无机化学讲座-1-考研试题文档资料系列.doc
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1、无机化学考研辅导讲座(上)一.无机化学(理论部分)知识点应用归纳1、无机物(分子或离子)构型:(1)简单分子(或离子):(2)配合物:2、物质的熔、沸点(包括硬度):(1)晶体类型:原子晶体,离子晶体,金属晶体,分子晶体(2)离子晶体:(3)分子晶体 (4)金属晶体:金属键(与价电子、价轨道有关)3、物质的稳定性:(1)无机小分子:(2)配合物:4、物质的磁性:(1)无机小分子:MO (掌握双原子分子轨道能级图) (共价双原子分子)(2)配合物:5、物质的颜色:(1)无机小分子:极化理论(2)配合物:6、无机物溶解度:(1)离子晶体:(2)共价化合物:7、物质的氧化还原性:影响因素(1)溶液酸
2、、碱度(2)物质的聚集状态8、化学反应方向:(1)热力学数据: (2)软硬酸碱理论9、分子极性、键的极性、键角、键长等:10、推导元素在周期表中的位置:能级组取值,选择组合理量子数:四个量子数取值规则11、溶液中有关质点浓度计算:化学平衡,电离平衡,沉淀溶解平衡,氧化还原平衡,配合解离平衡:利用多重平衡规则,K是关键12、常见的基本概念:对角线规则;惰性电子对效应;Lewis酸、碱;质子酸、碱;缓冲溶液;屏蔽效应;钻穿效应;同离子效应;盐效应;镧系收缩;电负性;电离势;电子亲合势;晶格能;键能;有效核电荷及求法等。二.无机化学(元素部分)(1)结构(2)性质:重点是化学性质第一讲 分子结构(m
3、olecular structure)1-1 离子键理论一、基本要点活泼金属和活泼非金属的原子反应时,生成的化合物如NaCl等都是离子型化合物,它们具有一些固有的特征,如它们都以晶体的形式存在,具有较高的熔、沸点,在熔融态或水溶液中可导电等。这种由于原子间发生电子转移,生成正负离子,并通过静电库仑作用而形成的化学键称为离子键。通常,生成离子键的条件是两原子的电负性差大于1.7以上,由离子键形成的化合物叫做离子键化合物。二、离子特征1、离子电荷:是指原子在形成离子化合物过程中失去或获得的电子数。正离子电荷通常是+1、+2、+3或+4;阴离子:-1、-2,而-3、-4的负离子一般都是含氧酸根离子或
4、配阴离子。2、离子的电子构型:(1)2e构型:1s2,如Li+,Be2+(2)8e构型:(n-1)ns2(n-1)p6:Na+,Mg2+,Ba2+等(3)917e构型:(n-1)ns2(n-1)p6(n-1)d19:Fe2+,Mn2+等(4)18e构型:(n-1)ns2(n-1)p6(n-1)d10:Cu+,Ag+,Zn2+等(5)18+2e构型:(n-1)ns2(n-1)p6(n-1)d10ns2:Sn2+,Pb2+等3、离子半径:(变化规律):同一元素:负离子原子低价正离子高价正离子同族元素同价离子:从上下,半径增大同一周期:从左右,半径r三、晶格能(U)1、定义:指相互远离的气态正离子和
5、负离子结合成1mol离子晶体时所释放的能量绝对值,或1mol离子晶体解离成自由气态离子所吸收的能量的绝对值。2、计算:晶格能不能用实验直接测量,通常有两种方法计算:(1)库仑作用能模型理论计算:A为马德隆(Madelung)常数,与晶格类型有关;n是与原子的电子构型有关的因子;Z1Z2为正负离子的电荷数。上式看出,U与离子的带电荷数成正比,与正负离子核间距r0成反比,与配位数有关,配位数增加,A增大,U增大。(2)玻恩哈伯(BornHaber)循环间接计算:例:已知NaF(s)的生成焓,金属Na的升华热,Na的电离热,F2的离解热, F的电子亲合能,试计算NaF的晶格能U。四、离子极化1、基本
6、概念离子间除了库仑力外,诱导力起着重要作用,因为阳离子具有多余的正电荷,半径较小,它对相邻的阴离子会起诱导作用;阴离子半径较大,在外壳上有较多的电子,容易变形,在被诱导过程中能产生瞬时的诱导偶极。阴离子中产生的诱导偶极又会反过来诱导阳离子,阳离子如果易变形(18e-,18+2e- or 917e-构型半径大的离子),阳离子中也会产生偶极,使阳离子和阴离子之间发生了额外的吸引力。当两个离子接近时,可能使两个离子的电子云重叠,趋向于生成极性较小的键。由离子键向共价键过渡。2、极化力(极化作用):(1)电荷: 阳离子电荷越高,极化力越强(2)半径: 外壳相似电荷相等时,半径小,极化力强。(3)离子构
7、型(阳离子):18e-,2e-,18+2e-,(Ag+、Li+、Pb2+等)917e-(Fe2+、Ni2+、Cr3+)8e-(Na+、Mg2+等)(4)电荷高的复杂阴离子也具有一定极化作用,如SO42-、PO43- 等3、离子的变形性(1)结构相同的阳离子,正电荷高变形性小O2-F-NeNa+Mg2+Al3+Si4+(2)对于外壳结构相同的离子,电子层数越多,变形性越大Li+Na+K+Rb+Cs+;F-Cl-Br-8e-变形性:Ag+K+;Hg2+Ca2+等(4)对于相同或类似的结构的离子,半径越大,变形性越大(5)复杂阴离子变形性通常不大,中心离子氧化数越高,变形性越小ClO4-F-NO3-
8、CN-Cl-Br-孤对键对键对键对(3)三键双键单键,如HCHO中,CHCH(118)CHCO(121)(4)中心原子相同时,价层电子对之间斥力随配位原子的电负性增大而减小,生成键角也较小,如:NF3和NH3FNF(121.1)SH2SeH2TeH23.价电子对数的计算: 价层电子对数=1/2(中心原子价电子数+配位原子提供的电子数)(1)H和X作为配体提供一个e-,X为中心原子提供7个e-(2)氧族元素作为配体,不提供e-,作为中心原子提供6个e-,(3)对于离子,加上或减去所带电荷数(4)含有奇数电子时,电子数加1(5)N作为配体-1,中心原子为54、价电子对数与分子构型(1)价电子构型:
9、2对直线,3对平面三角,4对正四面体,5对三角双锥,6对正八面体(2)分子构型:1若价电子对全部是键对,分子构型与其相同2若价电子对中有键对有孤对,分子构型与价电子对构型不同,要画出所有可能构型,根据电子对斥力大小,选择稳定构型。二、价层电子对互斥模型应用1、判断分子或离子构型例1:判断ClF3分子构型练习:1、用价层电子对互斥模型预测下列分子或离子的空间构型:OF2;SF4;XeF4;SCN-;NOCl;SO2Cl2;2、判断中心原子杂化轨道类型及可能空间构型:SnCl2;SnCl3-;CF2Cl2;NF3;SF6;BCl3;ClF3;OF2;SF4;XeF414 双原子分子轨道理论(MO)
10、一、基本要点:1、作为一种近似处理,认为MO是由AO线性组合而成,MO的数目等于组成分子的各原子轨道之和。2、原子轨道要有效地线性组合成MO,必须遵守以下三条原则:(1)对称性原理(2)能量相近(3)最大重叠3、若MO由两个符号相同的原子轨道叠加而成,其能量低于原子轨道的能量,称为成键MO,若由两个符号相反的AO叠加而成,其能量高于AO能量,称为反键分子轨道,处于它们之间的还有非键轨道,根据MO的对称性不同,将其分为MO轨道和MO。4、电子在MO上排布也遵循原子轨道电子轨道排布三原则不相容原理、能量最低原理和洪特规则二、能级图 适用于O2、F2、Ne2 第一、二周期其他双原子分子(a)NF、C
11、F (b)CO、BN、BO、CN、NO第二周期不同原子双原子分子的能级图类似于上面两图,一般可根据价电子数判断属于哪种,如 1价电子为10的CO是N2的等电子体,用b图; 2BN、BO、CN等价电子数都少于10,也常用b; 3价电子数为12的NF是O2的等电子体,与a相同; 4NO、CF价电子数为11,恰好介于N2和O2之间,NO类似于b;CF类似于a。三、MO的应用1、判断化合物稳定性、磁性例1:写出下列分子的分子轨道电子排布式,并指出哪些分子不能存在?哪些是顺磁性?B2;C2;O2;Ne2例2:写出CN;CN+;CN-的分子轨道电子排布式,并比较它们的键能、键长和磁性。15 离域键一、 概
12、念离域键也叫大键,是由三个或三个以上的原子形成的键,不同于两原子间的键二、生成离域键条件1、原子都在同一平面上2、每一原子有一互相平行的p轨道3、p电子的数目小于p轨道总数目的两倍.三、应用:1. 增加化合物的稳定性2. 例:O3(34)CO2(2个34)NO2(33)NO3-(46)CO32-(46)等16 分子间力及氢键一、分子间力概念:分子间力范德华力,包括取向力、诱导力、色散力。取向力发生在极性分子之间;诱导力存在于极性分子与非极性分子以及极性分子与极性分子之间。色散力存在于任何分子之间。三种力中除了少数极性很大的分子(如H2O,HF等)以取向力为主外,绝大多数分子却以色散力为主,分子
13、色散力大小与分子变形性有关,一般来说,分子的体积越大,其变形性越大,则色散力也越大。二、分子间力特点:1、较弱(几个至几十个kJmol-1,比化学键小12个数量级)2、近程力,在几个,无方向性和饱和性3、取向力与温度有关,诱导力和色散力与温度无关. 三氢键: 是指氢原子与电负性大,半径小,且具有孤对电子的原子X(F、O、N等)键合的,还能同另一电负性较大的原子Y结合成新的键,叫氢键。四、氢键特点及类型:1、特点:有方向性和饱和性,比分子间力强,比化学键弱2、类型:分子间氢键,分子内氢键五、分子间力及氢键对物质性质的影响主要对物质的熔沸点;汽化热;熔化热;溶解度和粘度有较大的影响。但分子间氢键和
14、分子内氢键对物质的影响不同,分子间氢键使物质的熔沸点等升高,而分子内氢键使熔沸点等降低。例1 判断下列各对分子间存在何种类型的分子间作用力?(1)C2H6 和 CCl4 (2)NH3 和 C6H6 (3)CH3COOH 和 H2O(4)CO2 和 H2O (5)CHCl3 和 CH2Cl2 (6) HCHO 和 H2O例2 下列化合物哪些化合物自身分子间能形成氢键?(1)CH3Cl (2)H2O2 (3)CH3CHO (4)H3BO3 (5)H3PO4 (6)(CH3)2O (7)CH3COCH3 (8)C6H5NH217键参数一、键能它是 衡量化学键牢固程度的键参数,键能越大,键越牢固。对双
15、原子分子而言,键能是在标准大气压P和298K下,将1mol气态分子AB的化学键断开,成为气态的中性原子A和B所需的能量。双原子分子的键能和键离解能量是不同的。二、键长分子中成键原子和核间的平均距离称为键长(也称为核间距)。在两个确定原子之间,键长越短,则越强越牢固。三、键角1、分子中相邻两键之间的夹角称为键角。键角是决定分子空间构型的主要因素。2、影响键角因素(1)中心原子杂化类型: sp;sp2;sp3;sp3d2 等之间:180;120;129.5; 90(2)中心原子孤对电子数:孤对越多,键角越小如sp3杂化CH4;NH3; H2O 键角依次为:109.5 ;107.3 ; 104.5
16、(3)多重键 多重键所包含的电子越多,斥力比单键大,使得分子内含多重键的键角变大,单键间的键角变小,例如sp2杂化的COF2:(4)电负性 在中心原子具有孤对电子的ABn型分子中,当A相同,B不同时,随B的电负性增大,A-B成键电子对偏向B,从而减少成键电子对之间的斥力,使其键角减小,例如:PI3 PBr3 PCl3 PF3的键角依次为:102;101;100.1;97.8如B相同而A不同,则随着A电负性增大,A-B间成键电子对偏向A,从而增大成键电子间的斥力,使其键角增大。如:SbH3;AsH3;PH3;NH3为91.3;91.8;93.3;107.3例1:在下列多对分子中,哪个分子键角大?
17、说明原因:(1)HgCl2和BCl3 (2)CF4和PF3 (3)SiF4和SF6(4)SnCl2和SCl2 (5)OF2和Cl2O (6)PF3和NF3四、键的极性成键两原子正负电荷中心不重合则化学键就有极性。引起化学键极性的主要原因是成键两原子电负性的差异,电负性差越大,键的极性越大。另外,双原子分子键的极性与分子的极性是一致的,但对多原子分子来说,分子是否有极性不仅要看键是否有极性,还与分子的空间构型有关。例2:比较下列多对偶极矩的大小,并简要说明理由(1)PH3和NH3 (2)BF3和NF3(3)NH3和NF3 (4)CH3-O-CH3和C6H6习题:1.选择题:(1).叠氮酸的结构式
18、是H-N1 N2-N3 ,1.2.3.号氮原子采用的杂化类型依次是:( )A.sp3 sp sp B. sp2 sp sp C. sp3sp sp2 D. sp2 sp sp2 (B)(2).ClO3F的构型属于( )A.直线 B.平面四方 C.平面三角 D.四面体 (D)(3).下列各组物质中,具有顺磁性的是;( )A.NO NO2 B.NO CO C.NO2 CO D.NO2 SO2 (A)(4).下列化合物中,哪些存在氢键 ( )(1)硼酸;(2)对硝基苯酚;(3)邻硝基苯酚;(4)碳酸氢钠A. 1 2 3 4 B. 2 C. 2 3 D. 1 2 3 (A)(5).下列分子中,偶极距不
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