基础无机化学部分

基础无机化学部分第1页，共49页，2023年，2月20日，星期一第一篇化学基础知识

第一章化学反应

1

化学反应速度和化学平衡

1.1

化学反应速率

1.2影响速度的因素

1.3化学平衡

1.4平衡常数

1.5化学平衡移动第2页，共49页，2023年，2月20日，星期一1化学反应速度和化学平衡

1.1化学反应的平均速度

H2与O2具有生成H2O的强烈趋势,但室温下气体混合物放置1万年仍看不出生成H2O的迹象。如果点燃那么就会发生爆炸。为了利用这个反应释放的巨大能量,就必须提供适当的动力学条件。因此，化学动力学研究还在于其实第3页，共49页，2023年，2月20日，星期一定义反应速率(反应比率)是指给定条件下反应物通过化学反应转化为产物的速率，常用单位时间内反应物浓度的减少或者产物浓度的增加来表示。浓度常用moldm–3，时间常用s，min，h，d，y。反应速率又分为平均速率（平均比率）和瞬时速率（瞬间比率）两种表示方法。第4页，共49页，2023年，2月20日，星期一▲实际工作中如何选择，往往取决于哪一种物质更易通过实验监测其浓度变化。▲速率方程相同，但各自的k不同。aA+bByY+zZ对于一般的化学反应：第5页，共49页，2023年，2月20日，星期一反应2W+XY+Z哪种速率表达式是正确的？第6页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.2影响化学反应速度的因素（浓度、温度、压强、催化剂）

1.2.1浓度对化学反应速率的影响:反应速率∝碰撞次数∝反应物浓度

在温度恒定情况下,增加反应物的浓度可以增大反应速率。

用来表示反应速率与反应物浓度之间定量的关系式叫速率方程(比率相等)又叫速率定律(比率定律)。第7页，共49页，2023年，2月20日，星期一反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物的反应称为元反应（初步的反应）。对元反应A+B→产物v∝c(A)v∝c(B)v∝c(A)c(B)即v=k

c(A)c(B)或v=kc

2(A)(A=B)对一般元反应，则v=k

ca(A)c

b(B)‥·(质量作用定律）k为速率常数(比率常数)：▲与T有关，与c无关▲浓度均为单位浓度时，则称为比速率，k大v就大▲n=a+b+‥·(反应级数)▲用不同物种的浓度表示v时，k值也不同(1)元反应的速率方程第8页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.2.2压力对反应速度的影响

N2+3H2=2NH3V＝K[N2]×[H2]3第9页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.2.3温度对化学反应速率的影响范特霍夫规则：温度每升高10度，化学反应速度大约增加1－3倍（这是个近似规则）第10页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.2.4催化剂对反应速率的影响催化剂:存在少量就能加快反应而本身最后并无损耗的物质催化作用的特点：●只能对热力学上可能发生的反应起作用●通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间●只有在特定的条件下催化剂才能表现活性●通过改变催化剂可以改变反应方向(1)催化剂与催化作用第11页，共49页，2023年，2月20日，星期一1889年Arrhenius提出了k与T之间的定量关系:由Arrhenius方程可定义Ea:则总结Arrhenius方程若已知T1,k1,T2,k2,可求出Ea求出Ea后,可用内插法或外推法求算指定温度下的k值。第12页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.3化学平衡

可逆反应

平衡的特征第13页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.4化学平衡常数及反应商

在一定温度下,可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂的连乘积与反应物浓度幂的连乘积之比,是一个常数,幂指数为化学计量数.

第14页，共49页，2023年，2月20日，星期一对于一般可逆反应：aA+bB——gG+hH

平衡时,K是平衡常数。K称为经验平衡常数.

第15页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.5化学平衡移动(浓度，压力，温度）

化学平衡是有条件的.在一定条件下建立的平衡,当条件发生变化时将被破坏,从平衡态变为不平衡态.之后,在改变了的条件下,反应再度平衡.这种过程称为化学平衡的移动.

导致平衡移动的原因,可以从反应商和平衡常数两个方面去考虑.例如,某反应:达到平衡,

此时,有Q=K,v+=V-当体系加入A,Q的分母增大,Q变小,导致Q<K,反应向右进行.过一段时间,又达到平衡,即平衡右移.

第16页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.5.1浓度改变浓度将使平衡移动,增加一种反应物的浓度,可使另一种反应物的转化率提高.这是工业上一项重要措施.第17页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.5.2压强、对于有气体参加的反应,压强的改变可能对平衡有影响.例如,某温度下,反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)达到平衡,有:

现将体系的总压扩大2倍,试判断平衡移动的方向.

总压增大时,Qp将如何变化,是关键问题.Pi=P总xi,xi不变,P总扩大2倍,Pi将扩大2倍.故:

即Qp<Kp平衡右移。

这与我们熟知的结论,增大压强平衡向气体分子数少的方向移动相一致.体积变化可以归结为浓度或压强变化的影响.若将各种因素综合起来考虑问题,就必须学会用Q与K的关系来推理.

第18页，共49页，2023年，2月20日，星期一LeChatelier原理:

如果对平衡施加一种作用,则平衡向着使这一种作用减小的方向移动.

第19页，共49页，2023年，2月20日，星期一温度影响NO＋O22NO2+112.64KJ温度升高温度降低第20页，共49页，2023年，2月20日，星期一化学反应德类型2.1中和酸+碱--------盐+水

1.盐酸和烧碱起反应：HCl+NaOH====NaCl+H2O

2.盐酸和氢氧化钾反应：HCl+KOH====KCl+H2O

3.盐酸和氢氧化铜反应：2HCl+Cu(OH)2====CuCl2+2H2O

4.盐酸和氢氧化钙反应：2HCl+Ca(OH)2====CaCl2+2H2O

5.盐酸和氢氧化铁反应：3HCl+Fe(OH)3====FeCl3+3H2O

6.氢氧化铝药物治疗胃酸过多：3HCl+Al(OH)3====AlCl3+3H2O

7.硫酸和烧碱反应：H2SO4+2NaOH====Na2SO4+2H2O

8.硫酸和氢氧化钾反应：H2SO4+2KOH====K2SO4+2H2O

9.硫酸和氢氧化铜反应：H2SO4+Cu(OH)2====CuSO4+2H2O

10.硫酸和氢氧化铁反应：3H2SO4+2Fe(OH)3====Fe2(SO4)3+6H2O

11.硝酸和烧碱反应：HNO3+NaOH====NaNO3+H2O第21页，共49页，2023年，2月20日，星期一实质:H++OH-H2O广义的酸碱理论能够融合以下反应第22页，共49页，2023年，2月20日，星期一酸性氧化物+碱--------盐+水

1.苛性钠暴露在空气中变质：2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O

2.苛性钠吸收二氧化硫气体：2NaOH+SO2====Na2SO3+H2O

3.苛性钠吸收三氧化硫气体：2NaOH+SO3====Na2SO4+H2O

第23页，共49页，2023年，2月20日，星期一碱性氧化物+酸--------盐+水

1.氧化铁和稀盐酸反应：Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O

2.氧化铜和稀硫酸反应：CuO+H2SO4====CuSO4+H2O

3.氧化镁和稀硫酸反应：MgO+H2SO4====MgSO4+H2O

4.氧化钙和稀盐酸反应：CaO+2HCl====CaCl2+H2O第24页，共49页，2023年，2月20日，星期一酸+盐--------另一种酸+另一种盐

1．大理石与稀盐酸反应：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑

2．碳酸钠与稀盐酸反应:Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑

3．碳酸镁与稀盐酸反应:MgCO3+2HCl===MgCl2+H2O+CO2↑

碱+盐--------另一种碱+另一种盐

1．氢氧化钠与硫酸铜：2NaOH+CuSO4====Cu(OH)2↓+Na2SO4

2．氢氧化钠与氯化铁：3NaOH+FeCl3====Fe(OH)3↓+3NaCl

3．氢氧化钠与氯化镁：2NaOH+MgCl2====Mg(OH)2↓+2NaCl

盐+盐-----两种新盐

1．氯化钠溶液和硝酸银溶液：NaCl+AgNO3====AgCl↓+NaNO3

2．硫酸钠和氯化钡：Na2SO4+BaCl2====BaSO4↓+2NaCl

其它反应：

1．二氧化碳溶解于水：CO2+H2O===H2CO3

2．生石灰溶于水：CaO+H2O===Ca(OH)2

第25页，共49页，2023年，2月20日，星期一沉淀反应2.1溶度积原理2.1.1溶度积常数2.1.2沉淀的生成和溶解2.1.3溶度积计算H2SO4+BaCl2====BaSO4↓+2HCl

Ca2++C2O42-===CaC2O4(s)第26页，共49页，2023年，2月20日，星期一氧化还原反应化学反应前后氧化数是否发生变化分为氧化还原反应(氧化数变化)和非氧化还原反应(无变化)3.1实质:反应物之间发生电子转移,氧化数只是外观形式失去电子的过程为氧化，得到电子的过程为还原2Na＋Cl2＝＝2NaCl3.2得电子的氧化剂（被还原）失电子为还原剂（被氧化）得电子为还原反应失电子为氧化反应第27页，共49页，2023年，2月20日，星期一3.3氧化性和还原性物质具有获得电子的能力叫氧化性。越易得电子物质，氧化性越强，是较强得氧化剂；相反为较强的还原剂。常用的氧化剂：常用的还原剂：第28页，共49页，2023年，2月20日，星期一氧化还原反应的类型分子间：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu分子内：KClO3===KCl＋O2歧化：3NO3＋H2O===2HNO3+NO多种元素间的氧化还原反应：FeS+4HNO===Fe(NO3)3+S+NO+2H2O第29页，共49页，2023年，2月20日，星期一氧化还原反应的配平：总原则：得失电子数相等，两边的原子个数和种类相同步骤：1找出氧化数发生变化的元素，找出氧化剂和还原剂2计算氧化数升高数值和氧化数降低数值3得失电子数相等4配平其他元素第30页，共49页，2023年，2月20日，星期一4配位反应1定义

由中心原子(或离子)和几个配体分子（或离子）以配位键相结合而形成的复杂分子或离子，通常称为配位单元。凡是含有配位单元的化合物都称做配位化合物，简称配合物，也叫络合物。

,Ni(CO)4都是配位单元，分别称作配阳离子、配阴离子、配分子。

[Co(NH3)6]Cl3,K3[Cr(CN)6],Ni(CO)4都是配位化合物。[Co(NH3)6][Cr(CN)6]也是配位化合物。判断的关键在于是否含有配位单元。

第31页，共49页，2023年，2月20日，星期一2构成

内界是配位单元，外界是简单离子。

又如K3[Cr(CN)6]之中，内界外界是K+。可以无外界，如Ni(CO)4。但不能没有内界。内外界之间是完全电离的。

内界配位单元又由中心和配体构成。中心：又称为配合物的形成体，多为金属离子，尤其是过渡金属离子。配体：经常是阴离子或分子。第32页，共49页，2023年，2月20日，星期一3配位原子和配位数

配体中给出孤对电子与中心直接形成配位键的原子，叫配位原子。配位单元中，中心周围与中心直接成键的配位原子的个数，叫配位数。

配位化合物[Co(NH3)6]Cl3的内界为，中心的周围有6个配体NH3，每个NH3中有1个N原子与配位。N是配位原子，Co的配位数是6。注意：配体的个数与配位数不是同一个概念。

若中心的电荷高，半径大，则利于形成高配位数的配位单元；而配体的电荷高，半径大，利于低配位数。

第33页，共49页，2023年，2月20日，星期一[Co(NH3)5H2O]Cl3三氯化五氨·水合钴(III)

Cu2[SiF6]六氟合硅(IV)酸亚铜

1在配合物中

先阴离子，后阳离子，阴阳离子之间加‘化’字或‘酸’字，配阴离子看成是酸根。

2在配位单元中

1°先配体后中心，配体与中心之间加‘合’字。

2°配体前面用二、三、四……表示该配体个数。

3°几种不同的配体之间加‘·’隔开。

4°中心后面加（），内写罗马数字表示中心的价态。

3配体的名称

第34页，共49页，2023年，2月20日，星期一第35页，共49页，2023年，2月20日，星期一4配体的先后顺序

下述的每条规定均在其前一条的基础上

1°先无机配体后有机配体

PtCl2(Ph3P)2

二氯·二(三苯基膦)合铂(II)

2°先阴离子类配体，后阳离子类配体，最后分子类配体

。

K[PtCl3(NH3)]

三氯·氨合铂(II)酸钾

3°同类配体中，按配位原子的元素符号在英文字母表中的

次序分出先后。

[Co(NH3)5H2O]Cl3

三氯化五氨·水合钴(III)

4°配位原子相同，配体中原子个数少的在前

。

[Pt(Py)(NH3)(NO2)(NH2OH)]Cl

氯化硝基·氨·羟氨·吡啶合钴(II)

5°配体中原子个数相同，则按和配位原子直接相连的配体

中的其它原子的元素符号的英文字母表次序，如

和

，

则在前

。

第36页，共49页，2023年，2月20日，星期一乙二胺H2N-CH2-CH2-NH2（表示为en），其中两个氮原子经常和同一个中心配位。象这种有两个配位原子的配体通常称双基配体(或双齿配体)。

而乙二胺四乙酸(EDTA)，其中2个N，4个-OH中的O均可配位，称多基配体。

第37页，共49页，2023年，2月20日，星期一第二章溶液1溶液浓度及相关计算1.1百分比浓度质量百分比浓度＝（溶质的质量÷溶液的质量）╳100％体积百分比浓度＝（溶质的体积÷溶液的体积）╳100％第38页，共49页，2023年，2月20日，星期一1.2物质的量浓度1.2.1摩尔表示物质的量国际基本单位基本微粒个数6.022×1023个时为一摩尔。符号为：mol，使用摩尔时基本微粒单元应该指明。1.2.2摩尔质量1摩尔物质的质量，单位g/mol物质的质量÷物质的摩尔质量＝物质的量物质的量浓度＝溶质的物质的量÷溶液的体积第39页，共49页，2023年，2月20日，星期一2电解质溶液2.1电解质和非电解质2.1.1定义：2.1.2电解质的电离第40页，共49页，2023年，2月20日，星期一2.2电离度2.2.1强弱电解质2.2.2电离度

α

第41页，共49页，2023年，2月20日，星期一电离平衡3.1电离平衡和电离常数3.2电离度和电离常数的关系HAcH++Ac-C00C-CaCaCa第42页，共49页，2023年，2月20日，星期一3.3同离子效应在弱电解质溶液中，加入液弱电解质具有相同离子的强电解质，从而使弱电解质的电离度降低的现象，叫做同离子效应第43页，共49页，2023年，2月20日，星期一3.4水的电离和溶液的pH值水的离子积常数

式中的K称为水的离子积常数，经常用Kw表示。

2

pH值和pOH值

pH表示-lg[H+]

pOH表示-lg[OH-]

因为[H+][OH-]=1.0×10-14

所以pH+pOH=14

pH和pOH一般的取值范围是1-14,但也有时超出,

如[H+]=10,则pH=-1第44页，共49页，2023年，2月20日，星期一4.3酸碱指示剂1指示剂的变色原理

能通过颜色变化指示溶液的酸碱性的物质，如石蕊，酚酞，甲基橙等，称为酸碱指示剂。酸碱指示剂一般是弱的有机酸。现以甲基橙为例，说明指示剂的变色原理。甲基橙的电离平衡表示如下：

分子态HIn显红色，而酸根离子In-显黄色。当体