无机化学复习提纲(电子版)

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无机化学复习提纲

一、复习重点

by CantonGirl

以教材为蓝本,以各章小结为主线进行重点复习。在理解的基础上,记住重点概念、公式,即是将各章的一些主要内容列出,复习时重点看。

(一)原子结构

1、电子的空间运动状态要用波函数(Ψ)来描述,它受n、l、m、ms四个量子数规定,n和l的合理组合是能判断能量高低。(n、l、m共同规定决定一个原子轨道,n、l、m和ms 决定电子的运动状态)

2、|ψ|2表示电子在空间出现的概率密度,它的形象化图形,即电子云。

3、ψ和|ψ|2的角度分布图有何不同?两者形状相似,指向相同,前者有+、-之分,后者没有+、-之分,ψ图像较瘦

4、多电子原子轨道能级图——鲍林近似能级顺序及电子排布遵守三原则(鲍里不相容原理,能量最低原理,洪特规则)

5、能级组与元素周期表:共七个周期,七个能级组,十六个族,五个区(根据电子排布可以确定元素的位置)

6、电负性是衡量在化学键中原子吸引成键电子能力相对大小的尺度,一般金属元素电负性较小,非金属元素电负性较大,通常认为电负性为2是金属元素和非金属元素的近似分界点,以此来判断键的极性

(二)分子结构

1、离子键、共价键、氢键的形成条件及特征

离子键——电负性差值大的两元素的原子得失电子形成正负离子,两者

通过静电作用形成的化学键,是有无方向性和无饱和性的特征。

共价键——电负性差值较小,甚至相同的两元素原子通过共用电子对的

重叠方式成键,是有方向性、饱和性。有两种类型的键,即σ键和π键。前者重叠程度大二活泼性则较π键小。

氢键——与H结合的元素电负性大(一般是N、O、F),半径小的化合

物。分子间的引力属于静电作用力,但具有方向性、饱和性。是一种特殊的分子间作用力,因此分子的性质,如熔沸点、溶解度等会出现反常,如水。(有分子间氢键和分子内氢键,影响的性质不同) 2、杂化、杂化轨道、等性与不等性杂化

杂化指同一原子中参与成键的能量相近的原子轨道重新组合的过程,包括能量、方向、数目都与原轨道不同的新轨道称“杂化轨道”。使成键能力尽可能增加,系统能量尽可能降低。有sp、sp2、sp3杂化轨道。

根据形成的轨道能量、成分、电子对是否相同,分等性杂化与不等性杂

1

化。如CH4为等性杂化。每个轨道都含有1个单电子,分子构型为正四面体,NH3·H2O为不等性杂化。其中有个别轨道含孤电子对。故其空间构型分别为三角锥形和V形。是因为孤电子对的存在,压迫了键角。从109°28′改变成107°、104°5′。

3、分子的极性与键的极性及分子的空间构型有关

双原子分子,键有极性的,则分子一定有极性。但多原子分子,键有极

性,分子则不一定有极性。如二氧化碳。 4、分子间作用力

范德华力包括取向力、诱导力、色散力,其中色散力是广泛存在于所有分子间的一种作用力。

(三)溶解与沉淀

1、“相似相溶”规则是结构和极性的相似性,符合者而溶,如乙醇-水,I2-CCl4等。

2、溶解过程的两个驱动力:

① 焓的能量降低:ΔHsoln<0,放热,有利

② 熵增加:熵是用来衡量系统无序程度的一个物理量 ΔSsoln>0,有利 两者综合为ΔG=ΔH-TΔS中,ΔG<0有利(自发),ΔG>0有利(不自发),ΔG=0平衡

3、难溶电解质的沉淀-溶解平衡

① Ksp 是一种平衡常数,表示在一定温度下,难溶电解质在水溶液中的沉

淀-溶解平衡时,离子浓度幂积为一常数——溶度积。Q为离子积,任意条件下溶液中离子浓度之积。两者表达式相似,Ksp 用[ ]表示平衡浓度,Q用( )表示任意浓度 ② 溶度积规则

通过比较溶液的离子积Q与溶度积Ksp 的相对大小,判断系统可能发生的过程QKsp 过饱和、有沉淀;Q=Ksp 平衡、沉淀于溶液稳定共存 ③ Ksp 与溶解度S

两者都与溶解能力大小有关,也与电解质类型有关,两者可以互相换算

I-I型 Ksp =S2;II-I(I-II)型 Ksp =4S3;III-I(I-III)型 Ksp =27S4 ④ 同离子效应和盐效应

同离子效应降低难溶物的溶解度。为使沉淀超于完全,可适量加入

过量沉淀剂,使残留离子的浓度小于等于10-5mol/L 盐效应可使难溶物的溶解度稍增加

⑤ 沉淀溶解可通过加稀酸形成水,弱电解质或氧化还原反应的方法实现,

如CuS和HNO3、Mg(OH)2和HCl

(四)酸与碱

1、共轭酸碱对

2

根据质子理论,酸碱反应是质子的传递反应,通过失去和得到质子而相

互转变的一对酸碱称为共轭酸碱对

CH3COOH—CH3COO-,NH4+—NH3 2、两性物质及水的质子自递反应

两性物质是指既能给出质子又能接受质子的物质,如H2O+H2O=H3O++OH-。水分子间质子传递称“质子自递”。在一定温度下,导出质子自递平衡常数

?HO??OH? 或 K??HO??OH? ,指水的离子积常数 K??HO??HO?-3?-w3223、质子酸碱的强弱可溶Ka和Kb衡量,根据热力学原理,得到

(共轭酸碱对)

Ka·Kb=Kw,而Kw是一个定值,故共轭酸的Ka越大,酸性越强,则

Kb越小,碱性越弱。若知Ka(Kb)可求Kb(Ka)

如:NH4+~NH3,若Kb,NH3=1.75×10-5,则Ka,NH4+=(1.0×10-14)/(1.75

×10-5)=5.56×10-10 4、酸碱平衡中的浓度计算

① 一元弱酸H+浓度的计算

不考虑水的质子自递时,得H3O?????Ka?Ka?4Kac22为近似计算公式

若c/Ka≥100时,可用近似最简式H3O-?Kac

② 多元弱酸,求[H3O+]时,可用第一级质子传递反应公式

5、稀释反应

对于弱酸加水,进行稀释,溶液中H3O+浓度降低,但其电离度α增加 如

HAc+H2O=H3O++Ac- α=x/c,∴x=αc

始态 c 平衡 c-x x x c(1-α) αc αc

当c>400Ka时,α<0.05,在计算时可采用近似1-α≈1

导出α?Ka,[H+]=αc=Kac c??表明H3O+浓度与弱酸浓度成正比,α与弱酸浓度的平方根成反比,即弱酸稀释了。H3O+浓度降低,但电离度升高。若知道电离度,可求Ka值(Ka=α2c) 6、缓冲溶液

是一对含有较高浓度共轭酸碱对的溶液(如HAc~Ac-,共轭酸抗碱,共

轭碱抗酸),能抵御外加少量酸碱、水引起的pH变化,称为缓冲溶液 计算溶液pH公式 pH?pKa?lgcBnVB或pH?pKa?lgB或pH?pKa?lg cAnAV-VB 3

(五)氧化还原

1、氧化还原是一类反应前后有电子转移或偏移的反应,可用氧化数变化来描述,氧化数是一个人为地指定的数值,它有几个规则<在P111>

2、在氧化还原反应中,物质失去电子(氧化数升高)的反应称氧化反应,氧化数升高的物质为还原剂。物质得到电子(氧化数降低)的反应称为还原反应,该物质称氧化剂。如Cu2++Zn=Zn2++Cu(Cu2+是氧化剂,Zn是还原剂),这是由两个半反应组成,每一个半反应有两种不同氧化值的物种组成电对,如Cu2+/Cu,Zn2+/Zn。称氧化还原电对,氧化数高的称“氧化型”(氧化剂),氧化数较低的称“还原型”(还原剂)。

3、反应式的配平:得失电子总数相等(氧化数相等),反应前后原子个数相等 4、原电池和电极电势

① 借助于氧化还原反应产生电流的装置(即将化学能转变为电能),它由

两个半电池(正极、负极)和盐桥组成,盐桥的作用是导电和平衡电荷 ② 电池符号 (-)Zn(s)|Zn2+(c1)||Cu2+(c2)|Cu(s)(+)

○○○

③ 电池的电动势 E=E+-E-,标准态 E-=E+--E--

④ 电极电势的绝对值尚无法测定,当今只有相对值,是以标准氢电极为基

-准确定的 E○(H+/H2)=0.0000V ⑤ 电极的类型

分四类:金属电极(Cu2+/Cu)、气体电极(Pt|H2|H+)、金属难溶盐电极(Ag|AgCl|Cl-)、氧化还原电极(Pt|Fe3+,Fe2+) ⑥ 电极电势表均以还原形式表示,电极反应是可逆的,其正负号不因反应

方向而改变,乘以相应系数其值不变。如Fe3++e=Fe2+和2Fe3++2e=2Fe2+ -E○值相同

5、电极电势的应用

① 比较氧化剂、还原剂的相对强弱。标准态时,E-值大的电对中氧化型是

--相对强的氧化剂,E○值小的电对中还原型是相对强的还原剂。如,E○

-(Cl2/Cl-)=1.36V,E○(I2/I-)=0.535V,故Cl2的氧化性大于I2,而I-的还原性大于Cl-

-----② 确定反应方向:E○=E+○-E-○,若E○>0,正向;E○<0,逆向

nE?③ 确定反应限度:标准态时(298K),lgK?,K?越大,正向进

0.0592?行的趋势越大。

○○

6、书写氧化还原反应时,(标准态)E-值大的氧化型作氧化剂,E-值小的还原

-型作还原剂,判断正负极。E○值大的作正极,小的作负极。如:+2+3+ ○+-Ag+Fe=Ag+FeE-(Ag/Ag)=0.80V,E○(Fe3+/Fe2+)=0.77V 7、求离子浓度及平衡常数 例:<是P131,习题16>

-- 2Ag++Zn=2Ag+Zn2+ E○(Ag+/Ag)=0.799V,E○(Zn2+/Zn)=0.7626V 求[Ag+] 开始0.10 0.30

平衡 x 0.3+0.05-0.5x (设完全转化为Ag再平衡电离x)(消耗2mol Ag,生成1mol Zn)

4

lgK??K?2[0.7991(--0.7626)]?52.76 K??5.76?1052

0.05922?52?2?Zn??5.76?10??Ag?0.159,∴Ag????0.3?0.05?2.46?10-27 525.76?108、元素电势图

可以表明元素各种氧化态之间电极电势变化的关系图。如

2?E?A /V CuCu?0.52Cu

它的主要应用:

① 判断歧化反应能否发生(中间氧化态如Cu+即可被氧化为Cu2+,又可以

被还原为Cu)指氧化数的升高与降低都发生在同一化合物中同一种元

素,如4KClO3=3KClO4+KCl。在元素电势图中A?E左B?E右??C,?E左若E右???E左可以发生歧化反应,若E右则不能发生歧化反应。

?n1E1?n2E?2② 计算相关电对的电极电势 | E? |,E?(n为电子得

3n3?3AE1BE2C??失)

(六)配位化合物

1、配合物的组成、命名、配位体、配位数

① 如[Cu(NH3)4]SO4 硫酸四氨合铜(II),中心原子为Cu2+,配位体为NH3,

配位数为4

② 配位体有单齿配体、多齿配体、两可配体、桥联配体、π配体等几种。

如NH3·H2O为单齿配体,en为多齿配体,SCN-为两可配体

③ 配离子分阳离子,阴离子,若不带电荷的称配合分子

([Cu(NH3)4]2+,[Fe(CN)6]3-,[PtCl2(NH3)2]0)

2、配位平衡

① 稳定常数(生成常数)Ks

配合物的生成通常是分段进行的,分别称为1级、2级、??,用K1,K2,??表示,且K1>K2>??,总的生成常数为

Ks?K1K2K3??Kn??MLn? (又称累积稳定常数β?M??L?nn)

若将其取对数,得lgKs?lgK1?lgK2???,

② 应用

a. 判断反应方向:Ks大的稳定性相对较大(同类里的配合物) b. 计算平衡系统中有关物种的浓度

例 已知Cu(NH3)42+的Ks=2.1×1013,求含有0.01mol/L CaSO4和

5

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