南华大学2016-2017-1普通化学学习

1、普通化学学习要点绪论1.化学的定义：化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构和性质及其变化规律和变化过程中能量关系的科学 2.化学的分支学科：无机化学：无机物有机化学：碳氢化合物及衍生物分析化学：测量和表征物理化学：所有物质系统高分子化学：高分子化合物若干新分支：环境化学、核化学等等3.化学的地位和作用：（1）是解决食物短缺问题的主要学科之一(2)化学化学继续推动材料科学发展(3)化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障(4)化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用(5)化学是生命科学的重要支柱第1章热化学与能源1. 几个基本概念(1)系统与环境系统：作为研究对象的那一部分物

2、质和空间。开放系统:有物质和能量交换封闭系统:只有能量交换隔离系统:无物质和能量交换环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和空间。 (2)相：系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分称为相。根据相的概念，系统可分为单相（均匀）系统;多相（不均匀）系统 相与相之间有明确的界面思考：1) 101.325kPa，273.15K(0C)下，H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同时共存时系统中的相数为多少。答：1）在此条件下，存在3相（气、液、固各一相；2) CaCO3(s)分解为CaO (s)和CO2(g)并达到平衡的系统中的相数。答： 2）3相（气体1相，固体2相）(3)状态函数性质可分

3、为两类：广度性质：其量值具有加和性，如体积、质量等强度性质：其量值不具有加和性，如温度、压力等。思考：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压强(热力学中称为压力)是强度性质的物理量。由此可以得出什么结论？答：力和面积都是广度性质的物理量。结论是两个广度性质的物理量的商是一个强度性质的物理量。(4)过程与途径 系统状态发生任何的变化称为过程；实现一个过程的具体步骤称途径。思考：过程与途径的区别设想如果你要把20 C的水烧开，要完成“水烧开”这个过程，你可以有多种具体的“途径”：如可以在水壶中常压烧；也可以在高压锅中加压烧开再降至常压。（5）可逆过程 体系经过某一过程，由状态变到状态之后，如果通

4、过逆过程能使体系和环境都完全复原，这样的过程称为可逆过程。它是在一系列无限接近平衡条件下进行的过程。 （6）反应热 反应热指化学反应过程中系统放出或吸收的热量。热化学规定：系统放热为负，系统吸热为正。（7）热力学第一定律封闭系统，不做非体积功时，若系统从环境吸收热q，从环境得功w，则系统热力学能的增加U (U2 U1)为：U = q + w热力学第一定律的实质是能量守恒定律在热力学中的的应用（8）热力学能系统内部运动能量的总和。内部运动包括分子的平动、转动、振动以及电子运动和核运动。思考：同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在10000m高空，以400m/s飞行的飞机上，后者静止在地面上。

5、两者的内能相同吗？答：相同。化学反应的反应热与焓通常把反应物和生成物具有相同温度时，系统吸收或放出的热量叫做反应热。根据反应条件的不同，反应热又可分为：定容反应热 定压反应热2.盖斯定律化学反应的恒压或恒容反应热只与物质的始态或终态有关而与变化的途径无关。例 由前两个反应热计算反应3的反应热1 C(gra) + O2(g) CO2(g) rHmy = 393.5kJmol-1 2 CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g) rHmy = 283.0kJmol-1 3 C(gra) + 1/2O2(g) CO(g) rHmy = ？rHmy = 110.5kJmol-13.热力学标准态(1)

6、气体物质的标准态：标准压力p 下表现出理想气体性质的纯气体状态(2)溶液中溶质B的标准态是:标准压力p 下，质量摩尔浓度为m (1.0mol.kg-1),并表现出无限稀溶液中溶质的状态; 本书采用近似c =1.0 mol.dm-3),液体或固体的标准态是:标准压力p 下的纯液体或纯固体。4.能源的分类5.能源危机本质：能量总量不变，质量衰退了，有序能下降。可利用之“有效能”减少了，于是产生了能源危机思考：我国能源的现状有何特点？答：(1）能源总量丰富，但人均不足； (2）能源结构不合理，优质能源比例太小,煤炭占一次能源的76%，天然气消耗只有世界平均的76%，石油消耗只占世界平均的1/3。 (

7、3）能源利用率低，能耗高浪费严重。我国煤炭的一个特点是煤炭中含硫量较高，煤炭中的硫在燃烧时生成二氧化硫。SO2和粉尘是煤燃烧的主要一次污染物，其中的SO2是造成酸雨的主要原因。所以煤炭的开采和燃烧都会引起环境污染。6.煤炭的主要成分：碳、氢、氧；少量氮、硫、磷等。 7.煤炭的热值：单位质量或体积的燃料完全燃烧放出的热量。标准煤的热值为29.3MJkg-18.煤炭的分类：无烟煤：低硫，较好；烟煤 ：高硫，燃烧环境污染；褐煤：储量大，但热值低。 9.石油石油是多种烃类的混合物，其中含有链烷烃、环烷烃、芳香烃和少量含氧、含硫的有机物。石油经过分馏和裂解等加工过程后可得到石油气、汽油、煤油、柴油、润滑

8、油和沥青等产品（1）汽油95%的汽油用于驱动汽车。衡量汽油质量的一个重要指标是辛烷值。直馏汽油的辛烷值约为5572之间，在汽油中加入少量四乙基铅可以将辛烷值提高到7988，为了防止铅在汽缸中沉积，加入少量二溴乙烷，使生成挥发性的溴化铅，与尾气一同排入大气。思考：汽车尾气污染物是什么？如何解决？答：主要污染物：NO、CO、HC和含铅化物等。解决方法：采用无铅汽油，对汽车尾气进行催化净化。10.天然气天然气是低级烷烃的混合物，主要成分是甲烷，常与石油伴生。其热值约为55.6MJ kg-1。天然气的优点：可直接应用易于管道输送污染少11.沼气和生物质能植物残体在隔绝空气的情况下发生自然分解时产生的气

9、体称为沼气。沼气约含60%的甲烷，其余为二氧化碳和少量的CO、H2、H2S等。思考：可用哪些原料制备沼气？如果你来自农村，你家使用过沼气吗？答：农村一般用人畜粪便、杂草等制取沼气。生物质能的现代利用是将植物枝杆等在汽化炉中加压汽化制成可燃气体。思考：沼气和柴火是生物质能吗？答：都是。沼气也属于生物质能。柴火是生物质能的直接利用。12.可燃冰未来的新能源天然气被包进水分子中，在深海的低温高压下形成的透明结晶，外形似冰，用火柴一点就着，故称“可燃冰”。 CH4xH2O (s)。形成条件：低温高压如0，76 MPa。储量：尚难正确估计，各文发表的数据相差较大。预测总量相当于161万亿吨煤，可用100

10、万年；是地球上煤、石油和天然气能量总和的23倍。分布：深水大陆架和陆地永久冻土带。我国东海、南海有大量可燃冰，约相当于全国石油储量的一半。开采难，储量丰富。13.煤气和液化气煤气：煤的合成气及炼焦气都是城市煤气。煤气的组成:H2：50%；CO：15%；CH4：15%，热值约16MJ M-3液化气:来源于石油，主要成分为丙烷、丁烷等，炼油厂的副产品。思考：与煤气相比，液化气有哪些优点？答：无毒、低污染、热值高于煤气。液化气作动力 绿色汽车 燃料电池（各国竞争发展）。思考1：目前使用的能源中，哪些是有限的，哪些是无限的(不考虑太阳的寿命)？1：矿物能源（煤炭和石油）是有限的，来自宇宙的能源（如太阳

11、能）和核能是无限的。第 2 章化学反应的基本原理与大气污染1.自发反应或自发过程在给定条件下能自动进行的反应或过程自发过程的共同特征(1) 具有不可逆性单向性(2) 有一定的限度(3) 可有一定物理量判断变化的方向和限度判据2.熵的定义：熵是系统内物质微观粒子的混乱度(或无序度)的量度。比较物质的标准熵值，可以得出下面一些规律：(1) 对于同一种物质： Sg Sl Ss (2) 同一物质在相同的聚集状态时，其熵值随温度的升高而增大。 S高温S低温 (3) 对于不同种物质： S复杂分子 S简单分子(4) 对于混合物和纯净物： S混合物 S纯物质3.化学反应速率（1）影响反应速率的因素：反应物的本

12、性，反应物的浓度和系统的温度、 压力、催化剂 等宏观量，光、电、磁等外场。4.基元反应由反应物一步直接生成产物的反应。也称为元反应。复杂反应反应的实际过程由几个基元反应组成的过程5.有效碰撞只有具有足够能量的反应物分子的碰撞才有可能发生反应。这种能够发生反应的碰撞。活化分子 那些具有足够高能量，能发生有效碰撞的分子，发生反应的有效碰撞的分子，还必须沿着特定的方向碰撞活化能 要使普通分子成为活化分子所需最小能量。6.催化剂（触媒）催化剂能与反应物生成不稳定的中间化合物，改变了反应历程，降低了反应的活化能催化剂的主要特征（1）改变反应途径，降低活化能，使反应速率增大（2）只能改变达到平衡的时间而不

13、能改变平衡的状态（3）有特殊的选择性（4）对某些杂质特别敏感助催化剂 合成氨的铁催化剂-Fe Al2O3 K2O中- Fe是主催化剂， Al2O3 、K2O等是助催化剂。 催化剂毒物 如CO可使合成氨铁催化剂中毒7.环境污染物的来源：工业：三废，量大、成分复杂、毒性强农业：农药、化肥、农业废弃物等交通运输：噪音、燃料燃烧的排放物等生活：生活中的“三废” 等。三废：废气、废液和废渣三致：致突变、致癌、致畸8.大气污染物一般分为两类：一次(原生)污染物，即由污染物直接排入大气的；二次(次生)污染物，是由一次污染物在大气中进行热和光化学反应后的产物。后者往往危害性更大9.颗粒物：大气颗粒物包括尘（飘

14、尘、落尘）、烟、雾等。硫氧化物：SO2、SO3 (SOx) 硫氧化物主要来自于燃煤，是形成硫酸酸雨的主要气体。氮氧化物：NO、NO2等 NOx是形成硝酸酸雨的主要气体，其毒性比CO高10倍左右。 10.CO和CO2人类排放量最大的污染物，主要来自于燃料的不完全燃烧。其毒害是使血液失去输氧能力。11.烃类CxHy(或简写为 HC) 主要来源有炼油厂排放气、油品的不完全燃烧。12.温室效应大气层中的某些微量组分，能让太阳的短波辐射透过，加热地面，而地面增温后所放出的热辐射（属长波红外辐射），却被这些组分吸收，使大气增温，这种现象称为温室效应。 13.绿色化学是以保护环境为目标来设计、生产化学产品的

15、一门新兴学科，是一门从源头阻止污染的化学。第3章 水化学与水污染1.溶液的通性难挥发的非电解质稀溶液有一定的共同性和规律性。该类性质称为稀溶液的通性，或称为依数性。包括：稀溶液蒸气压的下降、沸点上升、凝固点下降和稀溶液的渗透压。（与纯溶剂比较） 。2.蒸气压下降在一定温度下，液体及其蒸气达到相平衡时，蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。 思考：蒸气压与温度有什么关系？答：不同溶剂蒸气压不同，相同溶剂温度升高，蒸气压增大。例如：p(H2O, l , 298K)=3167 Pap(H2O, l, 373K)=101.325kPa3.溶液的沸点上升沸点：液体蒸气压达到101.3

16、25kPa(1atm)时的温度。沸腾温度：液体蒸气压与外界压力相等时的温度。难挥发物质的溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，二者之差为： Tbp = Tbp Tb = kbpm kbp称为溶剂的摩尔沸点上升常数，单位为Kkgmol-14.凝固点（熔点）下降液相和固相蒸气压相等时的温度固相与液相共存时的温度。溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点，它们之差为： Tfp = TfpTf = kfp m kfp 称为溶剂的摩尔凝固点下降常数。5.溶液的渗透压渗透现象:溶剂通过半透膜进入溶液或溶剂从稀溶液通过半透膜进入浓溶液的现象（单向扩散）渗透压:阻止渗透进行所施加的最小外压,用表示。6.等渗溶液与反渗透等

17、渗溶液:人体血液的渗透压约为780kPa，病人注射或输液时，使用0.9%的NaCl溶液（0.16 moldm-3）或5%的葡萄糖溶液(0.28moldm-3)，这两种溶液与红细胞和血浆都是等渗溶液（即渗透压相等）。反渗透: 若外加在溶液上的压力大于渗透压，则会使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动，使纯溶剂体积增加，该过程叫反渗透。广泛用于海水淡化、工业废水的处理及溶液的浓缩等，关键在于耐高压半透膜的制备。 思考1：相同浓度的电解质溶液的蒸气压与非电解质比如何变化？答：其蒸气压下降，沸点上升和凝固点下降，以及溶液渗透压的数值变化均比同浓度的非电解质大。思考2： 将质量摩尔浓度均为0.10 molkg-

18、1的BaCl2, HCl, HAc, 蔗糖水溶液的粒子数、蒸气压、沸点、凝固点和渗透压按从大到小次序排序:解：按从大到小次序排序如下：粒子数 BaCl2 HCl HAc 蔗糖蒸气压 蔗糖 HAc HCl BaCl2沸点 BaCl2 HCl HAc 蔗糖凝固点 蔗糖 HAc HCl BaCl2渗透压 BaCl2 HCl HAc 蔗糖7.酸碱质子理论凡能给出质子的物质都是酸；凡能结合质子的物质都是碱。酸、碱可以是分子，也可以是离子。酸给出质子后可以再结合质子，因此酸给出质子后就变为碱：8.共轭酸碱概念酸与对应的碱的这种相互依存、相互转化的关系称为酸碱共轭关系。酸失去质子后形成的碱被称为该酸的共轭碱

19、；碱结合质子后形成的酸被称为该碱的共轭酸。共轭酸与它的共轭碱一起称为共轭酸碱对。附例 已知HAc的Ka =1.7610-5，计算3.0%米醋(含HAc浓度为0.50 moldm-3)的pH。解：设米醋溶液中H+的平衡浓度为x moldm-3, 则HAc(aq) = H+(aq) + Ac-(aq) 平衡浓度/moldm-3 0.50 xxx Ka = 1.7610-5 Ka / c10-4 0.50 x 0.5pH = lg c( H+)/c = lg(2.9710-3) = 3 0.47 = 2.539.溶液pH的实验测定：pH试纸(广泛,精密) :简单、方便、粗略 pH计（酸度计）:较精确

20、、可数字显示或自动记录 10.缓冲溶液和pH的控制同离子效应 :在弱酸的溶液中加入该酸的共轭碱，或在弱碱的溶液中加入该碱的共轭酸，使得弱酸或弱碱的解离度大大下降的现象，称为同离子效应。如HAc的水溶液中，HAc(aq) = H+(aq) + Ac-(aq)加入NaAc，由于NaAc = Na+Ac使得HAc解离平衡向左移动，HAc的解离度降低。缓冲溶液:弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸所组成的溶液具有一个重要性质，该溶液的pH在一定范围内不因稀释或外加少量酸或碱而发生显著变化，即对外加的酸和碱具有缓冲能力，这种溶液称作缓冲溶液。11.溶度积和多相离子平衡溶度积:在一定温度下，溶解与结晶速率相等时

21、，便建立了固体和溶液中离子之间的动态平衡，称为多相离子平衡或溶解平衡，此时的溶液称为饱和溶液。如CaCO3在水中的溶解度虽小，但仍有一定数量的Ca2+、CO32-存在于溶液中。同时，溶液中的Ca2+与CO32-又会结合而不断析出。 CaCO3(s) = Ca2+(aq) + CO32-(aq)平衡常数表达式为思考：可以用Ks的大小判断溶解度的大小吗？附例：计算BaSO4在0.100 moldm-3 Na2SO4溶液中的溶解度，并与其在水中的溶解度比较。Ks (BaSO4) =1.0810-10解：设s moldm-3为BaSO4在0.1 moldm-3 Na2SO4溶液中的溶解度 BaSO4(

22、s) = Ba2+ + SO42- 平衡浓度/moldm-3 s s + 0.1Ks = s (s + 0.1) 0.1s = 1.0810-10解得：s =1.0810-9 BaSO4在纯水中的溶解度为somoldm-3so = =1.0410-5 溶解度降低了约104 (一万) 倍。12.分散系分类(1)按分散相粒子的大小分类：分子分散体系：分散相粒子的直径小于10-9m，属于真溶液。例如氯化钠、葡萄糖等水溶液。胶体分散体系：分散相粒子的直径在10-9m 10-7m之间，属于胶体。例如蛋白质、核酸等水溶液。 粗分散体系：分散相粒子的直径大于10-7m，易聚沉。例如牛奶，豆浆，泥浆等。(2)

23、按胶体与水的亲合力分类：憎液溶胶:分散相粒子与水的亲合力较弱，如AgI胶体等。亲液溶胶:分散相粒子与水的亲合力较强，如蛋白质、淀粉等。13.表面活性剂凡能显著降低两相之间表面张力的物质称表面活性剂表面活性剂的结构特点：表面活性剂具有两类性质完全不同的基团：亲水基团和亲油基团（疏水基团）。14.水污染及其危害水是一种宝贵的自然资源，是人类生活、动植物生长和工农业生产不可缺少的物质。引起水体污染的原因有两个方面：(1)自然污染:主要是自然原因所造成的，如特殊地质条件使某些地区有某种化学元素大量富集，天然植物在腐烂过程中产生某种毒物，以降雨淋洗后夹带各种物质流入水体。(2)人为污染:是人类生活和生产

24、活动中给水源带进了许多污染物，包括生活污水、工业废水、农田排水和矿山排水、废渣和垃圾倾倒在水中或岸边经降雨淋洗流入水体也会造成污染15.无机物污染(1)重金属重金属主要包括Hg、Cd、Pb、Cr等，此外还有As。As虽不是重金属，但毒性与重金属相似，故经常和重金属一起讨论。重金属的致害作用在于使人体中的酶失去活性，它们的共同特点是即使含量很小也有毒性，因为它们能在生物体内积累，不易排出体外，因此危害很大。(2)氰化物和酸碱污染氰化物污染:氰化物的毒性很强，在水中以CN-存在。若遇酸性介质，则CN-能生成毒性极强的挥发性氢氰酸HCN。氰化物主要来源于电镀、煤气、冶金等工业的废水。CN-的毒性是由

25、于它与人体中的氧化酶结合，使氧化酶失去传递氧的作用，引起呼吸困难，全身细胞缺氧而窒息死亡。口腔粘膜吸进约50mg氢氰酸，瞬时即能致死。我国工业废水中氰化物的最大允许排放浓度(以CN-计)为0.5mgdm-1。酸碱污染:酸碱污染可使水体的pH发生变化(pH过低或过高)，会消灭或抑制一些有助于水净化的细菌及微生物的生长，从而影响了水的自净能力。(3) 有机物污染碳氢化合物污染:城市生活污水和食品、造纸等工业废水中含有大量的碳氢化合物、蛋白质、脂肪等。它们在水中的好氧微生物(指生活时需要氧气的微生物)的参与下，与O2作用降解时，要消耗水中溶解的O2 ，所以常常称这些有机物为耗氧有机物水中含有大量耗氧

26、有机物时，水中溶解.O2将急剧下降，降至低于4mgdm-3时，鱼就难以生存。若水中含O2量太低，这些有机物又会在厌氧微生物(指在缺氧的环境中才能生活的微生物)作用下，与水作用产生CH4、H2 S、NH3等物质，即发生腐败，使水变质。(4)杀虫剂、洗涤剂和多氯联苯、苯并芘等污染随着现代石油化学工业的高速发展，产生了多种原来自然界没有的有机毒物，如有机氯农药、有机磷农药、合成洗涤剂，多氯联苯(工业上用于油漆和油墨的添加剂,热交换剂和塑料软化剂等)、苯并芘(来源于煤焦油、汽油、煤、香烟等的不完全燃烧)。这些化合物在水中很难被微生物降解，因而称为难降解有机物。它们被生物吸收后，食物链逐步被浓缩而造成严

27、重危害。其中如苯并芘、多氯联苯等还有致癌作用。(5)热污染一些热电厂、核电站及各种工业过程中的冷却水，若不采取措施而直接排入水体，均可引起热污染。热污染对水体的危害不仅仅是由于温度的提高直接杀死水中某些生物(例如鳟鱼在水温20时，可致死亡)，而且，温度升高后，必然降低了水中氧的溶解量。在这样不适宜的温度及缺氧的条件下，对水中生态系统的破坏是严重的。第4 章 电化学与金属腐蚀1.原电池 将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置2.原电池组成 是由两个半电池组成的；半电池中的反应就是半反应,即电极反应。因此将半电池又叫电极。3. 铜锌原电池 电池反应： Cu2+ZnZn2+Cu正极反应:Cu2+ +

28、2e- Cu负极反应:Zn - 2e- Zn2+4. 氧化还原电对 氧化态和相应的还原态物质能用来组成, 用符号“氧化态/还原态”表示。铜锌原电池中的两个半电池的电对可分别表示为Zn2+/Zn和Cu2+/Cu。5. 标准电极电势标准氢电极的电极电势 为零6. 电池的电动势E附例1：Zn与H2在标准条件下组成电池，Zn为负极，在25时测得电池的电动势E = 0.7618V。求 (Zn2+/Zn) = ? 解：根据 E= (正极)- (负极)0.7618V = 0V (Zn2+/Zn) 可求出待测电极 (Zn2+/Zn)的标准电极电势 = 0.7618V8. 参比电极使用标准氢电极不方便，一般常用

29、易于制备、使用方便且电极电势稳定的甘汞电极或氯化银电极等作为电极电势的对比参考，称为参比电极。 9. 电极电势的能斯特方程式对于任意给定的电极，电极反应通式为 a(氧化态)+ne- b(还原态) 又如，T=298.15K时例2：计算当pH=5.00，c(Cr2O72-)=0.0100moldm-3，c(Cr3+)=1.00 10-6 moldm-3时，重铬酸钾溶液中的(Cr2O72-/ Cr3+)值。解：半反应式为： Cr2O72-+14H+6e-=2Cr3+7H2O Nernst方程为：10. 化学电源(1) 一次电池放电后不能充电或补充化学物质使其复原的电池。如锌-锰干电池、锌 -氧化汞电

30、池 、锂-铬酸银电池。(2) 二次电池放电后通过充电使其复原的电池。铅蓄电池（3） 连续电池在放电过程中可以不断地输入化学物质，通过反应把化学能转变成电能，连续产生电流的电池。燃料电池11. 金属的腐蚀与防止金属的腐蚀： 当金属与周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的破坏。估计每年腐蚀而报废的钢铁设备相当于钢铁年产量的1/4,发达国家年经济损失占GDP的34%。12. 腐蚀的分类（1）化学腐蚀：金属与周围介质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。（2）电化学腐蚀金属与周围介质发生电化学作用而引起的金属腐蚀。13. 金属腐蚀的防止（1）改变金属的内部结构：例如，把铬、镍加入普

31、通钢中制成不锈钢。（2）保护层法：例如，在金属表面涂漆、电镀或用化学方法形成致密而耐腐蚀的氧化膜等。如白口铁(镀锌铁)、马口铁(镀锡铁)。（3）缓蚀剂法:在腐蚀介质中，加入少量能减小腐蚀速率的物质以防止腐蚀的方法。1）无机缓蚀剂：在中性或碱性介质中主要采用无机缓蚀剂，如铬酸盐、重铬酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐等。主要是在金属的表面形成氧化膜或沉淀物。 2)有机缓蚀剂：在酸性介质中，一般是含有N、S、O的有机化合物。常用的缓蚀剂有乌洛托品、若丁等。 3)气相缓蚀剂：如亚硝酸二环己烷基胺给机器产品（尤其是精密仪器）的包装技术常带来重大革新。（4） 阴极保护法1) 牺牲阳极保护法2) 外加电流法第5章 物

32、质结构基础1. 光的波粒二象性2. 德布罗意(de Broglie)提出微观粒子也具有波的性质，并假设： l = h / mv 粒子波的假设被电子衍射实验所证实。3. 量子数(1) 主量子数 n 的物理意义n 的取值：n = 1，2，3， n = 1，2，3，4, 对应于电子层K，L，M，N, 表示核外的电子层数并确定电子到核的平均距离，确定单电子原子的电子运动的能量(2) 角量子数 l 的物理意义l 的取值：l = 0,1,2,3, (n 1)l = 0,1,2,3 的原子轨道习惯上分别称为s、p、d、f 轨道。 表示亚层，基本确定原子轨道的形状，对于多电子原子，与n共同确定原子轨道的能量。

33、(3) 磁量子数 m 的物理意义：m 的取值: m = 0,1,2, l, 共可取2l + 1个值 确定原子轨道的伸展方向，除s轨道外,都是各向异性的(4) 自旋量子数ms用波函数n,l,m描述原子中电子的运动,习惯上称为轨道运动,它由n, l, m三个量子数所规定,电子还有自旋运动，因而产生磁矩，电子自旋磁矩只有两个方向。因此，自旋量子数的取值仅有两个，分别为+1/2和-1/2，也常形象地表示为 和 。一个轨道中的电子可以有两种不同的自旋方向。4. 核外电子分布原理与方式原子核外电子的分布要服从以下规则：（1）泡里不相容原理（2）能量最低原理（3）洪德规则此外，还有一些其它的补充规则，用以解

34、释以上规则不足以说明实验事实的一些特例思考；第n层最多可以排布几个电子？答：根据泡里原理，主量子数为n 的电子层内允许排布的电子数最多为2n2个。5. 化学键与分子间相互作用力化学键可分为离子键、金属键和共价键三种思考：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间、金属铜中铜原子与铜原子之间，H2O中氢原子与氧原子之间各有什么键？答：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间是离子键；金属铜中铜与铜之间是金属键，在水中， H2O分子中H原子与O原子之间存在共价键， H2O间存在分子间作用力和氢键。（1）离子键离子键的本质： 异号离子之间的静电引力。离子键的特征：没有方向性 ，没有饱和性（2）共价键共价键是两个原子共

35、用成键电子对形成的，成键电子对可以由两个原子共同提供，也可以由一个原子单独提供（后者习惯上称为配位键）（1）共价键的特征 共价键具有方向性，共价键具有饱和性（3）金属键金属的电离能较小，最外层的价电子容易脱离原子的束缚而形成自由电子。金属离子紧密堆积。所有自由电子在整个堆积体间自由运动，形成金属键。金属键的本质：金属离子与自由电子之间的库仑引力。 金属键的特点：没有方向性 ，没有饱和性6. 分子间相互作用力分子间作用力：包括范德华力、氢键、疏水作用等，比化学键要弱得多。范德华力存在于所有分子中。范德华力包含：取向力、诱导力和色散力范德华力的特点：永远存在于分子间的弱相互作用； 短程力；没有方向

36、性、没有饱和性；以色散力为主。氢键：电负性很大的原子X（F、O、N）与H原子成键时，由于X吸引电子的能力很强，使氢原子带有较多正电荷，它与另一个电负性大且半径又小的原子Y （F、O、N）形成氢键：XHY氢键具有方向性和饱和性；氢键可以是分子间的也可以是分子内的。7.熔点和沸点 思考 分子间氢键使物质的熔点和沸点大幅升高，无氢键时，同类单质和化合物的熔点和沸点随分子摩尔质量的增加而升高。(请思考为什么？) 溶解性 溶剂与溶质间的氢键或分子间作用力大于溶质之间的作用力，或溶质与溶剂之间有相似的结构、极性等，有利于溶质的溶解，即相似相溶原理。第6章 无机化合物1.氯化物 是指氯与电负性比氯小的元素所

37、组成的二元化合。2.氧化物是指氧与电负性比氧小的元素所组成的二元化合物。3. 铁的氧化物铁有多种不同价态的氧化物：氧化亚铁FeO，三氧化二铁Fe2O3，四氧化三铁Fe3O4。 FeO为黑色粉末，熔点为13691。溶于酸，不溶于水和碱溶液。极不稳定，易被氧化。主要用来制造玻璃色料。 Fe2O3是棕红色或黑色粉末，熔点为1565。具有两性能与酸碱反应，不溶于水，也不与水起作用。常用做颜料、抛光剂、催化剂和红粉等。Fe3O4为黑色晶体，加热至熔点(15945)同时分解。不溶于水，溶于酸。具有很好的磁性和优良的导电性，能用于制造录音录相磁带和电讯器材等，还可用来做颜料和抛光剂等。4. 氧化还原性（1）

38、高锰酸钾：暗紫色晶体,常用强氧化剂。氧化能力随介质的酸度的减弱而减弱，还原产物也不同。（2）重铬酸钾：橙色晶体,常用氧化剂。+6价的铬可以铬酸钾的形式存在，也可以重铬酸钾的形式存在： 2CrO42(aq) + 2H+(aq) = Cr2O72(aq) + H2O (黄色) (橙色)（3）：亚硝酸钠：无色透明晶体,一般用作氧化剂，有弱毒性、致癌。亚硝酸盐中氮的氧化值为+3，处于中间价态，既有氧化性又有还原性。（4）过氧化氢：过氧化氢中氧的氧化值为-1，既有氧化性又有还原性。 H2O2 + 2I + 2H+ = I2 + 2H2O 2MnO4 + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2

39、 + 8H2O过氧化氢的应用漂白剂：漂白象牙、丝、羽毛等； 消毒剂：3%的H2O2做外科消毒剂；氧化剂：90%的H2O2做火箭燃料的氧化剂 5.配位化合物简称配合物，也称络合物，是一类比较复杂的无机化合物。研究配位化合物的化学称为配位化学。配位化学属于无机化学领域，是现代无机化学的一个重要研究方向。 配合物在化学、化工、生命科学的许多领域中都有应用。 6. 金属材料金属材料的优点：良好的导电、传热性、高的机械强度，较为广泛的温度使用范围，良好的机械加工性能等。金属材料的缺点：易被腐蚀和难以满足高新技术更高温度的需要实际使用的金属材料绝大多数是合金材料。 思考：911事件中纽约世贸大厦坍塌的原因

40、？合金钢强度经得起12级台风、各种龙卷风的袭击，也耐得住地震、雷电或爆炸的侵扰。但其优良的导热性，使他经不起高温，整体变软，促成大厦迅速倒塌。7. 典型的合金材料（1)轻质合金：轻质合金是由镁、铝、钛、锂等轻金属形成的合金。主要优点是密度小，在交通运输、航空航天等领域有重要应用。铝合金：在铝中加入镁、铜、锌、锰形成铝合金。铝铜镁合金称为硬铝，铝锌镁铜合金称为超强硬铝(其强度远高于钢)。密度小、强度高、易成型，用于飞机制造业。钛合金：钛中加入铝、钒、铬、钼、锰等形成钛合金。钛合金具有密度小、强度高、抗磁性、耐高温、耐海水腐蚀等优点。是制造飞机、火箭发动机，人造卫星外壳，宇宙飞船船舱、潜艇等的重要

41、结构材料。（2)耐热合金：耐热合金主要是第VVII 副族元素和VIII族高熔点元素形成的合金。应用最多的有铁基、镍基和钴基合金。它们广泛地用来制造涡轮发动机、各种燃气轮机热端部件，涡轮工作叶片、涡轮盘、燃烧室等。（3)低熔合金：低熔合金常用的低熔金属及其合金元素有汞、锡、铅和铋等。汞常用做温度计、气压计中的液柱，也可做恒温设备中的电开关接触液。汞容易与很多种金属形成合金。铋的某些合金可应用于自动灭火设备、锅炉安全装置以及信号仪表等，还可用作原子能反应堆的冷却剂。（4)形状记忆合金：形状记忆合金有一个特殊的转变温度，在转变温度以下，金属晶体结构处于一种不稳定结构状态，在转变温度以上，金属结构是一

42、种稳定结构状态。一旦把它加热到转变温度以上，不稳定结构就转变为稳定结构，合金就恢复了原来的形状。用镍钛形状记忆合金制成管接口，在使用温度下加工的管接口内径比外管径略小，安装时在低温下将其机械扩张，套接完毕在室温下放置，由于接口恢复原状而使接口非常紧密。这种管子固定法在F14型战斗机油压系统的接头及在海底输送管的接口固接均有很成功的实例。8. 新型无机功能材料（1）耐热高强结构材料：氮化硅 Si3N4：组成氮化硅的两种元素的电负性相近，属强共价键结合的原子晶体，所以氮化硅的硬度高（耐磨损）、熔点高（耐高温）、结构稳定、绝缘性能好，故是制造高温燃气轮机的理想材料。缺陷是抗机械冲击强度偏低，容易发生

43、脆性断裂。氮化硼 BN： 氮化硼（金刚石型）属强共价键结合，兼有许多优良性能，不但耐高温，耐腐蚀、高导热、高绝缘，还可以很容易地进行机械加工，是一种理想的高温导热绝缘材料，也是既硬又韧的超硬材料。（2）半导体材料：半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质，半导体在一定条件下可以导电，其电导率随温度的升高而迅速增大。 按化学组成，半导体可以分为单质半导体和化合物半导体，按半导体是否含有杂质又可分为本征半导体和杂质半导体。 单质半导体材料:Si、Ge、Sn、Te等； 化合物半导体种类很多，有二元体系、三元体系等。 二元体系如SiC、 GaAs、ZnS、CdTe、HgTe等； 三元体系如Z

44、nSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2等（3）超导材料具有超导电性的材料称为超导材料。有些物质在某一特定的温度附近，其导电率将突然增至无穷大（即电阻为零），这种现象称为超导电性。 室温超导是科学家努力追求的目标。 例如，利用超导材料的超导电性，可制造超导发电机、电动机，大大减轻其重量、体积并提高其输出功率。 利用超导材料的抗磁性，超导磁铁与铁路路基导体间所产生的磁性斥力，可制成超导磁悬浮列车。 （4）光导纤维光导纤维简称光纤，以传光和传像为目的的一种光波传导介质。光导纤维是根据光的全反射原理制成的，其最大应用是激光通讯。此外，光纤还可用于电视、电脑视频、传真电

45、话、光学、医学(如胃镜等各种人体内窥镜)等。目前用的主要有氧化物玻璃光纤、非氧化物光纤和聚合物光纤等类。 第7章 高分子化合物与材料1. 高分子化合物高分子化合物（高分子、高聚物或聚合物）的分子比低分子化合物的分子要大很多。通常低分子有机化合物的相对分子质量在1000以下，而高分子化合物的相对分子质量在1万以上，有的可达上千万。 高分子化合物的基本特征：相对分子质量大。 2. 高分子化合物的特点（1）高分子化合物组成简单，相对分子质量大，具有“多分散性”。是多分子的混合物。（2）高分子化合物可归纳为线型和体型两种结构。线型结构中包括链型和支链型。（3）高分子化合物由于其相对分子质量很大，有较好

46、的机械强度。又由于其分子是由共价键结合而成，故有较好的绝缘性和耐腐蚀性，由于其分子链很长，呈卷曲状，故有较好的可塑性和高弹性。 （4）高分子化合物在常温常压下主要以固态或液态存在，几乎无挥发性，溶解性也很差，有时只发生溶胀。 3. 高分子化合物的命名 （1）按原料单体或聚合物的结构特征命名1）在单体名称前面冠以“聚”字：聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙二酰己二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯等。 2）在单体名称后面加“树脂” ：酚醛树脂、环氧树脂等。（2）按商品名命名 有机玻璃聚甲基丙烯酸甲酯。尼龙或锦纶聚酰胺，如尼龙-610。我国习惯以“纶”作为合成纤维商品名的后缀，如涤纶、氯纶、腈纶、锦纶、丙纶等。为解决

47、聚合物读写不便，常采用国际通用的英文缩写符号，如PVC、ABS等4. 高分子化合物的分类（1）按来源分类 天然高分子和合成高分子。（2）按主链结构分类 1）碳链聚合物：主链完全由碳原子组成。如聚乙烯：2）杂链聚合物：主链除碳原子外，还含有氧、氮、硫等杂原子。如聚己二酰己二胺（尼龙-66）.3）元素有机聚合物：主链由硅、硼、铝与氧、氮、硫、磷等组成，侧链是有机基团。如聚二甲基硅氧烷.4)元素无机聚合物：主链和侧链均由无机元素或基团组成。如聚二氯磷腈.（3）按性能和用途分类 塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂和功能高分子六大类。（4）按功能分类 通用高分子、工程材料高分子、功能高分子、仿生高分子等 。5. 高分子化合物的基本结构(1) 高聚物分子的几何形状 1）线型结构高分子物质: 分子中有独立的大分子存在，分子链中以单键相连的相邻两链节之间还可以保持一定的