高职无机化学教案与答案

一、高职无机化学教案............................................1

绪论.........................................................1

一、化学的地位及作用：........................................1

二、四大化学：...............................................1

三、本课程的目的及主要内容：.................................1

第一章物质及其变化............................................4

第一节物质的聚集状态.........................................4

一、物质的聚集状态：........................................4

二、物质的聚集状态和相：....................................4

三、理想气体状态方程：.......................................5

四、混合气体分压定律：......................................6

1、混合气体分压定律：........................................6

2、分压的计算：..............................................7

第二节化学反应中的质量和能量关系.............................9

一、质量守恒定律：..........................................9

二、应用化学方程式的计算：..................................9

三、化学反应中的能量关系....................................10

本章要求.....................................................10

第二章化学反应速率和化学平衡.................................11

第一节化学反应速率定义及表示方法............................11

一、化学反应速率的定义：....................................11

二、化学反应速率的表示方法：................................11

三、反应进度（；）：.........................................13

例2-2：........................................................................................................14

第二节化学反应速率理论......................................14

一、反应速率的有效碰撞理论.................................14

1、有效碰撞和活化分子的概念................................14

①什么叫有效碰撞？.........................................14

②什么样的分子有资格参加有效碰撞？.........................15

2、分子的能量分布..........................................15

二、过渡状态理论简介（活化配合物理论）.....................16

三、反应机理（反应历程）....................................16

①基元反应.................................................17

②非基元反应...............................................17

第三节影响化学反应速率的主要因素............................17

一、浓度对反应速率的影响...................................17

1、质量作用定律............................................17

2、反应级数................................................18

3、有效碰撞理论对浓度影响的解释............................19

二、温度对反应速率的影响（特别显著）.......................19

1、反应速率的温度系数r...............................................................................19

2、有效碰撞理论对温度影响的解释............................19

三、催化剂对反应速率的影响..................................20

2、催化剂具有选择性.........................................20

四、影响多相体系反应速率的因素..............................21

第四节化学平衡..............................................21

一、化学反应的可逆性和化学平衡.............................21

化学平衡的特点：............................................21

二、平衡常数...............................................22

1、平衡常数.................................................22

①浓度平衡常数Kc..............................................................................................22

②压力平衡常数Kp..............................................................................................22

③热力学平衡常数一标准平衡常数K”...........................................................22

2、书写和应用平衡常数的注意点..............................23

①要与反应方程式相符.......................................23

②纯固体在平衡常数式中不必列出.............................23

③对于水在平衡式中的处理：.................................23

④K随温度而变，使用时须注意相应的温度......................23

3、平衡常数的意义..........................................23

①判断可逆反应平衡状态和反应进行方向的依据。...............23

②描写可逆反应进行程度的标度...............................24

4、平衡常数与平衡转化率....................................24

5、化学平衡的计算..........................................24

三、外界条件对平衡位置的影响（化学平衡的移动）..............26

1、浓度对平衡移动的影响....................................26

2、压力对平衡移动的影响....................................27

3、温度对平衡移动的影响.....................................28

4、催化剂与化学平衡........................................28

5、平衡移动原理一吕•查德里原理............................28

本章要求.....................................................29

第三章电解质溶液和离子平衡...................................29

第一节强电解质在溶液中的状况................................30

一、离子氛的概念............................................30

二、活度和活度系数..........................................31

第二节水的电离和溶液的PH值.................................31

一、水的离子积..............................................31

二、溶液的PH值.............................................32

1、什么叫PH值？............................................32

2、PH值的计算..............................................32

3、PH值的测定..............................................33

（1）酸碱指示剂.............................................33

（2）PH计..................................................33

第三节弱酸弱碱的电离平衡....................................34

一、一元弱酸和弱碱的电离平衡................................34

1、一元弱酸的电离平衡.......................................34

2、一元弱碱的电离平衡.......................................35

3、电离度（a）.............................................35

二、多元酸的分步电离........................................36

1、多元弱酸的分步电离.......................................36

2、多重平衡原则.............................................37

第四节同离子效应和缓冲溶液..................................37

一、同离子效应..............................................37

二、缓冲溶液................................................38

1、缓冲溶液的组成...........................................39

2、缓冲溶液的PH值计算（对上表的计算：）....................39

第五节盐类的水解............................................42

一、水解常数（Kh）和盐溶液PH值计算.........................43

1、一元弱酸强碱盐...........................................43

2、一元弱碱强酸盐...........................................44

3、一元弱碱弱酸盐...........................................45

4、多元弱酸盐和多元弱碱盐的水解.............................46

（1）多元弱酸盐（Na£O：J....................................46

（2）多元弱碱盐的水解（FeCb）..............................47

二、水解平衡的移动..........................................47

1、浓度的影响...............................................47

2、温度的影响...............................................48

3、酸度的影响...............................................48

第六节酸碱质子理论..........................................49

一、酸碱质子理论............................................49

1、质子论酸碱的定义.........................................49

2、酸碱共朝关系.............................................50

3、酸碱反应的实质和反应方向................................50

4、局限性...................................................50

二、酸碱电子理论............................................51

第七节沉淀和溶解平衡........................................51

一、溶度积..................................................51

二、溶度积与溶解度的相互关系................................52

1、溶度积与溶解度的相互换算.................................52

2、（1）同类型的能溶化合物，可由其Ksp比较其溶解能力。.......53

（2）不同类型的电解质，不能直接由Ksp比较溶解能力的大小；...54

第八节溶度积规则及其应用....................................54

一、溶度积规则..............................................54

二、沉淀的形成..............................................55

1、沉淀生成的条件：Q>Ksp.................................55

2、沉淀的程度...............................................56

3、同离子效应...............................................58

4、盐效应...................................................59

5、络合效应.................................................60

三、分步沉淀................................................60

四、沉淀的溶解..............................................61

1、转化成弱电解质...........................................61

①生成弱酸：................................................61

②生成弱碱：................................................61

③生成H20...................................................61

2、发生氧化还原反应.........................................62

3、生成难解离的配离子.......................................62

4、转化为另一种沉淀再行溶解（当上述方法都不溶时）...........62

本章要求.....................................................62

第四章氧化和还原.............................................63

第一节氧化还原反应的基本概念................................63

一、氧化数的概念............................................63

1、定义：...................................................63

2、规律：...................................................63

确定氧化数的一般原则：P117..................................63

3、氧化数与共价数（化合价）.................................64

二、氧化还原电对............................................64

三、氧化还原反应方程式的配平................................65

1、氧化数法.................................................65

2、离子一电子法（适用于溶液中的反应）.......................67

第二节氧化还原反应与原电池..................................69

一、原电池..................................................69

1、原电池的组成：...........................................69

（1）半电池和电极...........................................69

（2）外电路.................................................70

（3）盐桥（是一种电解质溶液）...............................70

二、原电池表示方法..........................................70

一、电极电势................................................71

1、电极电势的概念...........................................71

（1）标准氢电极.............................................71

（2）电极的种类.............................................72

i）金属一金属离子电极.......................................72

ii）气体一离子电极..........................................72

iii）金属一金属难溶盐一阴离子电极............................72

iv）氧化还原电极............................................72

（3）标准电极电势表P530表3................................72

格式：氧化型+ne?还原型6"（氧化型/还原型）..........72

意义：...................................................73

二、影响电极电势的因素：——Nernst方程.....................73

①［氧化型］或［还原型］对”的影响..............................74

②酸度对巾的影响............................................75

第三节电极电势的应用........................................75

一、氧化剂与还原剂的相对强弱................................75

二、氧化还原反应可能进行的方向和次序........................75

三、氧化还原反应进行的程度..................................77

四、元素电势图及其应用......................................79

1、什么叫元素电势图.........................................79

2、元素电势图的应用.........................................79

3、判断歧化反应能否自发进行.................................80

4、判断歧化反应的逆反应能否自发进行.........................81

本章要求.....................................................81

第五章原子结构和元素周期律...................................82

第一节原子核外电子的运动状态................................82

一、波函数与原子轨道（W）；儿率密度和电子云（|w|2）........82

二、四个量子数..............................................83

1、主量子数（n）............................................83

2、角量子数（1）（副量子数）.................................83

n,1的关系：...............................................84

3、磁量子数（m）............................................84

4、自旋量子数（ms）...........................................85

三、多电子原子轨道的能级....................................85

1、屏蔽效应.................................................86

能量：......................................................86

第二节多电子原子中电子的分布................................87

一、能量最低原理............................................87

1、泡利不相容原理...........................................87

2、洪特规则.................................................88

特例：等价轨道在全充满、半充满或全空的状态下是比较稳定的。..88

第三节原子核外电子排布与元素周期律..........................88

一、元素的外层电子构型......................................88

二、族与价电子构型..........................................89

第四节元素性质的周期性......................................90

一、有效核电荷..............................................90

二、原子半径................................................91

1、根据元素的原子存在的不同形式定义：.......................91

2、影响因素.................................................91

3、递变规律.................................................91

三、电离能（I）.............................................92

1、定义.....................................................92

2、影响因素.................................................92

3、递变规律.................................................92

四、电子亲合能（Y）.........................................93

1、定义：...................................................93

2、影响因素：...............................................93

3、递变规律：...............................................93

五、电负性（x）............................................93

本章要求.....................................................94

第七章分子结构与晶体结构.....................................94

第一节离子键................................................94

一、离子键的形成和特征.....................................94

1、离子键的形成............................................94

2、离子键的特征............................................95

二、离子的特性.............................................95

1、离子的电荷..............................................95

2、离子的电子层结构........................................96

3、离子半径................................................96

①同一元素：...............................................96

②同一周期.................................................96

③同一主族.................................................97

第二节共价键理论............................................97

一、价键理论（电子配对法）.................................97

1、氢分子共价键的形成和本质（应用量子力学）...............97

2、价键理论要点............................................98

3、共价键的类型............................................98

①。键和”键（根据原子轨道重叠方式不同而分类）.............98

②非极性共价键和极性共价键.................................99

③配位共价键（配位键）......................................100

二、键参数................................................100

1、键能：衡量共价键强弱的物理量。.........................100

2、键长（用X射线法）：....................................101

3、键角....................................................101

第三节杂化轨道理论和分子的儿何构型.........................101

一、杂化轨道的概念........................................101

二、杂化轨道的类型和分子的几何构型........................102

①SP杂化和分子的儿何构型.................................102

②SP,杂化和分子的儿何构型.................................102

③SP：,杂化和分子的几何构型.................................102

三、不等性杂化............................................103

1、有孤对电子参加的不等性杂化.............................103

①40分子的儿何构型........................................103

②NH：、的几何构型............................................103

2、无孤对电子参加的不等性杂化..............................103

第四节晶体的特征...........................................104

一、晶体的一般概念........................................104

1、晶体与非晶体...........................................104

2、晶体的特性.............................................105

二、晶体内部结构..........................................105

第五节离子晶体.............................................106

一、离子晶体的特征........................................106

二、离子晶体的类型........................................106

三、晶格能................................................107

第六节原子晶体.............................................107

第七节分子间力和分子晶体...................................107

一、分子间作用力..........................................108

1、分子的极性.............................................108

2、分子的变形性...........................................109

①什么叫分子的变形性？....................................109

②影响分子变形性的内在因素................................109

③分子在外电场作用下的变形程度，用极化率a来度量..........109

3、分子间力...............................................109

①分子间力................................................109

i）色散力（一切分子之间）................................109

ii）诱导力.................................................110

iii）取向力（极性分子与极性分子之间）.......................110

②分子间作用力的特性......................................110

③分子间作用力对物质物理性质的影响........................111

4、氢键...................................................111

①氢键形成的条件..........................................111

②氢键的强度和性质........................................112

③氢键的形成对物质b.p.、m.p.的影响.......................112

二、物质溶解度原理........................................112

三、分子晶体..............................................112

第八节金属晶体.............................................113

第九节离子极化.............................................113

一、基本观点..............................................113

二、离子极化作用（离子间的相互极化）......................114

三、离子极化力和变形性....................................114

四、离子极化的后果........................................114

1、对化学键键型的影响.....................................114

2、离子极化作用导致化合物的颜色变深.......................115

3、离子极化作用导致化合物的溶解度降低.....................115

4、离子极化作用对卤化物m.p.的影响........................115

第十节混合型晶体...........................................115

层内：.....................................................116

层间：.....................................................116

本章要求....................................................116

第七章配位化合物............................................117

第一节配位化合物的基本概念.................................117

一、配位化合物的定义......................................117

二、配位化合物的组成......................................117

三、配位化合物的命名......................................118

第二节配位化合物的结构......................................119

一、配位化合物的价键理论要点..............................119

二、配离子的配位数和儿何构型..............................119

1、配位数为2.............................................119

2、配位数为4.............................................120

(1)四面体结构...........................................120

(2)平面正方形...........................................120

3、配位数为6.............................................121

三、螯合物................................................121

1、螯合物.................................................121

螯合物形成的条件：.........................................122

2、螯合物的性质...........................................123

第三节配位化合物在水溶液中的状况...........................123

一、配离子稳定常数的表示方法..............................124

1、分步稳定常数和总稳定常数...............................124

2、不稳定常数.............................................124

二、配离子稳定常数的应用..................................124

1、比较同类型配合物的稳定性...............................124

三、配位平衡的移动及其应用................................125

1、配位平衡和酸碱平衡.....................................125

2、配位平衡和沉淀平衡.....................................125

3、配位平衡和氧化还原平衡.................................127

4、配离子之间的转化.......................................128

第四节螯合物................................................128

本章要求....................................................130

二、无机化学课后答案..........................................131

第一章物质及变化..........................................132

第二章化学反应速率和化学平衡..............................136

第三章电解质溶液和离子平衡................................148

第四章氧化和还原..........................................166

第五章原子结构和元素周期律................................180

第六章分子结构和晶体结构..................................187

第七章配合物..............................................194

第八章碱金属和碱土金属....................................202

第九章铝锡铅神睇钮........................................206

第十章氢稀有气体卤素...................................210

第H""一章氧硫氮磷碳硅硼....................................216

第十二章铜锌副族..........................................218

第十三章铭镒铁钻锲........................................220

高职无机化学教案

绪会

一、化学的地位及作用：

自然科学在纵向方面分为三个层次：工程技术、技术科学、基础科学。

化学是一门基础学科，它是在分子、原子或离子等层次上研究物质的组成、结构和性质

以及可能发生的变化和变化中的能量转换。

化学理论已渗透到许多技术学科当中，如采矿和冶金工业的需要，推动了无机和分析化

学的发展；纺织、印染、煤、石油的综合利用又使有机化学向前迈进了一大步。

二、四大化学：

化学在发展过程中逐步形成了许多分支学科，如''四大化学”这些都属于纯粹的化学。

无机化学：以所有元素及其化合物（除c、H化合物及其衍生物）为研究对象；

有机化学：以C、H化合物及其衍生物为研究对象；

分析化学：研究物质的化学组成和鉴定方法及其原理；

物理化学：以应用物理测量方法和数学处理方法来研究物质及其反应，以寻求化学性质

和物理性质间本质联系的普遍规律。

另外，随着化学在不同领域中的应用，又产生了许多应用化学：如工业化学、高分子化

学、放射化学、环境化学、生物化学、半导体化学等等。

三、本课程的目的及主要内容：

1、目的：化工专业一门重要的基础课，是后续化学课程的基础

1

2、主要内容：主要是研究无机物的组成、结构、性质、制备、应用以及其变化的基本

原理。

本教程分为两部分：化学理论与元素及其化合物

其中化学理论又分为：四大平衡（化学平衡、酸碱平衡、沉淀溶解平衡、氧化还原平

衡）及结构理论

3、学习方法：

-理论大课

中学的学习模式：每节课的讲授内容少，讲授的内容重复较多，大量作业，课堂练习

和课外练习，自学内容少。

大学的学习模式：每节课的讲授内容多，讲授内容重复性小，作业量少，无课堂练习，

强调自学能力的提高.针对大学学习特点，提出如下要求：

1.课堂认真听讲，跟上教师讲授思路，有弄不懂的问题暂且放下，待以后解决，不然,

由于讲授速度快，容易积累更多的疑难问题。

2.作好课堂笔记.留下一定的空白处，做标记，提出问题，写出结论。

二习题与答疑课

目的：解决课程的疑难问题

形式：讲解习题，作业中存在问题，自由解答疑难问题

方式：每周一次，每次2学时，从第二周开始

要求：在笔记或讲义中标明疑问，做记号，在答疑课堂向教师请教和探讨.没有问题

的同学可以不参加答疑课.

学习方法:

2

多提问，常讨论

无机化学内容丰富，又抽象，仅依靠个人苦思冥想，学习效果往往不佳。充分利用时间，

老师与同学或同学与同学之间互相提问，进行讨论甚至是辩论，可使基本概念与理论日益清

晰，容易理解。

三实验课

化学是以实验为基础的学科，实验对于理论的理解卜分重要.课程安排了近25个相关

的制备，测定和元素性质实验.

目的：掌握基础实验技能，通过实验深化理论问题的理解和记忆,提高分析问题和解决

问题的能力.

要求：预习报告，实验记录，实验报告

学习方法：

1.多动手，勤思考；

无机化学是以一门实验为主的学科，培养与提高学生的动手能力，是无机化学的基本要

求之一。对于在实验过程中出现的问题，除了仔细听老师的讲解以外，还需要结合理论课学

过的基本知识，多动脑，多思考，主动接受无机化学的基本理论，才能牢固掌握具体的操作

方法。

2.注意实验现象的观察，多动笔准确记录实验现象

实验课不仅要做好每一个操作步骤，掌握实验技术与方法,要特别注意实验现象的观察,

不要放弃一个实验现象，新的理论往往就是在对实验现象的仔细观察中发现的。更要坚持书

写实验报告，总结实验中的经验和教训，这样才能不断提高理论与实践水平。

3.注意理论与实际的联系

对实验现象的观察和利用理论知识对实验现象的总结，是发现知识的最好方法

3

以上是供同学们参考的学习方法，根据自己的实际情况，采用不同的学习方法，把别人

的优势学到手，一定能学好无机化学课程。

第一章物质及其变化

第一节物质的聚集状态

体系：被研究的对象，例如■•个烧杯中的溶液

一、物质的聚集状态：

各种物质总是以一定的聚集状态存在的

气、液、固为三种聚集状态，各具特征，在一定条件下可相互转化。

1、气体（g）:扩散性和可压缩性

2、液体（1）：流动性、无固定形状、一定条件下有一定体积

3、固体（s）：具有一定体积、一定形状及一定程度的刚性。

二、物质的聚集状态和相：

相：在体系中任何具有相同的物理性质和化学性质的部分称为相。

相与相之间有界面隔开。

g-s,1-S,S-S-一般为两相

g-g混合物为一相

1-1混合物：

一相：如5%HC1溶液，HC1以分子或离子形式分散在水中

4

两相：如油和水组成的体系，0/w,0以较多分子聚成粒子，以一定的界面和周围的水

分开，是不连续的相，W是连续相。

g-L混合物：也存在如上关系：H2s溶于水为一相

S-S混合物制成合金时为一相。

物质的聚集状态或相可以相互变化，亦可共存。

如：

冰水（L）相受

0℃冰（S）一水（D相平衡

S-L相平衡这一点温度即为凝固点。

气体的存在状态主要决定于四个因素：P、V、T、n,而几乎与它们的化学组成无关。反

映这四个物理量之间关系的式子叫气体状态方程式。

理想气体：分子间完全没有作用力，分子只是一个几何点，没有体积。

实际上所碰到的气体都是真实气体，只有在温度不太低，压力不太高时，实际气体的

存在状态才接近于理想气体，可以用理想气体的定律进行计算。

三、理想气体状态方程：

PV=nRT

5

pVnTR

标准单位Pam3molK8.314

R：常数，可由实验测得：

1mol气体在273.15K（0℃）,101.325kPa下测得其体积22.4X10%?

这是理想气体的状态方程式，而实际上气体分子本身必然占有体积，分子之间也具有引

力，因此应用该方程进行计算时，不可避免地存在偏差。对于常温常压下的气体，这种偏差

很小，随着温度的降低和压力的增大，偏差逐渐增大。

四、混合气体分压定律：

1、混合气体分压定律：

1801年，由Dalton（道尔顿）总结实验结果提出，因此又称为Dalton分压定律。

两种或两种以上不会发生化学反应的气体混合，混合气体的总压力等于各组分气体的分

压力之和。

A、容器中注入30mLN2,压力为300mmHg

B、容器中注入20mL02,压力为200mmHg

C、容器中注入30mLN2+20mL02,压力为500mmHg

B|l：P,s=EPi

Pi：分压力（简称分压），气体混合物中各组分气体的压力，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。

理想气体定律同样适用于混合气体：

PiV=niRT,P总V=n&RT====>EPiV=EniRT

Pi：分压；V：总体积

6

2、分压的计算：

P总可通过压力表测出，Pi则很难被直接测出，可通过分析、计算求得：

PiV=niRT(1)P,eV=n.eRT(2)

由(1)+(2),得：Pi/=ni/n,B=Xi(摩尔分数)

APi=XiP.e

计算分压的关键在于如何求得组分气体的摩尔分数。

求混合气体的摩尔分数，常用的方法是通过混合气体进行气体分析，测得各组分气体

的体积分数：Vi/V总。

例1-1：

已知在250℃时PCL能全部气化，并部分离解为PCL和CLo现将2.98gpeh置于1.00L

容器中，在250C时全部气化后，测定其总压力为113.4kPa。其中有哪几种气体？它们的分

压各是多少？

7

解，iSPO0ftffTXmol.

肥时md数，29er208.22=0.0143moJ

290°C

PO5G=^90/0,

刑眄md数，0.014300

¥W«t.0.014&XXX

,

pavn3.4xioi»xi.ooxia

lRT-8.314X（273*250）

=O.O261ITIDI

nft=0.0143-X*X+X=0.0261

/-X=O.Q118mol

:.平II耐的mol数：

n—FVO=0014X00118=0.0025mol

npm=nCB=0.0118moi

/-根据R^^Xni/h^

P+113.4X0.002S0.0261=10.9kPa

P.PgW13.4X0.011M.0261=51.25kPa

例1-2：

1.34gCaCz与H20发生如下反应：CaC2（s）+HQ（］）=CzH2（g）+Ca（0H）2（s）产生的GHz气体用

排水集气法收集，体积为0.471L。若此时温度为23C,大气压为99X103kPa,该反应的产率

为多少？（已知23C时水的饱和蒸气压为2.8X103kPa）

«¥.产率■SI铲量/理论产量

二充R出23C,99X10*KPa时空和理论产量.

na<=aaqmolft=134/64.1=0.0209n»l

**Mt*®t.Pg=Pam+Pg

二Pg-Pg-Pjoo-99Xltf-23XI0s-系2XW1KPa

96.2*101xio1xQ471xio1

=00814m<4

8314*2%

二产率=%/n.*x100%=0.018470.0209*KJOfe

=88K

8

第二节化学反应中的质量和能量关系

一、质量守恒定律：

参加化学反应前各种物质的总质量等于反应后全部生成物的总质量。

二、应用化学方程式的计算：

化学方程式是根据质量守恒定律，用规定的化学符号和化学式来表示化学反应的

式子。

反应前后原子种类、数目相等。

可根据反应物和生成物的质量比，或物质的量之比来进行计算。

例『3某硫酸厂以硫铁矿(FeS2)为原料生产硫酸，其基本反应为：

4Fe$2+1IO2f2Fe2()3+8SO2

2S02+O2-2S03

SO3+H2O-H2s

如投入800吨含S40.0%的硫铁矿，问理论上能生产出浓度为98.0%的硫酸多少吨？

根据方程式1molSf1molHjSO4

叫800乂1伊乂4(10%

则2.=%=或=------瓦------

sl.OOxlO1mol

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