大学化学普通化学第五版知识点归纳课件.ppt

化,学,反,应,能否发生（反应方向）,能量转换（热效应）,反应限度（化学平衡）,反应速率,反应机理,化,学,热,力,学,化,学,动,力,学,反,应,的,可,能,性,反,应,的,现,实,性,第一章,基本框架,体系,境,敞开体系,封闭体系,孤立体系,物质交换,能量交换,性质,深度,.,广度,状态函数,环,状态,物理,.,化学,热力学第一定律,?U=Q?W,过程函数,热力学第二定律,封闭体系：,?G 0,自发过程,孤立体系：,?S,0,自发过程,热力学第三定律,T=0 K,纯物质完整晶态，,混乱度最小，,S=0,-,G,T,P,=(,W,有用,),最大,概念：,1.,热力学标准态,;,状态函数；内能,U;,热,Q;,功,W,2.,热效应；焓（变）,（,H,H,r,H,r,H,m,f,H,m,),3.,吉布斯自由能,(G,G,r,G,r,G,m,f,G,m,),4.,熵（,S,m,r,S,m,）,计算：,1.,盖斯定律,r,H,m,(T),v,B,f,H,m,(B,，,T),2.,吉布斯赫姆霍兹公式：,G(T),H(T),TS(T),T,转,3.,r,G,?,m,(298.15K),v,B,f,G,?,m,(B,，,298.15K),4.,r,S,?,m,(298.15K),v,B,S,m,?,(B,，,298.15K),5.(1),f,H,?,m,、,f,G,?,m,单位是,kJ,mol,-1,S,m,?,(T),的单位是,J,K,-,1,mol,-1,;,(2),参考态单质,f,H,?,m,0,；,f,G,?,m,0,；,S,m,?,(T)0,。,第三章,基本知识点及要求,1.,道尔顿分压定律,:p,i,=p,总,x,i,2.,平衡常数：,（,1,）气相反应：,K,p,K,（注意单位）,（,2,）溶液反应,:,B,K,c,K,（,3,）意义及书写注意事项,（,4,）多重平衡规则：,K,=K,1,.,K,2,3.,化学反应等温方程式：,（,1,）,r,G,?,m,(T),-RTlnK,?,(T),（,2,）,r,G,m,(T),RT ln,J,c,/K,?,r,G,m,(T),RT ln,J,p,/K,?,ln,K,2,K,1,r,H,m,R,T,2,T,1,T,2,T,1,（,）,（,3,）,ln K,(T),-,r,H,m,/RT+,r,S,m,/R,4.,一元弱酸弱碱的,电,离平衡：,c(H+)=K,a,.c(HA),1/2,c(OH,)K,b,.c(B),1/2,5.,缓,冲溶液：（,1,）定,义,；,组,成；,缓,冲原理,（加酸，加碱，稀释）,c(,弱酸,),c(,弱酸盐,),c(H,+,)K,a,c(,弱碱,),c(,弱碱盐,),c(OH,)K,b,（,2,）,6.,沉淀,-,溶解平衡：（,1,）溶度,积,Ks,及与溶解度关系,（,2,）溶度,积规则,：比,较,离子,积,与,Ks,7.,配离子的离解平衡：,（,1,）配合物的构成,(,中心离子，配位原子，配位数,),（,2,）配合物的命名,（配正，配负，,2,个以上配体）,c(HAc)/Ka 400,c(NH,3,H,2,O)/Kb 400,c(,弱酸,),c(,弱酸盐,),pH pK,a,lg,c(,弱碱,),c(,弱碱盐,),pH 14,pK,b,lg,1.,原电池,(,G,0),组成；正负极反应及配平；书写符号；电极类型；电对书写,2.,电极电势,E,?,及电动势,E,标准氢,(,甘汞,),电极；无加和性与方程式书写无关；介质酸碱性有关,3.Nernst,方程意义，正确书写及应用,a O+z e,-,=b R,(,R=8.315 J,K,-1,mol,-1,；,F=96,485 C,mol,-1,;T,298.15K,）,第四章,电化学原理及应用,E(,电极,)=E,?,(,电极,),lg,c(R)/,c,?,b,0.0592V,c(O)/,c,?,a,z,（,1,）,pH,影响：氧化物（,MnO,2,、,PbO,2,）、含氧酸及其盐,(KMnO,4,、,KClO,3,)pH,减小,(,酸度增大,),，电极电势增加，氧化能力增强。,（,2,）生成沉淀（配离子）影响：氧化型形成沉淀,，,E,?,；还原型形成沉淀,，,E,?,；,氧化型和还原型都形成沉淀，看二者,Ks,的相对大小。,4.,电动势,E,与,G,的关系,5.,电极电势的应用,-D,r,G,=W,elec,max,D,r,G,m,=-zFE,或,D,r,G,m,=-zFE,（,1,）氧化剂和还原剂相对强弱的比较,E,（,O/R)O,氧化能力,R,还,原能力,（,2,）氧化还原方向的判断,电动势,E 0,D,r,G,m,0,正向自发,（,3,）氧化还原反应进行的次序,反应首先发生在电极电势差值较大的两个电对之间,（,4,）氧化还原反应进行程度的衡量,lnK,zFE,/RT,lgK,zE,/0.0592V,（,5,）电极电势的相对大小不能判断反应速率的大小,6.,化学电源：,掌握铅蓄电池电极反应及充放电原理,7.,电解,(,G0),：,（,1,）电解池与原电池的区别：,组成，原理，电极反应,（,2,）分解电压，反电动势，超电势,（,3,）极化：浓差；电化学,.,结果,:E(,阳,),增大，,E(,阴,),减小,8.,电镀，电抛光，电解加工，阳极氧化,9.,金属腐蚀与防护：,（,1,）化学腐蚀,（,2,）电化学腐蚀,析氢腐蚀；,吸氧腐蚀；氧浓差腐蚀（水线腐蚀）,（,3,）了解防护方法,应用,：,1,1,2,3,z,、,z,1,、,z,2,、,z,3,分别为各电对中氧化型,与还原型的氧化数之差,E,E,E,E,A,B,C D,z,1,z,2,z,3,z,z,=,z,1,+,z,2,+,z,3,E,E,E,E,=,z,1,+,z,2,+,z,3,z,E,E,E,E,计算电对的标准电极电势,计算电对的标准电极电势,应用,：,1,(BrO,-,/Br,2,),=,z,2,z,4,(BrO,-,/Br,-,)-,z,3,(Br,2,/Br,-,),=,(2,0.76-1,1.605)V,1,=,0.455V,E,E,E,z,4,BrO,3,BrO,-,Br,2,Br,-,z,1,z,2,z,3,?1.605,0.76,0.61,z,例,1,E,/V,B,=,z,1,+,z,2,+,z,3,z,E,E,E,E,应用,：,2,反应,2Cu,+,Cu,2+,+Cu,当一种元素处于中间氧化数时,它一部分向高的,氧化数状态变化,(,被氧化,),另一部分向低的氧化,数状态变化,(,被还原,),，这类反应称为歧化反应,判断能否发生歧化反应,E,(Cu,2+,/Cu,+,)=0.159V,E,(Cu,+,/Cu)=0.520V,Cu,2+,Cu,+,Cu,0.159 0.520,0.340,E,/V,A,结论,:,(,右,),(,左,),Cu,+,易发生歧化反应,E,E,解释元素的氧化还原特性,应用,：,3,4Fe,2+,+O,2,+4H,+,4Fe,3+,+2H,2,O,Fe,2+,在空气中不稳定,易被空气中氧氧化为,Fe,3+,。,E,/V,A,Fe,3+,Fe,2+,Fe,0.771-0.44,如,E,(O,2,/H,2,O)=1.229V,E,(Fe,3+,/Fe,2+,),解释元素的氧化还原特性,应用,：,3,故,Fe,2+,不会发生歧化反应,可发生歧化反应的逆反应,在,Fe,2+,盐溶液，加入少量金属铁能,避免,Fe,2+,被空气中氧气氧化为,Fe,3+,Fe+2Fe,3+,3Fe,2+,如,E,/V,A,Fe,3+,Fe,2+,Fe,0.771-0.44,1.,波尔理论：,定态假设；轨道假设；跃迁假设,2.,微观粒子的波粒二象性,:,=,h/p=h/mv;,波恩的统计解释,;,概率波,3.,电子运动的三大特性：,能量量子化；波粒二象性；统计性,4.,薛定谔方程与波函数,y,：,波函数,=,薛定锷方程的合理解,=,原子轨道,概念意义；,s,p,轨道角度分布图（形状特点及描述）,5.,电子云,y,2,与波函数,y,：,概念意义；,s,p,电子云角度分布图（形状特点及描述）,电子云与原子轨道角度分布图区别,第,5,章,原子结构与周期系,6.,四个量子数,n,l,m,m,s,：,取值，意义,7.,核外电子排布：,（,1,）三原则：,泡利不相容；能量最低；洪特规则,（,2,）电子进入能级顺序及电子分布式：,重点,4,，,5,周期,8.,周期系与元素性质：,（,1,）外层电子构型与周期表中的位置,（,2,）有效核电荷数，原子半径，电负性,描述了原子中电子出现几率最大的区离核的远近。,?,n,值越大，电子出现几率最大的区域离核越远，也可以说电,子离核的平均距离越大。,?,n,值相同的各原子轨道电子离核的平均距离较接近，故常把,具有相同主量子数,n,的各原子轨道归并称为同一个,“电子层”,。,?,n=1,2,3,4,5,6,等正整数，电子层分别用,K,L,M,N,O,P,表示,称,为电子层的符号。,?,在氢原子中,n,值越大的电子层，电子的能量越高。但在多电,子原子中，核外电子的能量则由主量子数,n,和角量子数,l,两者决,定。,1.,主量子数,n,角量子数,l,可表示原子轨道或电子云的形状。,l,=0,1,2,3,(n,-1),?,l,=0,时（,s,轨道），原子轨道或电子云呈球形分布；,?,l,=1,时（,p,轨道），原子轨道的角度分布图为双球面，电子云,的角度分布的图为两个交于原点的橄榄形曲面；,?,l,=2,（,d,轨道）及,3,（称,f,轨道）时,原子轨道的形状更为复杂。,?,角量子数就表示同一电子层,n,的不同,“电子亚层”,。,?,n,l,相同的各原子轨道属于同一,“电子亚层”，简称“亚,层”。,2.,角量子数,l,m=0,，,1,，,2,，,l,。,决定了原子轨道（或电子云）在空间的伸展方向。,l,=0,，,m=0,，亚层只有一个球形的,s,轨道，无方向性。,l,=1,，,m=0,1,，,p,亚层有三个不同伸展方向的,p,轨道，常用,p,z,，,p,x,，,p,y,表示这三个不同伸展方向。,l,=2,，,m=0,1,2,，,d,亚层有,5,个不同伸展方向的,d,轨道。,当,n,l,m,都确定，就决定了是哪一个,主层,、什么形状的,亚层,、,某个伸展方向的,轨道,。,3.,磁量子数,m,m,s,的取值只有,+1/2,和,-1/2,，不依赖于,n,，,l,，,m,三个量子数,它描述了电子自旋运动的特征。,电子的自旋只有两个方向，通常称为正自旋和反自旋，或,顺时针方向和反时针方向，可用向上或向下的箭头,“”来表示这两个不同方向的电子自旋运动状态。,4.,自旋量子数,m,s,Electron spin visualized,想象中的电子自旋,?,两种可能的自旋方向,:,正向,(+1/2),和反向,(-1/2),?,自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为，,产生方向相反的磁场,?,自旋相反的一对电子,磁场相互抵消,.,Magnetic field,screen,Small clearance,space,Silver atomic,ray,kiln,原子的外层电子构型与周期表的分区,最外层电子,ns,np,次外层电子,（,n-1,）,d,（,n-2,）,f,分,区,末电子填入轨道,位,置,外层电子构型,s,区,s,轨道,A,A,ns,1-2,p,区,p,轨道,A-,零族,ns,2,np,1-6,d,区,d,轨道,B-,(n-1)d,1-9,ns,1-2,ds,区,d,轨道,d,10,B,B,(n-1)d,10,ns,1-2,f,区,f,轨道,镧系,锕系,(n-2)f,1-14,(n-1)d,0-2,ns,2,外层电子构型,1.,离子键：本质，特征,2.,价键理论,理论要点，共价键本质特征，,?,键和,?,键，键参数,3.,杂化轨道理论与分子构型,理论要点；,sp,sp,2,sp,3,不等性,sp,3,杂化：分子构型及书上实例,4.,分子间力和氢键,（,1,）共价键极性与分子极性（电偶极矩,p,与分子构型）,(2),色散力，诱导力，取向力,（,3,）氢键：特征；存在条件；对物性影响,第六章,化学键与分子结构,分子间的氢键存在使熔、沸点升高,分子内的氢键存在使熔、沸点降低,?,键,与,?,键,的,对,比表,共价,键类,型,?,键,?,键,原子轨道重叠方式,头碰头,肩并肩,波函数分布,对键轴呈圆柱形对,称,对键轴上下反对称,电子云分布形状,核间呈圆柱形,存在密度为,0,的节面,存在方式,唯一,多键时，可多个,键稳定性,强,弱,一般，共价,单键是,?,键,，,双键中有一个,?,键和一个,?,键,，三键中,有一个,?,键键和两个,?,键。,能量相近原,则,只有能量相近的,轨,道才能,发,生,杂,化（如,ns,和,np,),。,轨,道数目守恒原,则,新,组,成的,杂,化,轨,道数目等于原来的原子,轨,道数目。,能量重新分配原,则,杂,化前原子,轨,道能量各不相同，,杂,化,轨,道的能量相同,最大重叠原,则,杂,化,时,，都有,s,轨,道的参与，,s,轨,道的,为,正,值,，,导,致,杂,化,轨,道一,头,大一,头,小。大,头,部分参与形成,稳,定化学,键,。,杂,化,轨,道,对,称性分布原,则,杂,化后原子,轨,道在球形空,间,中尽量成,对,称性分布，因此，等,性,杂,化,轨,道,间,的,键,角相等。,原子轨道杂化原则,形成分子时才发生杂化，孤立原子的,s,、,p,、,d,等轨道不发生杂化。,杂化类型,sp,sp,2,sp,3,杂化轨道构,型,直线形,三角形,四面体形,杂化轨道中,孤电子对数,分子几何构,型,直线形,三角形,正,四面体,三角锥,V,形,实例,BeCl,2,HgCl,2,C,2,H,2,CO,2,BF,3,SO,3,C,2,H,4,CH,4,、,CCl,4,SiH,4,、,NH,4,+,NH,3,H,2,O,键角,180,120,109 28,107 18,104 45,分子极性,无,无,无,有,有,第八章,大气污染与水污染,1.,大气污染物及其防治,2.,水污染：,离子交换；电渗析；渗透与反渗透,沉淀法水处理相关,第十章,高分子材料,1.,命名与基本概念：链节,单体,聚合度,2.,柔顺性，影响因素及比较,3.,玻璃态，,T,g,高弹态，,T,f,粘流态,2,）温度,形,变,曲,线,以线型非结晶高分子为例,玻璃态：,整个高分子链和链段均被冻结。,形变很小,普弹形变。,高弹态：,高分子链不能移动，但链段可以自由转动。,形变很大,高弹性变。,粘流态：,链段和整个高分子链均可以移动。,流动形变是不可逆,粘流形变。,两个转变温度,玻璃化温度,Tg,由玻璃态转变到高弹态的温度,粘流化温度,T,f,由高弹态转变到粘流态的温度,塑料：,Tg,室温，,Tg,是其使用的,上限温度,;,作塑料的高聚物,Tg,要高；,T,f,不要太高,Tg,T,f,范围不要太大。,例：聚苯乙烯,Tg=100 T,f,=135,橡胶：,Tg,室温，,Tg,是其使用的,下限温度，,作橡胶的高聚物,Tg,要低；,T,f,较高,Tg,T,f,范围要求宽。,例：天然橡胶,Tg=-,73 T,f,=122,结晶聚合物：,相对,Mr,不太大，加热到熔点,T,m,，直接进入粘流态；,相对,M,r,较大，加热到熔点,Tm,后还要经过一个小的高弹区，最后进,入粘流态。,