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1、普通化學(xué)復(fù)習(xí)資料3、 1 物質(zhì)得結(jié)構(gòu)與物質(zhì)得狀態(tài)3、 1、 1 原子結(jié)構(gòu)1核外電子得運動特性核外電子運動具有能量量子化、波粒二象性與統(tǒng)計性得特征,不能用經(jīng)典得牛頓力學(xué)來描述核外電子得運動狀態(tài)。2核外電子得運動規(guī)律得描述由于微觀粒子具有波得特性,所以在量子力學(xué)中用波函數(shù) 里 來描述核外電子得運動狀態(tài),以代替經(jīng)典力學(xué)中得原子軌道概念。(1)波函數(shù)3(原子軌道):用空間坐標(biāo)來描寫波得數(shù)學(xué)函數(shù)式 , 以表征原子中電子得運動狀態(tài)。一個確定得波函數(shù)3,稱為一個原子軌道。(2)概率密度(幾率密度):32表示微觀粒子在空間莫位置單位體積內(nèi)出現(xiàn)得概率即概率密度。(3) 電子云:用黑點疏密得程度描述原子核外電子出
2、現(xiàn)得概率密度(32)分布規(guī)律得圖形。黑點較密得地方,表示電子由現(xiàn)得概率密度較大, 單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)得機會較多。(4)四個量子數(shù):波函數(shù) 里由n、l、m三個量子數(shù)決定,三個量子數(shù)取值相互制約:1) 主量子數(shù)n 得物理意義:n 得取值:n=1,2,3 , 400,意義: 表示核外得電子層數(shù)并確定電子到核得平均距離;確定單電子原子得電子運動得能量。n = 1,2, 3, 4,巴 對應(yīng)于電子層 K, L, M, N, 具有相同n值得原子軌道稱為處于同一電子層。2)角量子數(shù)0 :c得取值:受n得限制,c = 0,1,2 n-1(n個)意義:表示亞層,確定原子軌道得形狀;對于多電子原子,與n共同確定原子
3、軌道得能量。(得取值:1,2,3,4電子亞層: s,p,d,f軌道形狀:球形 紡錘形梅花形 復(fù)雜圖3-13)磁量子數(shù)m:m得取值:受c得限制,m=0 , ± 1, ±2± ( (2( +1個)。意義:確定原子軌道得空間取向。c =0, m=0 , s軌道空間取向為 1;C =1, m=0 ,±1, p軌道空間取向為 3;c =2, m=0,±1,±2 , d 軌道空間取向為 5;n,。相同得軌道稱為等價軌道。s軌道有1個等闈表示為:p軌道有3個等價I軌區(qū)房示為: d軌道有5個等價一個原子軌道就是指 n、°、m三種量子數(shù)都具有
4、一定數(shù)值時得一個波函數(shù)3(n, c ,m),例如 3(1,0,0)代表基態(tài)氫原子得波函數(shù)。n、(、m取值合理才能確定一個存在得波函數(shù),亦即 確定電子運動得一個軌道。n、c、m得取值與波函數(shù):n=1(1 個),c =0,m=0,¥(1,0,0)n=2 (4 個),c =0, m 0 ,(2。0)1, m 0, 1, (2,1,0),(2,1,1), (2,1,-1)_ 八_ 0, m 0(3,0,0)n=3(9 ),,=1, m 0, 1(3,1,0), (3,1,1), (3,1, 1)2, m 0, 1, 2 (3,2,0) (321) (3,2, 1) ''
5、9;(3,2,2), (3,2, 2)n=4(16個)波函數(shù)3數(shù)目=n2在一個確定得原子軌道下,電子自身還有兩種不同得運動 狀態(tài),這由ms確定、4)自旋量子數(shù)ms:1ms得取值:ms= 2意義:代表電子自身兩種不同得運動狀態(tài) (習(xí)慣以順、逆 自旋兩個方向形容這兩種不同得運動狀態(tài) ,可用T T 表示 自旋平行3 J表示自旋反平行。這樣n、°、m ms四個量子數(shù)確定電子得一個完整得運動狀態(tài),以3(n, c ,m, m s)表示。例:W (1,0,0,+ -),3(1,0,0,-),3(2,1,1,+ 1), 222W(2,1,1, -1)等等。23、原子核外電子分布三原則(1)泡利不相容
6、原理:一個原子中不可能有四個量子數(shù)完全相同得兩個電子、因為同一個軌道得電子,n、°、m三個量子數(shù)已相同,第1四個量子數(shù)mS= 2必不相同2由此可得由:一個原子軌道中最多能容納自旋方向相反得兩 個電子。表示為:根據(jù)每層有n2個軌道,每個軌道最多能容納兩個電子,由此可得由每一層電子得最大容量為2 n2o(2)最低能量原理:電子總就是盡先占據(jù)能量最低得軌道。電子依據(jù)軌道近似能級圖由低到高依次排布。軌道近似能級圖為7s6s 4f 5d 6P5s 4d 5p4s 3d 4p3s 3p2s 2p1s(3)洪特規(guī)則:在 n與。值都相同得等價軌道中,電子總 就是盡瓜匹同個軌道且自旋平行。如 2p3:
7、洪特規(guī)則特例:當(dāng)電子得分布處于全充滿、半充滿或全空時,比較穩(wěn)定。全充滿:p 6或d10或f14半充滿:p 3或d5或f7全空:p 0或d0或f 0例如,24Cr 1S22S22P63S23P63d54S1 , 半充滿比較穩(wěn)定。29C u 1S22222P63S23P63d104S1,全充滿比較穩(wěn)定。(4)核外電子分布式:原子得核外原子得離子得核外離子得電子分布式外層電子分布式電子分布式外層電子分布式(價電子構(gòu)型)11Na1s22s22p63s13s12s22p616 s 1s22s22p63s23p4S2-:1s 22s22P63s23p63s23p626Fe1s22s22p63s23p63d
8、64S2Fe3+:1s 22s22P63s23P63d53s23p63d524Cr 1S22S22P63S23P63d54S13d54S1:1S22822P63223P63d33823 P63d329 C u 1822822P63823P63d104S13d10481+ :18 22822P63823P63d93823P'3d9Na+:1s 22s22p63s23p43d64s224Cr3229 C U根據(jù)電子得排布,還可判斷由軌道中未成對電子得數(shù)目。113d6例:根據(jù)Fe原子得價電子構(gòu)型 3d64s2 ,判斷其軌道圖中, 未配對得電子數(shù)。4s2可見未成對電子數(shù)為 4 o(3)原子、離
9、子得電子式及分子結(jié)構(gòu)式電子式:在元素符號周圍用小黑點 (或x)來表示原子或離子得最外層電子得式子。例如:H、 Na、Mg、Ca、:C:分子結(jié)構(gòu)式:用“一”代表一對共用電子對得分子式。例如:N三 N, O=C=O Cl-Cl , HHCl3、1、4氣體定律1、理想氣體狀態(tài)方程PV = nRT式中 P: 壓力,Pa;( 1 atm = 1、01 x 105 Pa ; 1 atm =760毫米汞柱)V:體積,m 3;(1 m 3 =103L)T:絕對溫度,K ;n:摩爾數(shù),mol;R:氣體常數(shù), R=8、314JK-1 mol-1注意:若壓力單位為“ kPa”,體積單位對應(yīng)使用升“ L”、當(dāng)n 一定
10、時,P、V、T變則有里比 T2 n,T 一定時,PiVi=P2Vn,P 一定時,V1QTiT2T , P 一定時,見V n2 V2 PV= RT , p =m , MVP= _RT, M= mRT 1 MPVP式中m:質(zhì)量,克;M:摩爾質(zhì)量,g/mol ;p :氣體密度,g/ m 3;實際氣體在高溫低壓下,接近理想氣體。例1:已知在1、0X105Pa, 27OC時,0、6克得某氣體占 0、5升,試求此氣體得分子量、解:m=0、 6g ,T =273+27=300K ,V=0 、 5 升=0、 5X 10-3 m3,據(jù)理想氣體狀態(tài)方程M|= mRT 0.6 8.314 300PV 1.0 105
11、 0.5 1029.93g/ mol例2、已知10OC時,水得蒸汽壓為 1、227kPa,在100c 101 3 kPa下,于水面上收集到1、5L某氣體,則該氣體得物質(zhì)量為多少mol?解:口 PV (101.33 叼 1.5 6,38 10 2,)RT 8,314 (273 10)2、分壓定律分壓:氣體混合物中每一種氣體得壓力,等于該氣體單獨 占有與混合氣體相同體積時所產(chǎn)生得壓力。道爾頓分壓定律:適于各組分互不反應(yīng)得理想氣體。1)氣體混合物總壓力等于混合物中各組分氣體分壓得總與。P 總=Pa + Pb+2)混合氣體中某組分氣體得分壓,等于總壓力乘以該組分氣 體得摩爾分?jǐn)?shù)。Pi=“= xP 總
12、n 心、niViP口二 P AP 總分壓定律可用來計算混合氣體中組份氣體得分壓、摩爾數(shù) 或在給定條件下得體積。例:有一混合氣體(N2、CO、Q)其總壓力為101、325kPa, 此氣體得組成為:N225% CO15% Q60% (體積百分比),試 計算混合氣體中各組分得分壓。解:PN2=P總X摩爾分?jǐn)?shù)=P總X體積分?jǐn)?shù)=101、325X25%=25 33kPa;Pco2= 101、325X 15%=15 20kPa;P02 = 101、325X60%=60 80kPa;3、2、1溶液濃度1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)()= 溶質(zhì)的質(zhì)量(g) 100% 溶液的質(zhì)量(g)2、物質(zhì)得量濃度(C)=溶質(zhì)的物質(zhì)的量(mol
13、),mol、dm 3 溶液的體積(dm3)3、質(zhì)量摩爾濃度何)=胃端|胃胃2 ,mol、kg-14、摩爾分?jǐn)?shù) (x)= 溶質(zhì)(或溶劑)的物質(zhì) 的量(mol) 溶質(zhì)的物質(zhì)的量(mol)溶劑的物質(zhì)的量(mol)3、2、2稀溶液得通性1、溶液得蒸汽壓下降(1)蒸汽壓(飽與蒸汽壓)P0:在一定溫度下,液體與它得 蒸汽處于平衡時,蒸汽所具有得壓力。試驗現(xiàn)象:一封閉鐘罩中放一杯純水 A與一杯糖水B,靜止 足夠長時間發(fā)現(xiàn),A杯變成空杯,B杯中水滿后溢生。此試驗 證明:溶液得蒸汽壓總就是低于純?nèi)軇┑谜羝麎海洳钪捣Q 為溶液得蒸汽壓下降(A P)。2)拉烏爾定律:在一定溫度下,難揮發(fā)得非電解質(zhì)稀溶液 得蒸汽壓下
14、降P)與溶質(zhì)(B)得摩爾分?jǐn)?shù)成正比。A P=nB P0nA nB(2)溶液得得沸點上升與凝固點下降1)沸點:液相得蒸汽壓等于外界壓力時得溫度。2)凝固點:液向蒸汽壓與固相蒸汽壓相等時得溫度。3)汽化熱:恒溫恒壓下,液態(tài)物質(zhì)吸熱汽化成氣態(tài),所吸收得熱量稱為汽化熱。試驗證明:溶液得沸點總就是高于純?nèi)軇┑梅悬c;溶液得凝固點總就是低于純?nèi)軇┑媚厅c。利用凝固點下降得原理,冬天可在 水箱中加入乙二醇作為防 凍劑。4)拉烏爾定律:難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液得沸點上升(ATb)與凝固點下降(A Tf)與溶液得質(zhì)量摩爾濃度(m1成正比。A Tb=kbmA Tf=kfmkb:溶劑得摩爾沸點上升常數(shù);kf:溶劑得摩爾凝
15、固點下降常數(shù)、拉烏爾定律可用來計算溶液得沸點、凝固點或溶質(zhì)得摩爾質(zhì)量。例:將18、0g葡萄糖GH12Q溶于100、0g水中,計算此溶液 得凝固點與沸點。解:葡萄糖得摩爾質(zhì)量為 180、0g,其質(zhì)量摩爾數(shù)濃度為:18.0m 1800 1000 1.000mol/kg;水得摩爾沸點上升常數(shù) kb=0、52100.0ATb=kbm=0、52X 1、000=0、52OC;因此溶液得沸點為:100+0、 52=100、 52 OC;水得凝固點下降常數(shù)kf=1、 85,ATf=kfm=1 85X 1、000=1、85OC;因此溶液得凝固點為:0-1、 85=-1 、 85 OC;( 3)滲透壓1) 半透膜
16、:動物得腸衣、細(xì)胞膜、膀胱膜等只允許溶劑分子透過 ,而不允許溶質(zhì)分子(或離子)透過得膜稱半透膜、2) 滲透現(xiàn)象: 溶劑透過半透膜而浸入溶液得現(xiàn)象、若在溶液得液面上施加一定得壓力, 則可阻止溶劑得滲透、為了使?jié)B透停止必須向溶液液面施加一定得壓力、3)滲透壓(兀):為維持被半透膜所隔開得溶液與純?nèi)軇┲g得滲透平衡而需要得額外壓力。4)滲透壓得規(guī)律:當(dāng)溫度一定時,稀溶液得滲透壓與溶液得摩爾濃度c成正比;當(dāng)濃度一定時,稀溶液得滲透壓兀與溫度T成正比。兀 v=nRT 兀=cRT滲透壓得規(guī)律可用來計算溶液得滲透壓與溶質(zhì)得摩爾質(zhì)量。溶液得蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降與滲透壓這些性質(zhì), 與溶質(zhì)得本性無關(guān),
17、只與溶液中溶質(zhì)得粒子數(shù)有關(guān),稱為溶液得依數(shù)性。( 4)說明: 電解質(zhì)溶液,或者濃度較大得溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降與滲透壓等依數(shù)性但就是,稀溶液定律所表達得這些依數(shù)性與溶液濃度得定量關(guān)系不適用于濃溶液與電解質(zhì)溶液。對于電解質(zhì)稀溶液,蒸汽壓下降、沸點上升、凝固點下降與滲透壓得數(shù)值都比同濃度得非電解質(zhì)稀溶液得相應(yīng)數(shù)值要大。對同濃度得溶液來說,沸點高低或滲透壓大小順序為:1)A2B或AB2型強電解質(zhì)溶液 AB型強電解質(zhì)溶液 弱電解質(zhì) 溶液非電解質(zhì)溶液對同濃度得溶液來說,蒸汽壓或凝固點得順序正好相反:2)AzB或AB型強電解質(zhì)溶液v AB型強電解質(zhì)溶液弱電解質(zhì)
18、溶液非電解質(zhì)溶液例1,將質(zhì)量摩爾濃度均為 0、10 mol kg-1得BaCl2, HCl, HAc, 蔗糖水溶液得粒子數(shù)、蒸氣壓、沸點、凝固點與滲透壓按從大到小次序排序:解:按從大到小次序排序如下:粒子數(shù):BaCl2 - HCl HAc f 蔗糖蒸氣壓: 蔗糖 -HAc f HCl f BaCl2沸點: BaCl2 - HCl - HAc -蔗糖凝固點: 蔗糖-HAc - HCl - BaCl2滲透壓: BaCl2 - HCl HAc f 蔗糖例 2, 下列水溶液蒸氣壓及凝固點得高低順序為:0、1mol kg-1 蔗糖0、1mol kg-1HAc>0、1mol kg-1NaCl>
19、0、1mol kg -1 CaCl23、2、3可溶電解質(zhì)單相電離平衡1、水得電離平衡:H2O ( ° ) = H+(aq) + OH -(aq) 水得離子積:KwWrwC(H+) C(OH) 25 0c KwW=1、0X10-14 例,在 0、1000mo1、dm3HCl 溶液中,C(H+)=0、1000mo1、dm3,_+_ C(H) C(OH )= K wwC(OH 戶上1.0 1014 1.0 1013mol.dm3 C H 0.1000 pH 值:pH= lgC(H ), pOH= lgC(OH ),pH + pOH=1 4例,0、1000mol、dm-3HCl 溶液,pH=
20、1,pOH=14-1=132、酸堿質(zhì)子理論(1)酸:凡能給由H+得物質(zhì)稱為酸。(2)堿:凡能接爻H+得物質(zhì)稱為堿。一個酸給由質(zhì)子變?yōu)槠涔草殙A,一個堿給由質(zhì)子變?yōu)槠涔草毸?、HA = H + A 共輾酸共輾堿例如,共輾酸堿對:HAc NaAG H>NHF、NHClNH、HCO2-一HCO、HCO CO、HbPQ HPGf一等。有得物質(zhì)既可作為酸給由質(zhì)子,又可作為堿得到質(zhì)子,因此 具有兩性。如,HC(O HPOT、HPG2一等。3、一元弱酸得解離平衡:如 ,HAc(aq) = H + (aq) + Ac (aq)弱酸得解離常數(shù):Ka= Ceq(H ).Ceq(Ac)Ceq (HAc)若弱酸比較
21、弱,Ka V 104則:ceq(H+)石;解離度 a =已解離的溶質(zhì)量 X 100% , ceq(H+) = c a;解離前溶質(zhì)的總量HAc(aq) = H + (aq) + Ac (aq)平衡濃度/mol , dm-3 c-caca ca若弱酸比較弱,Ka=co2產(chǎn) 叵、稱溶液得稀釋定律 ,C酸說明:(1) Ka越大則酸性越強。Ka只與溫度有關(guān),在一定溫度下,Ka 為一常數(shù),Ka不隨濃度變化而變。(2)在一定得溫度下,解離度a大小可隨濃度c而變,溶液稀 釋時,濃度c下降,則解離度a升高;(3 )稀釋雖然增加了解離度,但由于體積增大,總濃度卻減少,一般,解離度增大得程度比濃度減少得程度要小得多
22、,因此總得說來,溶液稀釋,H+降低、例 1、求 0、100mol、dm-3 HAc 溶液得 PH 值。(Ka= 1、8 x 10 一5、解:Ceq(H+)- t Ka.C酸=".8 10 5 0.100 1.34 10 3mol.dm 3pH =2、88例2、某溫度時,已知0、100mo1、dm-3 HCN得電離度為 0、010%,則該溫度時,HCN得解離常數(shù)Ka就是多少?解:Ka= c a 2 = 0、例:求 0、100mol、100X ( 0、010%) 2= 1、00 X /9 4、一元弱堿得解離平衡:如 ,NH3(aq) + HO( c ) (aq) +OH (aq)弱堿得解
23、離常數(shù):&二d陋也)13 )Ceq(NH3)若弱堿比較弱,Kb v 10-4則:eq(OH- )1。eq(H+)= kwCeq(OH )dm-3氨水溶液得PH值。(Kb=1、8X10F)解: Ceq(OH)=vKbC7 = V0.100 1.8 10 5 1.34 10 3mol.dm 314Ceq(H )=kw= 1.0 10、7.46 1012mol/LCeq(OH )1.34 10 3PH= 11、13 5、多元弱酸解離平衡:多元弱酸堿二級解離往往比一級解離弱得多,可近似按一級 解離處理。如,HzS(aq)=H+(aq) + HST(aq), Ka=9、1X108HS (aq)=
24、 H +(aq) + S"(aq), Ka=1、1X1012Ka > > K&,忽略二級解離,按一級解離處理: ceq(H+)"泅F因 ceq(H+)=ceq(HS-),根據(jù)二級解離平衡,故 ceq(S2一) = Ka6、鹽類水解平衡及溶液得酸堿性(1)強堿弱酸鹽得水解:強堿弱酸鹽水解生成弱酸與強堿,溶液呈堿性。例如 NaAc 水解: Ac +H2O=HA畀 OH(2)強酸弱堿鹽得水解:強酸弱堿鹽水解生成弱堿與強酸,溶液呈酸性。例如 NH 4cl 水解:NH 4+H2O=NH H2O+ 4(3)弱酸弱堿鹽水解:水解生成弱酸與弱堿,溶液酸堿性視弱酸Ka與弱
25、堿Kb相對強弱大小。例如NH4AC水解溶液呈中性: NH4AC+ H2O= NH3、H2O + HAc(4)強酸強堿鹽水解:溶液呈中性。如 NaCl溶液,pH=7o7、緩沖溶液(1)同離子效應(yīng):在弱電解質(zhì)溶液中,加入與弱電解質(zhì)具 有相同離子得強電解質(zhì),使弱電解質(zhì)得解離度降低,這種現(xiàn) 象叫做同離子效應(yīng)。在弱酸得溶液中,加入該酸得共輾堿,或在弱堿得溶液中加 入該堿得共輾酸,則弱酸或弱堿解離度降低。例如,在HAc溶液中加入NaAc,使HAc解離平衡向左移動,HAc(aq) = H +(aq) + AC (aq)AC"(加入NaA© ,從而使HAc解離度&降低(解離常數(shù) K
26、a不變),H+濃度P1低,溶液 pH 值升高。同理,在氨水溶液中加入氯化鏤,增加NH4+濃度,使氨水解離度降低 , OH 降低 , 溶液pH 值升高。溶液pH 值降低。(2 )緩沖溶液:由弱酸及其共軛堿(如, 弱酸與弱酸鹽)或弱堿及其共軛酸(如, 弱堿與弱堿鹽)所組成得溶液,能抵抗外加少量強酸、強堿或稍加稀釋而使本身溶液pH 值基本保持不變,這種對酸與堿具有緩沖作用得溶液稱緩沖溶液。說明 : 緩沖溶液得緩沖能力就是有限得, 當(dāng)加入大量得酸堿時,溶液得pH值將發(fā)生變化、3) 緩沖溶液種類:a、弱酸一弱酸鹽:如 HAc NaAc, HF NH4F;過量得弱酸與強堿、如過量得HAc 與 NaOH 混
27、合,反應(yīng)后,過剩得 HAc與生成得NaAc 組成緩沖溶液。b、弱堿弱堿鹽:如 NH3 - NH4c1;過量得弱堿與強酸、 如過量得NH3、H2。與HC1混合,反應(yīng)后,過剩得NH3與生成得 NH 4C1 組成緩沖溶液。c、多兀酸一酸式鹽,多兀酸得兩種不同得酸式鹽:如 H2CO3 NaHCO 3,NaHCO3 Na2co3; NaH2P。4- Na2HpO4、4)緩沖?§液pH值計算:Ceq/H、K C(共軻酸)KC ( H ) K a - Kc(共軻堿)pHPka lgCf華c (共知堿)c1=cc 一pKa lg CbCeq(OHpOH、,, c (共軻堿),, Cb , ) KbK
28、bC (共軻酸)ca/1 c(共知堿)/ I CbpKb lgr工廠廿八pKb lgy b y c(共知酸)bca其中,pKa =-lg Ka;,pKb =-lg Kb例 1、將 100ml 0、20 mol、dm3HAc與 50ml 0、20 mol、dm3NaAc混合,求混合后溶液pH值、已知HAc得解離常數(shù)Ka=1、76X105解:混合后:ChAcCNaAc100 0.2015050 0.20150 ,.30.133mol.dm30.067mol.dm4.75 0.30 4.45pH pKa lg -CHACNaAc5 . 0.133 lg 1.76 10 5 lg 0.06720 mo
29、l、例 2、將 100ml 0、20mol、dm3HAc與 50ml dm3NaOH昆合,求混合后溶液pH值、已知HAc得解離常數(shù) Ka=1、76X10-5解:混合后,剩余HAc濃度為:CHAc(100 50) 0.2030.067mol.dm150HAc與NaOHS應(yīng)后生成得NaAc濃度為:c 50 0.203CNaAc 0.067mol.dm150pH pKa lg-CHAc-CNaAc5 . 0.067lg 1.76 10 lg 4.750.0670、20 mol、例 3、將 100ml 0、20 mol、dm3NH與 50mldm3NH4CI混合,求混合后溶液pH值、已知NH得解離常數(shù)
30、Kb =1、76X10-5解:混合后:CNH100 0.20Cnh 4Cl15050 0.2030.133mol.dm1500.067mol.dm 3CNH 3pOHpKb lgCNH 4Cl,5 , 0.133lg 1.76 10 lg4.450.067pH 14 pOH 14 4.45 9.55例 4、將 100ml 0、20 mol、dm3NH與 50ml0、20 mol、dm3NaOH昆合,求混合后溶液pH值、解:已知NH得解離常數(shù)Kb =1、76X10混合后,剩余NH濃度為:-5(100 50) 0.203Cnh1500 0.067moldmNH與NaOHS應(yīng)后生成得 NH4cl濃度
31、為:CNH 4Cl50 0.2030.067mol.dm150pOH pKb lgpH 14 pOHCNH 3CNH 4Cl14 4.7550.067lg 1.76 10 lg4.750.0679.25(4)緩沖溶液得配制:當(dāng)組成緩沖溶液得共輾酸堿對得濃度相當(dāng)時,即當(dāng)Ca=C時,緩沖溶液緩沖能力最大,此時pH=pKa此即為選擇緩沖溶液得原則。例如,配制pH=5左右得緩沖溶液,可選HAc NaAc混合溶液(pKa=4、74);配制pH=9左右得緩沖溶液,可選NHNH4C1混合溶液(pKa=9、 26) ;配制 pH=7 左右得緩沖溶液, 可選NaH2PO4 Na2HPO4混合溶液(pKa2=7、
32、 20) 。一般認(rèn)為,當(dāng)緩沖對得濃度比在0、 1 與 10 之間才具有緩沖作用,緩沖溶液得緩沖范圍: pH = p Ka ±13、 2、 4 難溶電解質(zhì)得多相解離平衡1、難溶電解質(zhì)得沉淀溶解平衡難溶電解質(zhì)得沉淀溶解平衡:A nBm(s) = nA m+(aq)+mBn-(aq)( 1 )溶度積(常數(shù)): Ksp(AnBm)= ceq(Am+) nceq(Bn ) m溶度積Ksp在一定溫度下為一常數(shù)、如 , AgCl(s) = Ag +(aq)+Cl - (aq)25oC,KsAgCl)= ceq(Ag+)、ceq(Cl-) =1、77X10-7 KSP(CaF2)= ceq(Ca2+
33、 )、 ceq(F-)2=3、4X 10-11 KSP Mg(OH) 2=ceq(Mg2+ )、 ceq(OH-)2=1、 8x 10-11(2) 溶解度s(mol 、 dm 3) 與溶度積Ksp 得關(guān)系:1)溶解度s:每dm3水溶液中含溶質(zhì)得摩爾數(shù),mol、dmf3。2)溶解度s與溶度積Ksp得關(guān)系:對于 AB型沉淀:如 AgCl、AgBr、AgI、CaC。CaSO 等。CaCO(s) = Ca 2+(aq) + CO 32-(aq)平衡濃度/mol , dm-3 ssKsp (CaCO3)= s2, s =、灰SP對于A2B或AB型沉淀:如Ag2CrO4,Mg(OH)2等。Ag2CrO4
34、(s) = 2Ag +(aq) + CrO 42-(aq)平衡濃度/mol , dm-32 ssKSp (Ag 2CrO4) = (2 s) 2s = 4 s3, s=3匹, 4對同一種類型得沉淀,溶度積Ksp越大,溶解度S越大;對 不同類型得沉淀,通過計算S比較溶解度得大小。例1、250C時,銘酸銀(Ag 2CrQ)得溶解度為1、31 x 10-4 mol、dm 3,求其溶度積、解:Ag2CrC4 (s) = 2Ag +(aq) + CrO 42-(aq)平衡濃度/mol , dm-3 2 ssKSp (Ag 2CrO4) = (2 s)2s = 4 s3=4x (1、31X10-4) 3=
35、9、012X 1012例 2、25 0C 時,AgCl、AgzCrQ得溶度積分別為 1、56X10-10、129、0X 1012,問其溶解度何者為大?解:AgCl 溶解度為:s=尿SP =由.56 10 10 1.25 10 5moldm 3AjCrQ得溶解度為:s = 39 39.0 10 12 1.31 10 4moldm 314可見溶解度大小為:Ag 2CrO4> AgCl(3)溶度積規(guī)則:判斷沉淀得生成與溶解。溶液中,離子濃度得乘積:Q=C(Am+) nC(Bn-) m溶度積:Ksp(AnBm)=C eq(Am+) nCeq(Bn ) m若Q<KSp,不飽與溶液,無沉淀析生
36、或沉淀將溶解;Q= KSp ,飽與溶液,沉淀與溶解達到平衡;QXsp,過飽與溶液,有沉淀析生如,在FeS得飽與溶液中,Q=Ksp,加入鹽酸后,由于S2 +2H + =H2s (g),降低S2一濃度,使Q<KSp,以致FeS沉淀溶解。 汪息:1) Q為任意狀態(tài)溶液離子濃度如起始濃度以計量系數(shù)為指數(shù) 得乘積;2)若有幾種沉淀,先滿足Q=KSP者,先沉淀;3)沉淀完全(離子濃度<10-6)不等于離子全部沉淀、例:將 0、10moldm-3 MgCl 2 溶液與 0、10moldm-3 氨水,問溶 液能否生成 Mg(OH)2 沉淀?已知 KspMg(OH) 2=5、61x10-12; 氨水
37、 丸=1、77 X 10-5解:混合后,-20.103C(Mg2 )0.050moldm 3c(QH)C(NH3bcN0230 01577old1m)35 0.05 0 9.4 1 0 4 mol.dm3Q=c(Mg2+ 卜 c(QH)2=0、050X 9、4X10-42=4、42 X 10-8KSP Mg(QH) 2=1、8x 10-11QXsp ,故有沉淀析生、(4)同離子效應(yīng):在難溶電解質(zhì)溶液中,加入與難溶電解 質(zhì)具有相同離子得易溶電解質(zhì),可使難溶電解質(zhì)溶解度降 低,這種現(xiàn)象叫做同離子效應(yīng)。例如,在AgCl溶液中,加入NaCl,使AgCl溶解度下降3、3周期3、3、1原子核外電子分布與元
38、素周期系元素周期表就是元素周期系得體現(xiàn),元素周期表由周期與 族組成。1 .每周期元素得數(shù)目=相應(yīng)能級組所能容納得最多電子數(shù)周期能級組兀素數(shù)目12345671s 22s 22p63s 23p64s 2 3d10 4p65s 2 4d10 5p66s 2 4f 14 5d 10 6p 67s 25f14-1106d 288181832未完成2 .元素在周期表中得位置與原子結(jié)構(gòu)得關(guān)系(1)周期數(shù)=電子層數(shù)、1 主族和舊,IIB的族數(shù)=最外層電子數(shù)(2)族數(shù) IIIB -VIIB族的族數(shù)=ns (n 1)d電子數(shù)零族的最外層電子數(shù)=2< 8VIII 族的ns (n 1)d電子數(shù)=810知道元素在
39、周期表中得位置(哪一周期、哪一族)就可寫 由原子得電子分布式與外層電子分布式,反過來也一樣。例1 .有一元素在周期表中屬于第4周期第VI主族,試寫由該元素原子得電子分布式與外層電子分布式。解:根據(jù)該元素在周期表中得位置可直接寫由該元素得外層電子分布式:4s24p4 (第4周期第6主族)再根據(jù)外層電子分布式推由完整得電子分布式:1s 22s22P63s23P63d104s24p4例2、已知得得外層電子分布式4d55s2,指由該元素在周期表中所屬得周期數(shù)與族數(shù)。解:周期數(shù)=5 (層數(shù)=5)族數(shù)=VHB 族(ns電子+ ( n1) d電子數(shù)=2+5=7)(3)元素在周期表中得分區(qū)根據(jù)原子得外層電子構(gòu)
40、型可將元素分成5個區(qū):族數(shù)IA ,IIAIIIBVIIB ,VIIIIB ,IIBIIIA - VIIA外層電子1-2 ns(n-1)d 1-8ns2(n-1)d 1ns2np1-6構(gòu)型0ns 2分區(qū)s區(qū)d區(qū)ds區(qū)p區(qū)族主族副族+ VIII=過渡元素主族f區(qū)=4闌系+鋼系元素例3、 試分別指由例1中34號元素與例2中鋁元素在周期表中所屬得分區(qū)。解:根據(jù)34號元素外層電子分布式 4s24p4,得知該元素屬p區(qū)。根據(jù)得元素得外層電子分布式4d55s2,得知該元素屬d區(qū)。3、3、2元素性質(zhì)得周期性遞變1 .金屬性與非金屬性(1)同一周期:從左-右,原子半徑逐漸減少,非金屬性增金性減疆,非金屬性增強強
41、、 原子*徑減小片(2)同一族:主族元素:從上-下,原子半徑逐漸增大,金屬性增強電子層般增多M子半徑增大(如變化不大非4M性減弱金屬性4強過渡元素:過渡元素:從下一上金屬性增強、2.元素得電離能、臺匕(1) 元素得第一電離能:基態(tài)得氣態(tài)原子失去一個電子形 成+ 1價氣態(tài)離子時所吸收得能量。X(氣)e=X+ (氣)。用于衡量單個原子失去電子得難易程度。第一電離能越大,原子越難失去電子;數(shù)值越小,原子越易 失去電子。(2) 元素得電子親合能:基態(tài)得氣態(tài)原子獲得一個電子形 成1價氣態(tài)離子時所放生得能量。X(氣)+e=X一(氣)。用于衡量單個原子獲得電子得難易程度。電子親合能越大,原子越容易獲得電子;
42、數(shù)值越小,原子越 難獲得電子。(3) 元素電負(fù)性:用于衡量原子在分子中吸引電子得能力。 電負(fù)性越大,吸引電子得能力大,元素得非金屬性越強;電負(fù)性越小,元素得金屬性越強。同一周期自左向右,電負(fù)性值增大,非金屬性增強,金屬性減 弱;同一族自上向下電負(fù)性逐漸減少、金屬元素得電負(fù)性值 2、0(除粕系與金),非金屬元素得電 負(fù)性值2、0(除Si為1、8外)。3、3、3氧化物及其水合物得酸堿性遞變規(guī)律1 .氧化物及其水合物得酸堿性一般規(guī)律Mt性增強十KQH “性,HVO.戢性理(1)國周期元素最高價態(tài)的氧化物及其水合物,從左到右酸 性遞墻堿性遞減.以第四周期為例:Ti(OH)4 兩性HMnO4+酸性增強C
43、a (0H)aSc (OH”彈性到H,CrQ1性申破性增強一,盟 ZMOH), Ob(OH), G“OH). HaAsQi H:SeO4 稼性 而住 兩性兩性結(jié)偏蠹性網(wǎng)性陰覦性強一*酸性增強局族無麗同價態(tài)的氧化物及其水合物,自上而下大致 酸性減醺,堿性增強。例如ZMOH)酒,SCd(OH)t酸性很弱,主要呈堿低強 Hs(OH),事性對于同元素不周價盤的,化物及其水臺物,商價密的底 性比假價態(tài)的要強.例如:Cr。CrtO(CrOa法網(wǎng)性性域性增強3、4化學(xué)反應(yīng)方程式,化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 3、4、1化學(xué)反應(yīng)方程式得寫法 、配平、 計算1 .化學(xué)反應(yīng)方程式得寫法與配平:把參加化學(xué)反應(yīng)得反應(yīng)物得分
44、子式或離子式寫在左邊,生成物得分子式或離子式寫 在右邊,根據(jù)反應(yīng)物與產(chǎn)物原子總數(shù)與電荷總數(shù)均相等得原 則配平反應(yīng)方程式。如,NaCO+ HCl=NaCl+CO+ H2O ; 2Ca (OH) 2 + 2SO2+ O2=2CaSO4+2H2O2 .化學(xué)反應(yīng)中得有關(guān)計算:對于已配平得化學(xué)反應(yīng),參加反應(yīng)得各物質(zhì)得物質(zhì)量(n:摩爾數(shù))之比等于其化學(xué)計量系數(shù)之比。aA+ bB = gG +dDa: b =n a: nB, n A=gnBb3、4、2反應(yīng)熱吸熱放熱熱化學(xué)反應(yīng)方程式得寫法1.反應(yīng)熱:化學(xué)反應(yīng)時所吸收或放生得熱叫做反應(yīng)得熱效應(yīng),簡稱反應(yīng)熱。以符號q表示。吸熱,q>0;放熱q<0。2
45、、熱化學(xué)反應(yīng)方程式得寫法(1)熱化學(xué)反應(yīng)方程式:表明化學(xué)反應(yīng)方程式與反應(yīng)熱( q)關(guān)系得方程式。(2)熱化學(xué)反應(yīng)方程式得書寫:1)標(biāo)明溫度與壓力: T =298、15k,P = 101、325kPa可省略。2)右下角標(biāo)明物質(zhì)聚集狀態(tài):氣態(tài):g液態(tài):C固態(tài):s溶液:aq3)配平反應(yīng)方程式:物質(zhì)前面得計量系數(shù)代表物質(zhì)得量,可為分?jǐn)?shù)。4)標(biāo)明反應(yīng)熱:q<0:放熱,q>0:吸熱,單位:kJmol 1例:C(s) +O2(g) =CO2(g);q= 393、 5kJmol3、 4、 3 反應(yīng)方程式與反應(yīng)熱效應(yīng)得關(guān)系及計算、物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、反應(yīng)得焓變與計算1熱力第一定律熱力第一定律:當(dāng)封閉
46、體系狀態(tài)發(fā)生變化時,其反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)能得變化量( u)等于熱(q)與功(w)代數(shù)與。 u= q +w恒容過程:在恒容不作非體積功條件下,u=qv,即反應(yīng)中系統(tǒng)內(nèi)能得變化量(u)在數(shù)值上等于等容熱效應(yīng) qV 。恒壓過程:在恒壓,只作體積功得條件下,H=qp,即反應(yīng)得始變 H在數(shù)值上等于其等壓熱效應(yīng)。因此,若反應(yīng)在等壓條件下,可用反應(yīng)得給變 H表示反應(yīng)熱 效應(yīng) , H< 0 放熱;AH0 吸熱。2反應(yīng)熱效應(yīng)得理論計算(1)蓋斯(Hess)定律:在恒容或恒壓條件下,化學(xué)反應(yīng)得反應(yīng)熱只與反應(yīng)得始態(tài)與終態(tài)有關(guān),而與變化得途徑無 關(guān)。推論:熱化學(xué)方程式相加減,相應(yīng)得反應(yīng)熱隨之相加減若,反應(yīng)(3)=反應(yīng)(
47、1) 土反應(yīng)(2)則, H 3=AH i ± A H 2例: ( 1) C(s) +O2(g) =CO2(g); H1 =-393、 5kJmol 11(2) CO (g) +1/2O2(g) =CO2(g); H 2=-283、 0 kJmol 1則反應(yīng)(1)(2)得反應(yīng)(3) C +1/2O 2(g)= CO(g); AH 3故AH 3=AH i -A H2=( 393、5) (-283、0)= 110、5kJmol 1、,、1 ? > a注意:1)方程式乘以系數(shù),相應(yīng)反應(yīng)熱也應(yīng)乘以該系數(shù)、如,2C(s) + 2O2(g)=2CO2(g); H= 787kJmol 1因此,
48、反應(yīng)(3) = 2 (1) ± 3(2),則4 H3=2AH1 ±3AH22)正逆反應(yīng)得反應(yīng)熱絕對值相等,符號相反。如,1CO2(g) = C (s) +O2(g) ; H=393、 5kJmol(2)反應(yīng)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾始變rH me得計算1) 標(biāo)準(zhǔn)條件對于不同狀態(tài)得物質(zhì), 其標(biāo)準(zhǔn)得含義不同:氣態(tài)物質(zhì): 指氣體混合物中, 各氣態(tài)物質(zhì)得分壓均為標(biāo)準(zhǔn)壓力 Pe。Pe=100kPa溶液中水合離子或水合分子:指水合離子或水合分子得有效濃度為標(biāo)準(zhǔn)濃度CeoC0 =1 mol、dm3液體或固體:指純液體或純固體。2)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài):反應(yīng)中得各物質(zhì)均處于標(biāo)準(zhǔn)條件下稱該反應(yīng)處 于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。以“ e
49、”表示。3)物質(zhì)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成始:在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下由指定單質(zhì)生成單位物質(zhì)量(1mol)得純物質(zhì)時反應(yīng)得給變稱該物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成始。以 fH me(298、15K)表示。單位 kJmol1規(guī)定:指定單質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成始為零。fHme(單質(zhì),298、15K)=0,如,fHme (H2, g, 298、15K)=0; fHme (Zn , s, 298、15K)=0 例,已知反應(yīng) 2Hz(g)+O2(g)=2H2O( c ) ,rHme = 570 kJmol T,求液態(tài)水得標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成始。解:AfH me(H2。,/ 298、15K) = H 280kJmoi 1 224)反應(yīng)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾始變 rH me
50、得計算對于反應(yīng):aA + bB = gG + dD rHme(298、15K)= gAfHm9(G,298、15K)+dAfHm°(D,298、 15K)- aAfHme (A,298、15K)+ bAfHm9 (B,298、15K); kJmol 1例,已知在標(biāo)準(zhǔn)壓力與 298、15K時CO(g)與H2O(g)得標(biāo)準(zhǔn)摩 爾生成始分別為-110、4KJmol-1與-241、7KJmol-1 ,求生產(chǎn) 水煤氣反應(yīng)得C(S)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾始變解:rHme(298、15K戶fHme(CO,g ,298、15K)+4fHme(H2,g , 298、15K)-
51、fHme(C,s,298、15K)+ fHm6(H2O,g,298、15K)=(-110、4)+ 0 - 0 +(-241、7) = +131、3 KJmol-15)說明:反應(yīng)得始變基本不隨溫度而變。即 H(T)H(298、 15K)3、 4、 4 熵 物質(zhì)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵?zé)崃W(xué)第三定律物質(zhì)得熵值大小規(guī)律反應(yīng)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變及計算1 熵( 1)熵:就是系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)微觀粒子得混亂度( 或無序度) 得量度、符號S、熵就是狀態(tài)函數(shù)。熵值越大, 系統(tǒng)混亂度越大。( 2)熱力學(xué)第三定律: 在絕對零度時, 一切純物質(zhì)得完美晶體得熵值為零, 即 S(0K)=0 、(3) 物質(zhì)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵:單位物質(zhì)量得純物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀
52、態(tài)下得規(guī)定嫡叫做該物質(zhì)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾嫡,以Sem表示。單位J、mol-1 、 K-1、(4) 物質(zhì)熵值得大小, 有如下規(guī)律:1) 對同一物質(zhì)而言, 氣態(tài)時得熵大于液態(tài)時, 而液態(tài)時得熵又大于固態(tài)、即 Sg>S, >Ss、如,SeKH2O, g, 298、15K) > SXH2O,- 298、15K)2) 同一物質(zhì), 聚集狀態(tài)相同時, 熵值隨溫度升高而增大、即S高溫 >S 低溫如,Sem(Fe, s, 500K) > Sem(Fe, s, 298、15K)3) 當(dāng)溫度與聚集狀態(tài)相同時,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜(內(nèi)部微觀粒子較多)得物質(zhì)得嫡值大于結(jié)構(gòu)簡單得。即S (復(fù)雜分子)>S
53、 (簡單分子) 。如,Se2七 g, 298、15K) > SeH4, g, 298、15K)(5)反應(yīng)得標(biāo)準(zhǔn)摩爾嫡變 ArSm6對于反應(yīng):aA +bB=gG +dDArSme(298、15K)= gSme(G,298、15K)+dSm9(D,298、15K)-aSme(A,298、15K)+ bS me(B,298、15K) ; J、K1、mol1 說明:反應(yīng)得嫡值基本不隨溫度而變。即 A S(T) y A S(298、 15k)3、 4、 5 吉布斯函數(shù)吉布斯函數(shù)變反應(yīng)方向(自發(fā)性)得判斷1 .吉布斯函數(shù):G = H - TS ,為一復(fù)合狀態(tài)函數(shù)2 .吉布斯函數(shù)變:AG =A H - T AS3反應(yīng)方向( 自發(fā)性 ) 得判斷:對于恒溫、恒壓不作非體積功得一般反應(yīng),其自發(fā)性得判斷標(biāo)準(zhǔn)為:AG< 0反應(yīng)正向自發(fā);AG =0平衡狀態(tài);AG &g
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