无机化学及分析化学无机及分析化学复习课件.ppt

《无机化学及分析化学无机及分析化学复习课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化学及分析化学无机及分析化学复习课件.ppt（83页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、无机及分析化学核心内容n化学原理n无机物与无机反应n化学分析原理与方法1第二章 化学反应的基本原理反应自由能变反应熵变反应热计算公式(标准态)内容任何物质的标准熵Sm都不为零，且都为正值。2第二章 化学反应的基本原理 自发过程的判据:封闭体系，等温等压只作体积功的条件下,G0反应自发G0平衡状态G0反应非自发3标准平衡常数 对溶液反应 a A（aq)+Bb（aq)=dD（aq)+eE（aq)对气相反应 a A（g)+Bb（g)=dD（g)+eE（g)c=1moll-1 P=100Kpa 用相对平衡浓度和相对平衡分压来表示的平衡常数称为标准平衡常数。4多重平衡规则若一个化学反应式是若干相关化学反

2、应式的代数和，在相若一个化学反应式是若干相关化学反应式的代数和，在相同温度下，该反应的平衡常数就等于其相应的平衡常数的同温度下，该反应的平衡常数就等于其相应的平衡常数的积（或商）。积（或商）。反应1+反应2反应3-K1K2K3反应1-反应2反应3-K1/K2K3反应12反应2-(K1)2K2反应12反应2-(K1)1/2=K25第三章 酸碱与酸碱平衡3.1 酸、碱质子理论与酸碱平衡3.2 酸碱平衡的移动3.3 酸碱平衡中组分分布及浓度计算3.4 溶液酸度的计算3.5 溶液酸度的控制与测试3.6 酸碱滴定法63-812%的氨水溶液，相对密度为0.953，求此氨水的OH-浓度和pH值。83-15欲

3、配制500mlpH=9.0且NH4+=1.0molL-1的NH3H2O-NH4Cl缓冲溶液，需比重为0.904、含氨26.0的浓氨水多少毫升？固体NH4Cl多少克？113.6 酸碱滴定基本原理及指示剂选择弱酸能被准确滴定的判别式：cKa=10-8指示剂选择原则：指示剂变色点pH处于滴定突跃范围内 15 双指示剂法混碱NaOH酚酞NaCl甲基橙-NaHCO3V1NaHCO3V2CO2Na2CO3NaHCO3CO2pH=8.3pH=3.9HCl HCl（1）V1 0，V2=0（2）V2 0，V1=0（3）V1=V2（4）V1 V2 0（5）V2 V1 0 NaOH NaHCO3Na2CO3NaOH

4、+Na2CO3NaHCO3+Na2CO3163-24 n 有一Na3PO4 试样，其中含有Na2HPO4，称取0.9947g，以酚酞为指示剂，用0.2881 molL-1HCl 溶液滴定至终点，用去17.56ml。n 再加入甲基橙指示剂，继续用0.2881 molL-1 HCl 溶液滴定至终点时，又用去20.18ml。n 求试样中Na3PO4、Na2HPO4 的质量分数。17当以酚酞为指示剂时，滴定反应为：Na3PO4+HCl=Na2HPO4+NaCln 再加入甲基橙指示剂，滴定反应进行到：Na2HPO4+HCl=NaH2PO4+NaCl酚酞甲基橙-Na2HPO4V1Na2HPO4V2PO43

5、-Na3PO4Na2HPO4PO43-18Chapter 4 沉淀溶解平衡Precipitation-Solubility Equilibrium4.1 沉淀溶解平衡及其影响因素4.2 分步沉淀、沉淀的转化4.3 沉淀的形成与纯度4.4 沉淀测定法19AmDn(s)mAn+nDm-平衡时：Ksp=An+mDm-n溶度积任意态的离子积用Qc表示.溶度积规则2021在AgCl的饱和溶液中，有AgCl固体存在，当分别向溶液中加入下列物质时，将有何种变化？加入物质平衡AgCl溶液中浓度引起变化移动溶解度Ag+Cl-原因HCl(0.1molL-1)AgCl(s)Ag+Cl-不变不变不变稀释生成配离子盐效

6、应同离子效应 AgNO3(0.1molL-1)KNO3(s)NH3H2O(2molL-1)H2O同离子效应22n 分步沉淀：混合溶液中离子发生先后沉淀的现象n 通常是离子积首先超过溶度积的那种难溶物先沉淀出来（所需沉淀剂浓度最小的先沉淀所需沉淀剂浓度最小的先沉淀）23分步沉淀例例:试通过计算说明试通过计算说明:在含有在含有0.01mol0.01molLL11的的ClCl和和II离子离子混合溶液中逐滴加入混合溶液中逐滴加入AgNOAgNO33溶液，溶液，AgClAgCl和和AgIAgI的沉淀次序的沉淀次序以及以及ClCl和和II能否分离。能否分离。解：AgClAgCl刚开始沉淀时，溶液中刚开始沉

7、淀时，溶液中ClCl=0.01mol=0.01molLL11AgAg+=1.77=1.771010-88molmolLL11AgIAgI刚刚开始沉淀时，溶液中开始沉淀时，溶液中II=0.01mol=0.01molLL11AgAg+=8.52=8.521010-1515molmolLL11因为沉淀因为沉淀II离子所需离子所需AgAg浓度比沉淀浓度比沉淀ClCl离子所需的离子所需的小得多小得多,所以所以AgIAgI先沉淀。当先沉淀。当AgAg离子浓度增加到使离子浓度增加到使AgClAgCl开始沉淀时开始沉淀时,溶液对于溶液对于AgIAgI和和AgClAgCl来说都是饱和溶液。来说都是饱和溶液。24

8、以下两个关系式必须同时满足：以下两个关系式必须同时满足：因为此时因为此时AgClAgCl刚开始沉淀，所以溶液中的刚开始沉淀，所以溶液中的ClCl浓度仍浓度仍然为然为0.01mol0.01molLL11，代入代入(1)(1)式可求得此时溶液中式可求得此时溶液中AgAg+浓浓度为度为1.771.771010-88molmolLL11,再代入再代入(2)(2)式，可求出式，可求出II-。(1)(1)(2)(2)因为此时因为此时II-1010-55molmolLL11，可知可知II沉淀完全，所沉淀完全，所以以ClCl和和II可以分离。可以分离。分步沉淀25分步沉淀判别混合离子（以Cl和I为例）能否分离

9、的方法：叙述一：叙述一：当先沉淀的当先沉淀的AgIAgI已经沉淀完全，即已经沉淀完全，即II-1010-55molmolLL11时，时，ClCl不不产生产生AgClAgCl沉淀，说明沉淀，说明ClCl和和II能分离。能分离。叙述二：叙述二：当后沉淀的当后沉淀的AgClAgCl开始沉淀时，溶液中的开始沉淀时，溶液中的II-1010-55molmolLL11，说明说明ClCl和和II能分离。能分离。26n 以K2CrO4为指示剂，AgNO3为标准溶液，在中性或弱碱性溶液中，测定Cl-、Br-n 以Cl-测定为例：难溶性银盐的沉淀滴定分析难溶性银盐的沉淀滴定分析（莫尔法）（莫尔法）n 条件：A.指示

10、剂用量 B.溶液酸度 C.注意事项 充分振摇，干扰离子事先去除27第五章 电化学与氧化还原平衡5.1氧化还原反应的基本概念5.2电极电势5.3电极电势的应用5.4氧化还原滴定法28 1.原电池定义原电池：借助于氧化还原反应产生电流的装置。电极：组成原电池的导体(如铜片和锌片)。规定：电子流出的电极称为负极，负极上发生氧化反应；电子进入的电极称为正极，正极上发生还原反应。原电池292.原电池组成负极(Zn 片)反应：Zn(s)2e+Zn2(aq)发生氧化反应正极(Cu)反应：Cu2+(aq)+2eCu(s)发生还原反应电池反应：原电池中发生的氧化还原反应电池反应=负极反应+正极反应如Zn(s)+

11、Cu2+(aq)Zn2(aq)+Cu(s)原电池30 书写原电池符号的规则：负极“-”在左边，正极“+”在右边，盐桥用“”表示。电池符号(Cu-Zn原电池)半电池中两相界面用“”分开，同相不同物种用“,”分开，溶液、气体须注明其聚集状态、浓度、压溶液、气体须注明其聚集状态、浓度、压力等力等。3、原电池的表示方法 两个电极在两侧，盐溶液在中间。31 例：例：将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。将下列反应设计成原电池并以原电池符号表示。解：)(aq2Cl 2e)g(Cl 极 正2+)(aqFe e)(aqFe 极 负 3 2+3.原电池的表示方法非金属电极;不同价态的金属离子构成的电极，应插

12、入惰性电极32电极电势符号：E(氧化型/还原型)如：E(Zn2+/Zn)，E(Cu2+/Cu)，E(O2/OH)，E(MnO4/Mn2+),E(Cl2/Cl)等。标准电极电势符号：E标准态：参加电极反应的物质中，有关离子浓度为1mol L1，有关气体分压为100kPa，液体和固体都是纯物质。温度未指定，通常为298.15K，其他温度须指明。标准电极电势33标准电极电位的物理意义:标准电极电势E(Ox/Red)是反映物质得失电子能力相对大小的一个重要物理量E(Ox/Red)，表示氧化型物质氧化性E(Ox/Red)，表示还原型物质还原性 Ox-oxidizingstate氧化态(高)Red-red

13、ucingstate还原态(低)34已知ClO4-/ClO3-的=1.19V,O3/O2的=2.07V,Cr3+/Cr2+的=-0.410V,Cu2+/Cu+的=0.158V,标准状态下，各电对中最强的氧化剂和还原剂是()A.ClO4-和Cr2+B.Cr3+和O2C.O3和Cr2+D.O3和Cu+C35能斯特(Nerst)方程,298.15K=T 时 ne+b还原型 a氧化型电极反应：)(lg303 2+=ccnFRT.E E还原型氧化型abab电极反应中转移的电子数氧化型还原型一侧 各物质 相对浓 度幂的 乘积36应用应用能斯特方程式能斯特方程式应注意：应注意：(1)计算所依据的电极反应必须

14、按还原反应的方向准确写出，并配平分子数和电荷数，切记不能遗漏介质。(2)介质的浓度必须包括在能斯特方程式的表达式中。介质若在氧化型物质一侧，则出现在分子项；若在还原型物质一侧，则出现在分母项。(3)纯固体、纯液体不出现在能斯特方程式的表达式中。若是气体，则以代替浓度。372H+2eH2MnO4-+5e+8H+Mn2+4H2O能斯特(Nerst)方程381、计算原电池的电动势+=E E E 5.3 电极电势的应用组成原电池的两个电极，电极反应的电势值较大的一个是原电池的正极，数值较小的一个是负极。原电池的电动势等于正极的电极反应的电势减去负极的电极反应的电势：39E=E(+)-E(-)0，反应正

15、向进行即即：EE大的电对中的氧化态作氧化剂，大的电对中的氧化态作氧化剂，EE 小的电对小的电对中的还原态作还原剂，反应能正向进行。中的还原态作还原剂，反应能正向进行。标准状态下，可直接用E判断 2、判断氧化还原反应进行的方向 方法：（1）将氧化还原反应分成两个电极反应，组成原电池；（2）判断氧化剂、还原剂；（3）氧化剂电对作正极，还原剂电对作负极40例：混合溶液中有I-、Br-、Cl-，欲使I-被氧化而其它离子不被氧化，该用什么作氧化剂？解：常用的氧化剂Fe2(SO4)3、K2Cr2O7、KMnO42、判断氧化还原反应进行的方向Fe3+Fe2+,Cr2O72-/Cr3+,MnO4-/Mn2+0

16、.771.331.49(V)(+)I2I-Br2Br-Cl2Cl-0.5351.0651.36(V)(-)413.判断氧化还原反应的程度 必须注意E+与E不能换错。对自发的氧化还原反应，E值大的为E+，E值小的为E；对给定的氧化还原反应，氧化剂电对为E+，还原剂电对为E。此外，利用上式计算K 值时应注明化学反应计量方程式，因为K 值与化学反应计量方程式有关，也即与反应的电子转移数n值有关。对任一氧化还原反应：Ox1+Red2Red1+Ox2由rGm=2.303RTlgK和rGm=nFE得：在298.15K 时，424、测定难溶电解质的Ksp例 计算难溶盐AgCl(s)Ag+Cl在298K 的K

17、sp。解：设计如下原电池)Ag|Ag+(1.0mol L1)AgCl(s),Cl(1.0mol L1)|Ag(+正极反应：AgCl(s)+e=Ag+Cl负极反应：Ag=Ag+e电池反应：AgCl(s)=Ag+Cl注意：所求Ksp为非氧化还原反应的K，先设法变为氧化还原反应，设计成原电池。原则：设计的电池反应为所求反应或其逆反应。43习题5-13：测定PbSO4的溶度积常数。Sn2+Pb+SO42-PbSO4+Sn(-)Pb|PbSO4|SO42-(c)Sn2+(c)|Sn(+)测得E=0.22V，已知Sn2+/Sn的=-0.14VPb2+/Pb的=-0.13V=0.22V440.22=-0.1

18、4-0.13+0.0592/2lgPb2+lgPb2+=-7.77Ksp=Pb2+SO42-Ksp=Pb2+Ksp=1.710-8455.4氧化还原滴定法习题5-25466.1原子结构基本模型6.2核外电子运动状态6.3原子电子层结构和元素周期系第六章 物质结构6.4共价化合物6.5分子间力和氢键47Name名称Symbol符号Values取值Meaning表示Indicates指明principle主量子数n 1,2,shell,电子层energy能层size离核远近Orbitalangularmomentum角量子数l 0,1,n-1 subshellenergy亚层能级shape形状ma

19、gnetic磁量子数m 0,1,2,lorbitalsofsubshell亚层轨道direction方向Spinmagnetic自旋磁量子数ms+1/2,-1/2 spinstate自旋状态Spindirection自旋方向小结 四个量子数48原子的单电子波函数，又称原子轨道波函数，例如：n=1，l=0，m=0即1s轨道；2s 轨道；2pz 轨道；指定三个量子数n，l，m为一定值，就解出一个波函数，就得到一条原子轨道49电子云概率密度：|2表示电子在原子内核外某处出现的概率密度电子云：|2的空间图象 用小黑点的疏密表示电子出现概率密度的相对大小小黑点较密的地方，概率密度较大，单位体积内电子出现

20、的机会多。如 1s的电子云501、核外电子分布三规则：最低能量原理多电子原子在基态时，核外电子总是尽先占据能量最低的轨道，再依次由低向高填充，以使原子体系的能量最低（能量最低稳定）。Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式相反的电子。Hund 规则 核外电子排布51 Hund规则（1）在填充同一能级的简并轨道（等价轨道）时，电子总是尽量先以自旋平行的方向分占不同的简并轨道。（2）简并轨道处于全充满（s2、p6、d10、f14）、半充满（s1、p3、d5、f7）、全空（s0、p0、d0、f0）时，原子较为稳定。核外电子排布52写出写出26号元素元素FFe的核外电子排布式：的核外电

21、子排布式：填充顺序：1s22s22p63s23p64s23d6书写时改为：Fe：1s22s22p63s23p63d64s2Ar3d64s2 53半满全满规则：当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。原子实全满：p6，d10，f14；半满：p3，d5，f7；全空：p0，d0，f0。545-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核外电子分布的关系区根据最后一个电子填入的亚层确定最后一个电子填入的亚层 区最外层的s 亚层 s最外层的p 亚层 p一般为次外层的d 亚层 d一般为次外层的d 亚层,且为d10ds一般为外数第三层的f 亚层 f555-3-5元素周期系与核外电子分布的关系元素周期系与核

22、外电子分布的关系族根据区和最外层、次外层电子数确定区 族s、p主族(A)，族号最外层电子数d副族(B)族号(最外层次外层d)电子数ds副族(B)，族号最外层电子数f镧系、锕系565-3-元素周期表元素周期表元素在周期表的位置(周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布例20Ca写出电子排布式1s22s22p63s23p64s2周期数电子层数四周期最后一个电子填入s 亚层s 区元素族数最外层电子数2ACa 为第四周期、A 族元素57元素在周期表的位置(周期、区、族)取决于该元素原子核外电子的分布例24Cr写出电子排布式1s22s22p63s23p63d54s1周期数电子层数四周期最后一个电子填

23、入次外层d 亚层d 区元素族数(最外层+次外层d)电子数(1+5)=6 BCr 为第四周期、B 族元素586.3.3元素性质的周期性1.有效核电荷Z*2.原子半径r3.电离能I4.电子亲和能EA5.电负性X原子的电子层结构随核电荷的递增呈周期性变化，促使原子的某些性质呈周期性变化59 镧系收缩：镧系元素从La到Lu整个系列的原子半径逐渐收缩的现象称为镧系收缩。原因：电子填入4f亚层，屏蔽效应较大，Z*缓慢增大，r逐渐缓慢收缩。镧系收缩的结果：使得 15 种镧系元素、第五周期和第六周期的元素的半径相似，性质相近，分离困难。60共价化合物，分子间力，氢键1.价键理论的基本要点2.杂化轨道理论的基本

24、要点及其应用3.分子轨道理论的基本概念及其应用4.分子间力和氢键61小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型直线形三角形四面体三角锥V型s+p s+(3)p s+(2)p s+(3)p参加杂化的轨道2 4 4 3杂化轨道数分子空间构型实例杂化轨道类型626-21 BF3 分子具有平面三角形构型，而NH3 却是三角锥型，试用杂化轨道理论加以说明。B：2s22p1sp2sp2杂化2S22p1636-21 BF3 分子具有平面三角形构型，而NH3 却是三角锥型，试用杂化轨道理论加以说明。氨分子(NH3)的结构：不等性不等性spsp33杂化轨道杂化轨道2s2s2p2pNN原子轨道孤对电子 孤对电子647.

25、1配位化合物的基本概念7.2配位化合物的价键理论7.3配位平衡7.4配位滴定第七章 配位化合物与配位平衡65Cu(NH3)4SO4内界 外界配体中心离子配位原子配体数Fe(CO)5K3Fe(NCS)6练习：7.1.1 配位化合物的组成66.1.2 配位化合物的命名阳离子简单阴离子（Cl-、Br-）等化阳离子复杂阴离子（酸根离子、配离子）等酸 先命名阴离子部分，后命名阳离子部分。n系统命名67内界（配离子）的命名用一、二、三.表示。用罗马数字（I、II、III)表示 命名顺序为：配位体数配位体合中心离子(标出氧化数）。若存在多种配位体:先阴离子(酸根离子）后中性分子；阴离子：先简单阴离子后复杂阴

26、离子；先无机配位体后有机配位体；中性分子：水、氨、有机分子。同类配位体，按元素符号的英文字母顺序。68CoCl(NH3)(en)2SO4课堂练习：硫酸氯 氨二乙二胺合钴()内界：外界：形成体：配位体：配原子：配位数：CoCl(NH3)(en)22+SO42-Co3+Cl-NH3enClN 6691、理论要点1）配合物的中心离子M同配体L之间以配位键结合，表示为：ML配位原子提供孤对电子，中心离子提供空轨道。2）中心离子用能量相近的空轨道杂化，以杂化的空轨道与配体形成配位键。配位离子的空间结构、配位数、稳定性等，主要决定于杂化轨道的数目和杂化类型。7.2配位化合物的价键理论70 配位数 价电子构

27、型 杂化轨道 空间构形 实 例 2 4d10 sp 直线型 Ag(CN)2 3 5d10 sp2 平面三角型 HgI3 4 3d10 sp3 正四面体型 Zn(NH3)42+4 3d8 dsp2 平面正方型 PtCl42-5 3d7 dsp3 三角双锥 Co(CN)53-6 3d5 sp3d2 正八面体 FeF63-6 3d5 d2sp3 正八面体 Fe(CN)63-配合物的杂化轨道和空间构型713.内轨型和外轨型配合物外轨型配合物 全部由最外层ns、np、nd 轨道 杂化所形成的配位化合物称 外轨型配合物，该类配合物键能小，稳定性较低。（中心离子的成单电子数不变）Ni(NH3)42+、Fe(

28、H2O)63+Co(H2O)62+CoF63-、Co(NH3)62+FeF63-72内轨型配合物 由次外层(n-1)d轨道与最外层ns、np轨道杂化所形成的配位化合物称为内轨型配合物。该类配合物键能大，稳定性高。（中心离子的成单电子数减少）Ni(CN)42-Fe(CN)63-Fe(CN)64-Cu(CN)42-Co(NH3)63+Co(CN)64-PtCl42-Cu(NH3)42+73内、外轨型配合物的确定：磁矩的测定n(未成对电子数)0 1 2 3 4 5(理)/B.M.0 1.73 2.83 3.87 4.90 5.92 FeF63 Fe(CN)63/B.M.5.90 2.0n(未成对电子

29、数)5 1Fe3+的d电子构型3d5杂化轨道类型 sp3d2d2sp3配合物类型外轨型 内轨型 747.3配位平衡及其影响因素7.3.1配位平衡常数7.3.2EDTA与金属离子的配合物7.3.3配位反应的完全程度及其影响因素75逐级稳定常数Kf1、Kf2、累积稳定常数n标准稳定常数Kf不稳定常数（解离常数）Kd配位平衡的计算7.3.1 配位平衡常数76酸效应和酸效应系数酸效应系数Y（H）用来衡量酸效应大小的值。Y（H）=Y总/Y 在一定pH值溶液中，EDTA未参加络合物的各种存在形式的总浓度Y总，与能参加配位反应的有效存在形式Y4-平衡浓度Y的比值。酸度升高,酸效应系数Y(H)增大,与金属离子配位能力越小77 条件稳定常数(有副反应发生时的稳定常数)只考虑Y(H)时的条件稳定常数它的大小说明在溶液的酸度影响下，配合物MY的实际稳定常数。78