大学普通化学复习1.ppt

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1、大学普通化学复习资料1 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一一.非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性稀溶液性质强调稀溶液性质强调:溶液是溶液是“难挥难挥发的发的”，“非电解质的非电解质的”和和“稀的稀的”.非电解质稀溶液具有非电解质稀溶液具有蒸气压下降蒸气压下降、沸点沸点上升上升、凝固点下降凝固点下降和和溶液渗透压溶液渗透压等通性等通性与浓度有关与浓度有关，或者是与溶液中的，或者是与溶液中的“粒子粒子数数”有关，而有关，而与溶质的性质无关与溶质

2、的性质无关稀溶稀溶液的依数性液的依数性2蒸气压下降蒸气压下降:同一温度下，同一温度下，纯溶剂纯溶剂蒸气的压蒸气的压力与力与溶液溶液蒸气压力蒸气压力之差之差(大于大于)拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发的非电解质拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降稀溶液的蒸气压下降(p)与溶质的摩尔分数成与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。正比，而与溶质的本性无关。p=xBp(A)xB为溶质为溶质B的摩尔分数的摩尔分数,p(A)是纯溶剂的蒸气压是纯溶剂的蒸气压。溶液的浓度越高，溶液的蒸气压下降越多。溶液的浓度越高，溶液的蒸气压下降越多。3思思考考题题为什么上图中仅标出了溶液的浓度，

3、没有标出为什么上图中仅标出了溶液的浓度，没有标出溶液的名称？溶液的名称？4沸点上升、凝固点下降沸点上升、凝固点下降溶液中一般由于溶质的加入会使溶溶液中一般由于溶质的加入会使溶剂的剂的凝固点下降凝固点下降、溶液的、溶液的沸点上升沸点上升。而且溶液越浓，凝固点和沸点的改变而且溶液越浓，凝固点和沸点的改变越大。越大。5总总结结(定量定量)难挥发的非电解质稀溶液的难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升沸点上升和和凝凝固点下降固点下降与溶液的与溶液的质量摩尔浓度质量摩尔浓度成正比。成正比。Tbp=kbpm Tfp=kfpm m：质量摩尔浓度质量摩尔浓度 定义：定义：m m=n n溶质溶质 /1000/1000

4、g g溶剂，单位为溶剂，单位为 mol/kgmol/kg。k kbpbp、k kfpfp分别为溶剂的摩尔沸点上升常数和摩尔凝分别为溶剂的摩尔沸点上升常数和摩尔凝固点下降常数。固点下降常数。它它与溶剂的本性与溶剂的本性有有关关，不同，不同的溶剂数值不同，与的溶剂数值不同，与溶质的本性溶质的本性无无关关。(单位为单位为K KkgkgmoLmoL-1-1)。6渗透：渗透：溶剂分子通过半透膜进入另一侧溶液的溶剂分子通过半透膜进入另一侧溶液的扩散过程称渗透。扩散过程称渗透。单方向的扩散单方向的扩散过程。过程。渗透压：是为维持被半透膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡需要的格外压力7自然现象：自然现象：为

5、什么医院给病人作静脉点滴用的葡萄糖为什么医院给病人作静脉点滴用的葡萄糖溶液的质量分数是溶液的质量分数是5%?人们在游泳池中游泳时，睁开眼睛很快就人们在游泳池中游泳时，睁开眼睛很快就会感到疼痛；而在海水中游泳却没有不会感到疼痛；而在海水中游泳却没有不适之感？适之感？8电解质溶液的通性对浓溶液或电解质溶液来说，对浓溶液或电解质溶液来说，与非电解质稀溶液一样，具有溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压，而且溶液的浓度越大，相应的蒸气压下降越多、沸点上升越多、凝固点下降越多、渗透压越大。不同：不同：前面介绍的定量计算公式不再适用。9二二.水溶液中的单相离子平衡水溶液中的单相离子平衡酸和碱在水溶

6、液中的解离平衡酸和碱在水溶液中的解离平衡1.酸、碱质子理论：酸、碱质子理论：凡是给出质子凡是给出质子(H H+)的物质的物质(分子或离子分子或离子)都是酸；都是酸；凡是能与质子结合的物质都是碱。凡是能与质子结合的物质都是碱。根据酸、碱质子理论，下述哪些是酸？哪些是碱？根据酸、碱质子理论，下述哪些是酸？哪些是碱？HNO3(aq)H+(aq)+NO3-(aq)NH4+(aq)H+(aq)+NH3(aq)。HCO3-(aq)H+(aq)+CO32-(aq)10酸酸质子质子+碱碱酸与碱是一种共轭关系：酸失去质子形成碱，称之为该酸的酸失去质子形成碱，称之为该酸的共轭碱共轭碱,碱结合质子形成酸，称之为该碱

7、的碱结合质子形成酸，称之为该碱的共轭酸共轭酸。NH4+(aq)H+(aq)+NH3(aq)NH3称之为是称之为是NH4+的共轭碱。的共轭碱。NH4+称之为是称之为是NH3的共轭酸。的共轭酸。越强的酸，其对应的共轭碱的碱性越弱。越强的酸，其对应的共轭碱的碱性越弱。11以醋酸为例，设其起始浓度为 c，解离度为 HAc(aq)H+(aq)+Ac-(aq)起始浓度/moldm-3c00平衡浓度/moldm-3c-c c c则：当当400)时，11则：水溶液中的单相离子平衡计算水溶液中的单相离子平衡计算12小小结结对一元弱酸来说：对一元弱酸来说：对二元弱酸来说：对二元弱酸来说：K K1 1/K/K2 2

8、10102 2对一元弱碱来说对一元弱碱来说多元弱酸中多元弱酸中,若若K K1 1K K2 2K K3 3,通常通常K K1 1/K/K2 210102 2,求求 H H+时时,可做一元弱酸处理。可做一元弱酸处理。c/Ka400c/Ka1400c/Kb400共轭酸、碱的解离常数关系：共轭酸、碱的解离常数关系：K Ka aK Kb b=K Kw w 132缓冲溶液缓冲溶液H+(pH)的计算的计算弱酸弱酸HA弱酸强碱盐弱酸强碱盐MAHAH+A-初始初始c c酸酸 0 c0 c盐盐平平衡衡 c c酸酸-x x x cx c盐盐+x x弱碱弱碱强酸弱碱盐强酸弱碱盐的缓冲体系：的缓冲体系：c c酸酸c c

9、盐盐1.1.缓缓冲冲溶溶液液:是是一一种种能能抵抵抗抗少少量量强强酸酸、强强碱碱和和水水的稀释而保持体系的的稀释而保持体系的pHpH值基本不变的溶液。值基本不变的溶液。14二3.缓冲溶液的选择和配置缓冲溶液的选择和配置:找出与溶液所需控制的找出与溶液所需控制的pH值相近的值相近的pK值的弱酸或值的弱酸或弱碱，计算弱酸和弱酸盐的浓度比。弱碱，计算弱酸和弱酸盐的浓度比。c c酸酸/c c盐盐一般一般在在0.1-100.1-10范围内具有缓冲范围内具有缓冲能力，故能力，故pH=pKa pH=pKa 1 1例如：例如：a欲配制欲配制pH=5.0的缓冲溶液的缓冲溶液应选择体系应选择体系NaAc-HAc体

10、系，体系，pKa=4.74b.欲欲配配制制pH=9.0的的缓缓冲冲溶溶液液，应应选选择择NH3-NH4Cl体系体系,pKb=4.74,pH=9.26154 4、配离子的解离、配离子的解离由中心原子或中心离子和几个中性分子或由中心原子或中心离子和几个中性分子或其它离子其它离子(称为配位体称为配位体)通过配位键结合而通过配位键结合而成的复杂离子叫做配离子，又称为成的复杂离子叫做配离子，又称为络离子络离子，络合离子。含有配离子的化合物叫做络合离子。含有配离子的化合物叫做配位配位化合物化合物。配合物的解离配合物的解离：16配离子生成：配离子生成：f解离常数解离常数不不稳定常数稳定常数i配离子的解离：配

11、离子的解离：对同一类型的配离子来说，对同一类型的配离子来说，K Ki i越越大大，配离子越配离子越易解离易解离，配离子越，配离子越不稳定不稳定。配离子的配离子的稳定性稳定性用配离子的稳定常数用配离子的稳定常数K Kf f表示。表示。稳定常数稳定常数17三三.难溶电解质难溶电解质的多相离子平衡的多相离子平衡3-3-13-3-1难溶电解质的溶解度和溶度积（难溶电解质的溶解度和溶度积（s/Ls/L相）相）1 1、溶度积常数、溶度积常数 A AgCl(s)AggCl(s)Ag+(aq)+Cl(aq)+Cl-(aq)(aq)当溶解与结晶的速度相等时，达到平衡状态当溶解与结晶的速度相等时，达到平衡状态 K

12、 KAgClAgCl=Ag=Ag+ClCl-为一常数，为一常数，该常数称为该常数称为溶度积常数溶度积常数，用，用K Kspsp表示。表示。A An nB Bm m(s)nA(s)nAm+m+(aq)+mB(aq)+mBn-n-(aq)(aq)K Kspsp(A An nB Bm m)=A)=Am+m+n n BBn-n-m m 同一类型电解质，同一类型电解质，K Kspsp越大，溶解度越大；越大，溶解度越大；不同类型的难溶电解质，不能用不同类型的难溶电解质，不能用K Kspsp比较。比较。18(1)(1)时，析出沉淀（溶液过饱和）时，析出沉淀（溶液过饱和）(2)(2)时，饱和溶液时，饱和溶液(

13、3)(3)时，溶液不饱和，无沉淀析出，时，溶液不饱和，无沉淀析出，同一类型，同一类型，K Kspsp越大，溶解度越大；越大，溶解度越大；不同类型，不能用不同类型，不能用K Kspsp比较。比较。1)1)溶度积规则溶度积规则Ag2S的溶度积的溶度积Ksp=c(Ag+)2c(s2-)19离子沉淀完全时的浓度小于离子沉淀完全时的浓度小于1010-6-6判断沉淀是否完全判断沉淀是否完全moldm-3判断能否生成沉淀判断能否生成沉淀溶度积规则应用溶度积规则应用20溶液中溶液中FeFe3+3+的浓度为的浓度为0.56mg0.56mgdmdm-3-3,加入固体加入固体NaOHNaOH使之生成使之生成FeFe

14、(OH)(OH)3 3沉淀，计算沉淀，计算1)1)开始生成沉淀时，开始生成沉淀时，溶液溶液OHOH-离子的最低浓度离子的最低浓度;2);2)若要使若要使FeFe3+3+沉淀完全沉淀完全时时，溶液的，溶液的pHpH值最小应为多少？值最小应为多少？解：解：1)1)Fe(OH)3Fe3+3OH-Ksp=Fe3+OH-3=4.010-39要生成沉淀时，要生成沉淀时，Q Q K Ks s，设，设c c(OH)=(OH)=x xc c(Fe3+)c c(OH(OH-)3 3=0.010=0.010 x x3 3 4.010-39得得 x x 7.57.51010-13-13 mol moldmdm-3-3

15、2)1.02)1.01010-6-6x x3 3 4.010-39-39解得解得 x x 1.61.61010-11-11 mol moldmdm-3-3 即即pH 3.2pH 3.20.01moldm-321起分散作用起分散作用分散介质（分散介质）分散介质（分散介质）四四.胶体与界面化学胶体与界面化学1、分散体系分散体系什么是什么是“分散体系分散体系”？一种（几种）物质的一种（几种）物质的细小粒子细小粒子分散分散于于 另一种物质中另一种物质中被分散被分散分散相分散相(大小有别大小有别)22类型类型粗分散系粗分散系(悬浊液和悬浊液和乳浊液）乳浊液）胶体分散系胶体分散系（溶胶、高分溶胶、高分子溶

16、液）子溶液）小分子或小小分子或小离子分散系离子分散系（真溶液）（真溶液）粒子直径粒子直径稳定性稳定性能否透过滤能否透过滤纸纸能否透过半能否透过半透膜透膜实例实例泥浆水、泥浆水、石灰乳石灰乳Fe(OH)Fe(OH)3 3胶体、胶体、淀粉溶液淀粉溶液氨水、碘酒氨水、碘酒1nm1100nm100nm100nm介稳体系介稳体系不稳定不稳定稳定稳定2 2、三种常见的分散体系、三种常见的分散体系不能不能能能能能不能不能不能不能能能233.胶体胶体（溶胶）：是高度分散的不均匀（多相）系统，所以溶胶是热力学不稳定的系溶胶是热力学不稳定的系统统，粒子间有相互聚集降低表面积的趋势，粒子间有相互聚集降低表面积的趋势

17、，具有聚集不稳定性。溶胶的沉降有时需要具有聚集不稳定性。溶胶的沉降有时需要较长时间。较长时间。24介稳性介稳性胶体稳定因素：胶体稳定因素：主要是同一胶体粒子主要是同一胶体粒子带同种带同种电荷电荷，具有，具有静电斥力静电斥力；胶体粒子被；胶体粒子被水化离子水化离子包围包围着，水化层成为胶粒接近的机械阻力，着，水化层成为胶粒接近的机械阻力，阻碍胶粒的结合和聚沉阻碍胶粒的结合和聚沉；次要是次要是布朗运动布朗运动。25胶粒的结构胶粒的结构(AgI)mnI-(n-x)K+x-xK+胶粒胶粒胶团胶团 胶核胶核吸附层吸附层 扩散层扩散层胶体的表面特性吸附作用264.4.胶体的聚沉胶体的聚沉方法方法原理原理1

18、.1.加入电解质溶液加入电解质溶液2.2.两种带异号电荷两种带异号电荷胶粒的溶胶混合胶粒的溶胶混合3.3.适当加热适当加热热运动热运动加剧加剧，碰撞机会，碰撞机会增增多多，对离子的吸附作用和，对离子的吸附作用和水化（溶剂化）程度水化（溶剂化）程度减弱减弱在江河入海处常形成大量淤泥沉积的三角在江河入海处常形成大量淤泥沉积的三角洲的原因：洲的原因：电解质溶液使胶体聚沉电解质溶液使胶体聚沉 275.5.原电池：将原电池：将氧氧-还还化学能转变为电能的装置。化学能转变为电能的装置。盐桥的作用：盐桥的作用：补充电荷、维持电荷平衡。盐桥是补充电荷、维持电荷平衡。盐桥是一倒插的一倒插的U U型管型管,内含内

19、含KClKCl或或KNOKNO3 3溶液，可用琼脂溶溶液，可用琼脂溶胶或多孔塞保护，使胶或多孔塞保护，使KClKCl或或KNOKNO3 3溶液不会自动流出。溶液不会自动流出。任一自发任一自发氧氧-还还反应都可以组成一个原电池。反应都可以组成一个原电池。(1)(1)原电池是由两个半原电池是由两个半电池组成（电池组成（电极）。电极）。负极上发生氧化反应负极上发生氧化反应正极上发生还原反应正极上发生还原反应28(-)ZnZnSO4(c1)CuSO4(c2)Cu(+)例如：例如：Cu-Zn原电池可表示为原电池可表示为 规定规定:负极写在左边，正极写在右边负极写在左边，正极写在右边以双虚垂线以双虚垂线(

20、)表示盐桥表示盐桥以单垂线以单垂线(|)表示两个相之间的界面表示两个相之间的界面用用“,”分隔两种不同种类或不同价态溶分隔两种不同种类或不同价态溶液。液。29原电池的热力学rGm=-nFErGm=-nFE 当当T=298.15K时：时：两电极的两电极的 值值差值即为电池的差值即为电池的电动势电动势E E。E=(正极正极)-(负极负极)302.8660.4010.34190-0.7618-2.71/VF2(g)+2e=2F(aq)O2(g)+2H2O+4e=4OH(aq)Cu2+(aq)+2e=Cu(s)2H+(aq)+2e=H2(g)Zn2+(aq)+2e=Zn(s)Na+(aq)+e=Na(

21、s)电电极极反反应应F2/FO2/OHCu2+/CuH+/H2Zn2+/ZnNa+/Na电电对对氧化能力逐渐增强氧化能力逐渐增强表表4.1标准电极电势标准电极电势还原能力逐渐增强还原能力逐渐增强31电极电势的能斯特方程式：浓度的影响电极电势的能斯特方程式：浓度的影响任意给定的电极，电极反应通式为任意给定的电极，电极反应通式为 a(a(氧化态氧化态)+)+n ne e-b b(还原态还原态)T T=298.15K=298.15K时时:32电极电势在化学上的应用电极电势在化学上的应用氧化剂和还原剂相对强弱的比较氧化剂和还原剂相对强弱的比较 值大的氧化态物质是强氧化剂；值大的氧化态物质是强氧化剂；值

22、小的还原态物质是强还原剂。值小的还原态物质是强还原剂。氧化还原反应方向的判断氧化还原反应方向的判断 可用电动势可用电动势E E或或 判断反应方向：判断反应方向：E E 0 0，即，即 G G 00反应正向自发反应正向自发 E E=0=0 即即G G=0 =0 反应处于平衡状态反应处于平衡状态 E E 00 0 反应正向非自发反应正向非自发 (逆过程自发）逆过程自发）33氧化还原反应进行程度的衡量氧化还原反应进行程度的衡量氧化还原反应氧化还原反应进行的程度进行的程度：氧化还原反应在：氧化还原反应在达到平衡时，生成物相对浓度与反应物相对浓达到平衡时，生成物相对浓度与反应物相对浓度之比，可由氧化还原

23、反应度之比，可由氧化还原反应标准平衡常数标准平衡常数K K 的大小来衡量。的大小来衡量。当当T=298.15K时：时：346.电解：电解：利用利用外加电能外加电能的方法迫使反应的方法迫使反应进行的过程。进行的过程。在电解过程中，在电解过程中，电能转变为化学能电能转变为化学能。H H2 2O(l)=HO(l)=H2 2(p p)+1/2O)+1/2O2 2(p p)r rG Gm m(298.15K298.15K)=273.19kJ/mol)=273.19kJ/mol电解是电解是环境对系统环境对系统做电功做电功的过程的过程,可使可使非自发非自发氧化还氧化还原反应原反应得以进行。得以进行。35电解

24、池电解池外电源外电源:正极正极负极负极电解池电解池:阳极阳极阴极阴极反应类型反应类型:氧化氧化还原还原阳极反应：阳极反应：阴极反应：阴极反应：Cu Cu 2+2+2e+2e-=Cu=Cu2Cl 2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 236理论分解电压理论分解电压E E(理理)。超电压超电压E E(超超)E E(实实)-E E(理理)实际分解电压实际分解电压E E(实实)分解电压和超电势分解电压和超电势超电势超电势导致：导致：阳极阳极析出电势升高析出电势升高，即，即(析析,阳阳)=(阳阳+);阴极阴极析出电势降低析出电势降低，即，即(析析,阴阴)=(阴阴-)。E E(超超)=(阴阴)+(阳阳)37

25、极化极化：电极电势：电极电势偏离偏离了没有电流通过时的了没有电流通过时的平衡电极电势值平衡电极电势值的现象。的现象。浓差极化浓差极化 是由于离子扩散速率缓慢所引起的，是由于离子扩散速率缓慢所引起的，可通过搅拌电解液和升高温度设法消除。可通过搅拌电解液和升高温度设法消除。电化学极化电化学极化 是由电解产物析出过程中某一步骤是由电解产物析出过程中某一步骤(如离子的放电、原子结合为分子、气泡的形成如离子的放电、原子结合为分子、气泡的形成等等)反应速率迟缓反应速率迟缓而引起电极电势偏离平衡电而引起电极电势偏离平衡电势的现象。势的现象。电化学极化是电化学极化是由电化学反应速率决定的，无由电化学反应速率决

26、定的，无法消除法消除。38电解池中两极的电解产物电解池中两极的电解产物在阴极阴极上进行还原反应还原反应的首先是析出电势代数值较电势代数值较大大的氧化态物质的氧化态物质。综合考虑综合考虑电极电势电极电势和和超电势超电势的因素得出：的因素得出：在在阳极阳极上进行上进行氧化反应氧化反应的首先是析的首先是析出出电势电势(考虑超电势因素后的实际电极考虑超电势因素后的实际电极电势电势)代数值较代数值较小小的还原态物质的还原态物质；39电解的应用1.1.电镀：电镀：电镀电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金其他金属或合金的过程，既可防腐蚀又可起装饰的作用。2.2.阳极氧化阳极氧化电镀工艺是

27、将欲镀零件作为电电镀工艺是将欲镀零件作为电解池的解池的-阴极阴极407.金属的腐蚀与防止金属的腐蚀与防止当金属与周围介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起的破坏叫做金属金属的腐蚀的腐蚀。本质:金属原子失电子被氧化的过程 41腐蚀的分类腐蚀的分类金属与周围介质直接发生氧化还原直接发生氧化还原反应反应而引起的腐蚀叫化学腐蚀。（1 1）化）化 学学 腐腐 蚀蚀:条件：非电解质溶液中或干燥的气体中，条件：非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐蚀过程中不产生电流。在腐蚀过程中不产生电流。金属与周围介质发生电化学作用电化学作用而引起的金属腐蚀。（2）电化学腐蚀电化学腐蚀的特点:形成腐蚀电池形成腐蚀电池

28、。421 1）析氢腐蚀）析氢腐蚀在在酸性较强酸性较强的条件下钢铁发生的条件下钢铁发生析氢析氢腐蚀腐蚀,电极反应为电极反应为:阳极阳极:Fe2e-=Fe2+阴极阴极:2H+2e-=H2在在弱酸性弱酸性或或中性中性条件下钢铁发生条件下钢铁发生吸氧吸氧腐腐蚀蚀,电极反应为：电极反应为：阳极阳极:Fe-2e-=Fe2+阴极阴极:2H2O+O2+4e-=4OH吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。吸氧腐蚀比析氢腐蚀更为普遍。2 2）吸氧腐蚀）吸氧腐蚀43MnOMnO4 4/Mn/Mn2+2+的的电电极极在在标标准准条条件件和和在在pH=5.00pH=5.00的的条条件件下下，氧氧化化性性相相对对强强弱弱次次序序？电电极极电电势势如何改变如何改变 (MnO(MnO4 4-/Mn/Mn2+2+)=1.507V )=1.507V MnO4-+5e-+8H+=Mn2+4H2O=1.034 V 当当KMnO4溶液的溶液的酸性减弱酸性减弱成成pH=5.00时，时，氧化性减弱氧化性减弱44