念：一、基本概念：4. 热力学能热力学能-内能（内能（U） （KJ mol-1）5. 热和功热和功(Q,W)6.热力学第一定律热力学第一定律 U=Q+W7.焓和焓变（焓和焓变（H, H） （KJ mol-1） H=U+pV 盖斯定律， 标准摩尔生成焓, 参考态元素，标准状态,8.自发过程自发过程 遵循规律：能量、熵、功9. 熵（熵

2、（S）和熵变（）和熵变（JK-1 mol-1） 0K时熵值；绝对熵；标准摩尔熵10. 吉布斯函数和吉布斯函数变（吉布斯函数和吉布斯函数变（G, G） （KJ mol-1） G= H-TS G= H-T S G0; G=0; G011. 化学平衡化学平衡 可逆反应； 平衡状态；气体分压定律； 平衡常数；转化率；化学平衡的移动12. 化学反应速率化学反应速率 v =1/vB dcB/dt13.反应速率理论和活化能反应速率理论和活化能 碰撞理论、过渡状态理论14. 基元反应和复合反应基元反应和复合反应 质量作用定律；v=kca(A) cb(B) 反应速率常数；反应机理；反应级数；15. 阿伦尼乌斯公

3、式：阿伦尼乌斯公式： k=Aexp(-Ea/RT)2112TTTTREkk12a al ln n16. 催化剂催化剂 催化作用；正催化剂催化作用；正催化剂 1. 热力学第一定律热力学第一定律2. 定容过程反应热定容过程反应热 U=Q+W=QV3. 定压过程反应热定压过程反应热 -焓变焓变 a. QP= U+pV= H b. 盖斯定律：H=H2- H1；rH=irHi c. 反应标准摩尔焓变的计算二、相关计算：二、相关计算：rHm (T)= BBfHmB(T)rHm (T)rHm(298.15K)；4. 熵变熵变 298.15K时，参考态元素的标准摩尔熵不等于零。时，参考态元素的标准摩尔熵不等于

4、零。5. 吉布斯函数变吉布斯函数变rSm (T)rSm (298.15K)G =H- - TSG 0 非自发过程非自发过程 G = 0 平衡状态平衡状态rGm (T)= BBfGm,B(T)rSm(T) rSm(298.15K) rHm(T) rHm(298.15K)rGm(T)=rGm (T)+RTlnB(pB/p)B反应方向转变温度的估算G =H- TS6. 化学平衡化学平衡如：对于平衡：如：对于平衡：aA + bBgG + dDKC = BbAaDdGgcccc称浓度平衡常数称浓度平衡常数称分压平衡常数称分压平衡常数KP = BbAaDdGgppppA. A. 分压定律分压定律P =B

5、pB（1 1）pB =PnnB =P.xBVVB =P.VB%（2 2）pB =PB.标准平衡常数K =B(pBeq/p)Ba. a. 与反应方程式写法有关；与反应方程式写法有关； b. b. 固体或纯液体不表示在方程式中；固体或纯液体不表示在方程式中； c. c. 适用于一切平衡系统。适用于一切平衡系统。 关于平衡常数表达式关于平衡常数表达式: :多重平衡规则：多重平衡规则： 若若: : 反应反应1=反应反应2+反应反应3K 1=K 2.K3则：则：该反应物已消耗量该反应物初始用量某指定反应物转化率= 100%C.平衡转化率D.吉布斯函数变与平衡常数r rGm( (T)=)=rGm ( (T

6、)+)+RTln(ln(pB/p) )BBRTTGT K)(mr)(lnE.关于反应方向的进一步讨论rGm(T)=-=-RTlnK + +RTlnB(pB/p)B当当 B B K r rG 0 K r rG 0 0 反应正向非自发反应正向非自发F.化学平衡的移动压力对平衡的影响压力对平衡的影响(1) (1) 分压力（浓度）的影响：分压力（浓度）的影响：(2) (2) 总压力的影响：总压力的影响：B B K 平衡向左移动平衡向左移动( (逆方向自发逆方向自发) )B B = = K 平衡不移动平衡不移动 BB 0 的反应，平衡左移；的反应，平衡左移； BB =0 的反应，平衡不受的影响。的反应，

7、平衡不受的影响。 温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响lnK = = RTTGmr211212mrlnTTTTRHKK和和 rGm (T)=rHm (T)-TrSm (T) 升温时（升温时（T2T1），），K2 T1），K2 K1 ，平衡右移。平衡右移。对于吸热反应对于吸热反应(rH 0 )：对于放热反应对于放热反应(rH 0 ):吕吕.查德里原理查德里原理 假如改变平衡系统的条件（如浓度、温假如改变平衡系统的条件（如浓度、温的方向移动的方向移动。度、压力）之一，平衡就将向减弱这个改变度、压力）之一，平衡就将向减弱这个改变7. 化学反应速率化学反应速率平均速率时01BBttc瞬时速率tct

8、ctddlimBB0基元反应：aA+bBgG+dD=k ca(A) cb(B)=k cm(A) cn(B)或或称为称为反应级数反应级数反应速率常数反应速率常数复合反应： gCOgNOgCOgNO2K5002TNONONONO322223CONOCONO 慢！ 快！控制步骤的速率方程式：22)NO(ck 全部基元反应的加和应为化学计量反应方程式全部基元反应的加和应为化学计量反应方程式 由反应机理得出的速率方程应与实验所得一致由反应机理得出的速率方程应与实验所得一致阿仑尼乌斯公式k=A exp(- -Ea/RT）2112TTTTREkk12a al ln n此式可用于计算此式可用于计算、或或。一、

9、弱电解质的解离平衡一、弱电解质的解离平衡1 .一元弱电解质的解离平衡：一元弱电解质的解离平衡： /b/bb b/b/bb b/b/bb b(HAc)(HAc) ) )(Ac(Ac ) )(H(H a aKNH3H2ONH4+OH- - / /b bb b/ /b bb b/ /b bb bO O) )H H( (N NH H ) )( (O OH H ) )( (N NH H 2 23 34 4 b bK溶液与离子平衡（包括三大平衡）溶液与离子平衡（包括三大平衡）解离度(a)%100%1000eq0ccc初始浓度已解离的浓度稀释定律：稀释定律：在一定温度下( 为定值)，某弱电解质的解离度随着其

10、溶液的稀释而增大。K a2. 多元弱电解质的解离平衡：多元弱电解质的解离平衡：H2SH+HS- - K1 =9.110- -8HS- -H+S2- - K2 =1.110- -12H2S2H+S2- - Ka =K1.K2 =1.010-19 Ka2 22)()()()(bbbbSHSH2 对于二元弱酸，若 c(弱酸)一定时，c(酸根离子)与 c2(H3O+)成反比。 多元弱酸的解离是分步进行的，一般 。溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算 c(H+)或 pH 时可只考虑第一步解离。 321 KKK 对于二元弱酸 ，当 时，c(酸根离子) ，而与弱酸的初始浓度无关。2K21KK3 .

11、 同离子效应同离子效应（相关计算）相关计算）4. 缓冲溶液缓冲溶液组成：组成： 弱酸弱酸+ +弱酸盐弱酸盐 或或 弱碱弱碱+ +弱碱盐弱碱盐缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算) 弱酸弱酸弱酸盐：弱酸盐：)A()HA(lg)HA(ppHaccK平衡浓度平衡浓度由于同离子效应的存在，通常用初始浓度c0(HA) ,c0(A)代替c(HA) ,c(A) 。2.) 弱碱弱碱 弱碱盐弱碱盐 )BH()B(lg)B(ppOHbccK)B()BH(lg)BH(p )BH()B(lg)B(p14pHabccKccK缓冲溶液的缓冲能力是有限的；缓冲能力与缓冲溶液中各组分的浓度有关，c(HA) ，c(B)及 c(

12、A)或c(BH+)较 大时,缓冲能力强。时，缓冲能力大接近或 1 )BH()(B )(A)HA( cccc二、难溶电解质的溶解平衡二、难溶电解质的溶解平衡1.1.溶度积溶度积溶解溶解沉积沉积Ag+Cl- -AgCl(s)KS S( (AgCl)=)=b( (Ag+ +)/)/b b( (Cl- -)/)/b 标准溶度积常数M AM (aq)A (aq)zzvvvvKS 表达式也不同：表达式也不同：Ks (CuI)=b(Cu+)b(I)(b )2Ks Ca3(PO4)2=b3(Ca2+)b2(PO43)(b )5Ks (PbI2)=b(Pb2+)b2(I)(b )3难溶强电解质的构型不同，难溶强

13、电解质的构型不同，2.2.溶度积规则溶度积规则B B( (b bB B/ /b b ) )BB = = KS 溶液饱和，溶液饱和， 无沉淀；无沉淀； B B( (b bB B/ /b b ) )BB KS 溶液过饱和，溶液过饱和， 有沉淀析出。有沉淀析出。3.3.同离子效应同离子效应因加入与难溶强电解质含有相同离子的易溶强电解质，使难溶强电解质的溶解度降低的现象也称为同离子效应。4.4.沉淀的转化沉淀的转化 把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，称为沉 淀的转化。沉淀转化反应的进行程度，可以利用反 应的标准平衡常数来衡量。 沉淀转化反应的标准平衡常数越大，沉淀转化 反应就越容易进行。若沉淀转化反应

14、的标准平衡常 数太小，沉淀转化反应将是非常困难，甚至是不可 能的。 5.5.分步沉淀和沉淀分离分步沉淀和沉淀分离 溶液中同时含有几种可被沉淀的离子时，溶液中同时含有几种可被沉淀的离子时，序。序。这种先后沉淀的现象叫分步沉淀。这种先后沉淀的现象叫分步沉淀。加入沉淀剂，各种沉淀的生成会有先后顺加入沉淀剂，各种沉淀的生成会有先后顺 若离子浓度小于若离子浓度小于1.01.01010- -5molkg-1则则可认为这种离子已沉淀完全了。可认为这种离子已沉淀完全了。三、配三、配 位位 平平 衡衡1.配合物的组成配合物的组成中心离子配位体配位数K3 Fe ( C N ) 6 外界内界2.命名命名3. 配配

15、位位 平平 衡衡配合物的解离如同强电解质：配合物的解离如同强电解质： Cu(NH3)4SO4Cu(NH3)42+SO42- -Cu2+4NH3Cu(NH3)42+配离子的解离如同弱电解质（分步解离）：配离子的解离如同弱电解质（分步解离）：( (稳，稳，Cu(NH3)42+)K4 )/(NH)/(Cu)/)(Cu(NH32243bb bbbbK ( (解离解离, ,Cu(NH3)42+ +) ) )/)(Cu(NH )/(NH)/(Cu243324bb bb bbK( (稳）稳）= =K( (解离解离) )1 14.配位平衡的移动配位平衡的移动酸效应酸效应同离子效应同离子效应氧化还原反应氧化还原

16、反应v氧化值氧化值v氧化还原方程式配平氧化还原方程式配平v原电池符号原电池符号v能斯特方程能斯特方程v电动势计算电动势计算v元素电势图元素电势图氧化值是元素在化合状态时的形式电荷，按一定规则得到，不仅可有正、负值，而且可为分数。1.1.氧化值氧化值在CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4中，碳的化合价均为4，但其氧化值分别为-4，-2，0，+2和+42.2.氧化还原方程式配平氧化还原方程式配平氧化值法：离子电子法3.3.原电池符号原电池符号 原电池的组成 氧化还原电对： 原电池的表达式n负极写在左边，正极写在右边n用 表示电极与离子溶液之间的物相界面n不存在相界面，用，分开。加

17、上不与金属离子反应的金属惰性电极。 n用表示盐桥n表示出相应的离子浓度或气体压力4.4.能斯特方程能斯特方程标准氢电极原电池的电动势：E = E正极E负极对于半电池反应：p氧化型(Ox) + ze q还原型(Red)则有：Red- 2.303lgOx2.303Red -lgOx2.303Ox +lgRed0.0592Ox lgRedqpqppqpqzEFzE FRTRTEEzFRTorEEzFEEz5.5.电动势计算电动势计算确定金属的活动性顺序计算原电池的电动势判断氧化还原反应进行的方向选择合适的氧化剂和还原剂求平衡常数求溶液的pH 值6. 6. 元素电势图元素电势图112212n En E

18、Enn第四章第四章 物质结构基础物质结构基础一、核外电子运动的特殊性一、核外电子运动的特殊性1. 1. 量子化特征；量子化特征；2. 2. 波波- -粒二象性；粒二象性；3. 3. 统计性统计性。二、波函数与原字轨道二、波函数与原字轨道1.薛定谔方程2. 四个量子数n主量子数 nn角量子数 ln磁量子数 mn自旋量子数 ms3. 原子轨道和电子云图像sp三、原子核外电子的排布三、原子核外电子的排布多电子原子中的能级图多电子原子中的能级图1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p四、元素性质的周期性四、元素性质的周期性1 1 原子半径原子半径2 离子半径离子半径3 3 元素的电离能、电子亲和能、电负性元素的电离能、电子亲和能、电负性 4 4 元素的金属和非金属性元素的金属和非金属性