大一工科基础化学总复习.ppt
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1、闭卷考试闭卷考试考试题型:考试题型:单项选择题单项选择题 填空题填空题 计算题计算题考试提醒:考试提醒:带计算器带计算器 提供各种常数提供各种常数 Ch 2 物质结构物质结构n=1,l=0,m=0(1s)n=2,l=0,m=0(2s)l=1,m=-1(2py)m=0(2pz)m=1(2px)n=3,l=0,m=0 (3s)l=1,m=-1 (3py)m=0 (3pz)m=1 (3px)m=-2(3dxy)m=-1(3dyz)m=0(3dz2)m=1(3dxz)m=2(3dx2-y2)l=2,n:1,2,.正整数正整数l:0,1,2,n-1 s p dm:0,1,l下列各层或轨道可以填充多少个电
2、子:下列各层或轨道可以填充多少个电子:(1)一个轨道)一个轨道(2)主量子数为)主量子数为n的一个壳层的一个壳层(3)量子数为)量子数为n和和l的一个亚层的一个亚层2n22(2l+1)2核外电子排列三原则核外电子排列三原则a.泡利不相容原则:一个原子中不可能有完全相同状态泡利不相容原则:一个原子中不可能有完全相同状态(n,l,m,ms)的两个电子,每个原子轨道最多可容纳的两个电子,每个原子轨道最多可容纳2个自旋相反的电子。个自旋相反的电子。b.最低能量原则:核外电子分布尽可能优先占据能量较最低能量原则:核外电子分布尽可能优先占据能量较 低的轨道。低的轨道。c.洪特规则:在能量相等的轨道上,自旋
3、平行的电子数洪特规则:在能量相等的轨道上,自旋平行的电子数目最多时,原子的能量最低,电子尽可能自旋平行目最多时,原子的能量最低,电子尽可能自旋平行地多占据不同的轨道。地多占据不同的轨道。若某元素原子的最外层只有若某元素原子的最外层只有1个电子,其量子数为个电子,其量子数为n=4,l=0,m=0,ms=+(或或-)。符合上述条件。符合上述条件的元素有哪几种?写出相应元素的电子排布式。的元素有哪几种?写出相应元素的电子排布式。它们属于第几周期?哪一族?哪一元素分区?它们属于第几周期?哪一族?哪一元素分区?2,8,8,1 19 K 1s22s22p63s23p64s1 第第4周期周期,IA,s区区
4、2,8,13,1 24 Cr 1s22s22p63s23p63d 54s1第第4周期周期,VIB,d区区2,8,18,1 29 Cu 1s22s22p63s23p63d104s1第第4周期周期,IB,ds区区若某元素最高化合价为若某元素最高化合价为6,最外层电子数为,最外层电子数为1,原,原子半径是同族元素中最小的,试写出:子半径是同族元素中最小的,试写出:(1)电子排布式)电子排布式(2)外层电子排布式)外层电子排布式(3)3价离子的外层电子排布式价离子的外层电子排布式(1)电子分布式)电子分布式24 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1含有含有4s1(2)外层电子分布式)外层电
5、子分布式3d54s1(3)3价离子的外层电子分布式价离子的外层电子分布式 3d3原子半径的数值与原子的聚集状态、键的类型以及测量手段原子半径的数值与原子的聚集状态、键的类型以及测量手段有关。有关。原子半径原子半径 半径减小半径减小 He 半半 径径 增增 大大 Cs 原子半径的变化一般规律原子半径的变化一般规律反常:反常:Be与与B,Mg与与Al,ns2 ns2np1 N与与O,P与与S,As 与与Se:ns2np3 ns2np4 4 电负性电负性X原子在分子中,对成键电子吸引能力的大小,称为元原子在分子中,对成键电子吸引能力的大小,称为元素的电负性。素的电负性。金属电负性小,大约金属电负性小
6、,大约2电负性是一种相对比较的结果,它反映了原子间成键电负性是一种相对比较的结果,它反映了原子间成键能力的大小和成键后分子的极性大小。能力的大小和成键后分子的极性大小。电电 负负 性性 增增 大大 电电 F 电电 负负 负负 性性 性性 减减 增增 小小 Cs 大大 电电 负负 性性 减减 小小1.离子键的离子键的本质本质是是库仑静电作用力库仑静电作用力 F =q+q-/R2 q+、q-为离子所带电荷为离子所带电荷,R为离子核间距。为离子核间距。2.离子键的离子键的特点特点:既无方向性,也无饱和性。:既无方向性,也无饱和性。离子化合物是由正负离子通过离子键相互离子化合物是由正负离子通过离子键相
7、互 交替连结而成的晶体结构。交替连结而成的晶体结构。共价键形成的原理共价键形成的原理(1)电子配对原理电子配对原理:单电子配对单电子配对(2)原子轨道最大重叠原理原子轨道最大重叠原理:同号轨道才同号轨道才能实行有效重叠。能实行有效重叠。(3)能量最低原理能量最低原理+成键成键+不成键不成键共价键的特性共价键的特性 共价键具有方向性共价键具有方向性+共价键具有饱和性共价键具有饱和性+共价键方向性共价键方向性共价键饱和性共价键饱和性共价键的键型共价键的键型 键:头碰头方式重叠键:头碰头方式重叠 键键:肩并肩方式重叠肩并肩方式重叠p-p 键键杂化轨道理论杂化轨道理论 杂化杂化:为提高成键能力使分子更
8、稳定,不同类型的原:为提高成键能力使分子更稳定,不同类型的原子轨道趋向于重新组合成具有不同能量、形状、方向子轨道趋向于重新组合成具有不同能量、形状、方向的新原子轨道。的新原子轨道。轨道杂化特征轨道杂化特征:(1)能量相近能量相近(ns-np);(2)成键能力增强成键能力增强;(3)轨道数目前后相同轨道数目前后相同;(4)轨道空间取向不同轨道空间取向不同.+-+p p轨道轨道轨道轨道SpSp杂化轨道杂化轨道杂化轨道杂化轨道s s轨道轨道轨道轨道s s轨道轨道轨道轨道杂化轨道的类型与空间结构的关系杂化轨道的类型与空间结构的关系杂化类型杂化类型spsp2等性等性sp3不等性不等性 sp3不等性不等性
9、 sp3用于杂化用于杂化的原子轨的原子轨道数道数23444 杂化杂化轨道数轨道数23444空间空间构型构型直线型直线型 平面平面三角形三角形四面体四面体三角三角锥形锥形V 字型字型实例实例BeCl2 BF3CH4NH3H2O杂化轨道与分子极性杂化轨道与分子极性分子分子 杂化形式杂化形式分子构型分子构型分子极性分子极性示例示例AB2sp等性等性 线形线形 非极性非极性 BeCl2AB3sp2等性等性平面三角平面三角 非极性非极性BF3AB2 sp3不等性不等性 角型角型 极性极性H2OAB3 sp3不等性不等性 三角锥三角锥 极性极性NH3AB4sp3等性等性 正四面体正四面体 非极性非极性CH
10、4根据杂化轨道理论预测下列分子的空间构型:根据杂化轨道理论预测下列分子的空间构型:SiF4,PCl3,OF2,SiHCl3判断各分子的偶极矩是否为零判断各分子的偶极矩是否为零?SiF4,正四面体形,偶极矩为正四面体形,偶极矩为0PCl3,三角锥形,偶极矩不等于三角锥形,偶极矩不等于0OF2,角形,偶极矩不等于角形,偶极矩不等于0SiHCl3,四面体形,偶极矩不等于,四面体形,偶极矩不等于0 分子间力的性质分子间力的性质 能量小:几个能量小:几个几十几十kJ/mol;近距离的近距离的(作用范围约几百作用范围约几百pm)、无方向性、无饱和性。无方向性、无饱和性。色散力为主,取向力只在极性很强的分子
11、的分子间作用力色散力为主,取向力只在极性很强的分子的分子间作用力中占较大比重。中占较大比重。分子体积越大,变形性越大,色散力越大。分子体积越大,变形性越大,色散力越大。如:如:F2 Cl2 Br2 I2沸点升高沸点升高分子间作用力对物质性质的影响分子间作用力对物质性质的影响氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响下列化合物分子之间是否有氢键?下列化合物分子之间是否有氢键?C2H6,NH3,CH3CH2OCH2CH3,H3BO3,CH3COCH3C2H6,CH3CH2OCH2CH3,CH3COCH3:没有:没有NH3,H3BO3,:有:有ch3 化学热力学化学热力学热力学第一定律热力学第一定律U
12、=q+WThe First Law Of Thermodynamics定容反应热与定压反应热的关系定容反应热与定压反应热的关系已知定容反应热:已知定容反应热:qV=U;定压反应热:定压反应热:qp=Up+p(V2 V1)等温过程,等温过程,Up UV,则:则:对于理想气体反应,有:对于理想气体反应,有:qp qV=n2(g)RT n1(g)RT=n(g)RTH U=qp qV =p(V2 V1)小结小结:对于没有气态物质参与的反应或对于没有气态物质参与的反应或n(g)0的反应,的反应,qV qp对于有气态物质参与的反应,且对于有气态物质参与的反应,且n(g)0的反应,的反应,qV qp 反应的
13、标准摩尔焓变的计算反应的标准摩尔焓变的计算稳定单质稳定单质反应物反应物标准态标准态生成物生成物标准态标准态 r Hm f Hm(生成物生成物)f Hm(反应物反应物)rHm=f Hm(产物产物)f Hm(反应物反应物)=gf Hm(G,s)+df Hm(D,g)af Hm(A,l)+bf Hm(B,aq)For a reaction:aA(l)+bB(aq)=gG(s)+dD(g)在绝对零度时,一切纯物质的完美晶体的熵值都等于零。在绝对零度时,一切纯物质的完美晶体的熵值都等于零。S(0 K)=0热力学第三定律热力学第三定律熵的性质熵的性质 根据上述讨论并比较物质的标准熵值,可以得出下根据上述讨
14、论并比较物质的标准熵值,可以得出下面一些规律:面一些规律:(1)对于同一种物质:对于同一种物质:Sg Sl Ss(3)对于不同种物质:对于不同种物质:S复杂分子复杂分子 S简单分子简单分子(4)对于混合物和纯净物:对于混合物和纯净物:S混合物混合物 S纯物质纯物质(2)同一物质在相同的聚集状态时,其熵值随温度的升高而增同一物质在相同的聚集状态时,其熵值随温度的升高而增大。大。S高温高温S低温低温熵是状态函数,具有加和性熵是状态函数,具有加和性 G与与 G 的关系的关系化学反应等温方程化学反应等温方程 aA(g)+bB(g)=cC(g)+dD(g)标态标态(T)p p p p任意态任意态(T)p
15、A pB pC pD rGm的计算的计算并可由此式近似求得转变温度并可由此式近似求得转变温度Tc rGm(T)rHm(298.15 K)T.rSm(298.15 K)因反应的焓变或熵变基本不随温度而变,因反应的焓变或熵变基本不随温度而变,即即 rHm(T)rHm(298.15 K)rSm(T)rSm(298.15 K)可得吉布斯等温方程近似公式:可得吉布斯等温方程近似公式:利用利用rGm解决实际问题的一般步骤解决实际问题的一般步骤1 写出正确的化学反应方程式写出正确的化学反应方程式 aA+bB=cC+dD2 计算计算rGm 根据根据fHm和和Sm 计算计算rHm和和rSm rGm=rHm Tr
16、Sm(单位统一)(单位统一)3 找实际问题的条件,代入反应商找实际问题的条件,代入反应商Q中中4 代入代入rGm=rGm+RTlnQ 然后判断,得出结论然后判断,得出结论 若若rGm 0结论结论,在给定条件下热分解反应能自发进行,在给定条件下热分解反应能自发进行DrGm(383 K)=rGm(383 K)+RT lnp(CO2)/p =82.24-3830.1676 kJ.mol-1 +8.31410-3kJ.mol-1.K-1383 Kln(30Pa/105Pa)=(18.05-25.83)kJ.mol-1=-7.78 kJ.mol-1 0 =82.24-3830.1676+8.31410-
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