大学化学总结

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章 水基分散系,第二章 溶液中的化学平衡,第三章 结构化学,第四章 单质及无机化合物,第五章 有机化合物,第六章 生命与化学,在一个体系中，任何,完全,相同且与其它部分有,隔开的,都称为,。,在由同一种物质形成的体系中可以有多个相 。,在单相体系中可以存在多种物质。,物理性质和化学性质,明确界面,均匀部分,相,分散体系,按分散质的大小分类,1.,粗分散体系,分散质粒子直径：,10,-6,m,如：豆浆、泥浆。 显微镜或肉眼可以观察到。,多相不均匀体系，不稳定。,2.,分子或离子分散体系,分散质粒子直径：,10,9,m,如：氯化钠溶液。,单相均匀体系，稳定。,3,胶体分散体系,分散质粒子直径：,10,-9,10,-6,m,如：溶胶，蛋清，天然水中的杂质。,貌似单相体系，实为多相体系，能保持相对的稳定。,是高度分散的微不均匀体系。,相似相溶原理,结构相似的物质之间容易互相溶解。,为什么,I,2,能溶于,CCl,4,，而不溶于水；,KMnO,4,易溶于水但不溶于,CCl,4,中,？,溶液浓度的表示,1,）,物质的量浓度,=,溶质的物质的量,/,每升溶液,c = n(,溶质,) / V,（溶液）,单位：,mol/L,2,）,质量摩尔浓度,=,溶质的物质的量,/,每千克溶剂,m = n,（溶质）,/ w(,溶剂,),单位：,mol/kg,3,）,摩尔分数,=,溶质的物质的量,/,全部溶液的物质的量,x = n / n,总,无单位,第二节：稀溶液的依数性,难挥发非电解质,的,稀溶液,有一些特殊的共性，与溶质的本质无关，只与溶质的数量有关，这种性质成为溶液的依数性。,1、蒸气压下降,2、沸点上升,3、凝固点降低,4、渗透压,蒸气压下降多少？,拉乌尔定律,p =,n,A,+n,B,n,A,p,0,或：,p = x,A,p,0,对于稀溶液：,n,B, n,A,所以,n,A,+n,B,n,B,p ,n,A,n,B,p,0,下列溶液中，其溶液上方蒸汽压最低的是,( ),。,A.,0.10mol/L,醋酸,B.,0.10mol/L NaOH,C.,0.10mol/L,蔗糖溶液,D.,0.10mol/L MgCl,2,拉乌尔定律,沸点上升,T,b,= k,b,. m = k,b,.,n(,质,)/w(,剂,),凝固点降低,T,f,= k,f,. m,=,k,f,.,n(,质,)/w(,剂,),渗透压,（,p,）,=,cRT kpa,将,3.24g,硫溶于,40.0g,苯中，,苯的沸点由,80.15,上升至,80.96,O,C,，求单质硫由几个硫原子组成？（苯的,K,b,为,2.53 K,kg/mol,。）,解：设溶液中硫单质的摩尔质量为,M gmol,-1,。,T,b,=(80.96+273),(80.15+273)K,=K,b,m =2.53Kkgmol,-1,M,= 253gmol,-1,硫的相对原子质量为,32,，硫原子数,单质硫由,8,个硫原子组成，分子式为,S,8,。,假设,25,o,C,时某树干内部的树汁细胞液浓度为,0.20mol/L,，当外部水分吸收进入树汁后，由于渗透压的作用，可以把树汁在树内提升多少米？,因为,=cRT,=0.20,8.314,(273+25)Pa=495.54 kPa,所以,=,g,h,H=,/,g,=(495544.2/1000,9.8)m=50.56m,因此可以把树汁在树内提升,50.56m,。,三、胶体,溶胶的动力性质,布朗运动,溶液的光学性质,丁铎尔效应,溶胶的电学性质,电泳,胶体微粒处于 不停顿的无规则运动状态，这种运动称为溶胶粒子的,布朗运动,。,胶体粒子带电荷,As,2,S,3,、,Fe(OH),3,、,溶胶为什么能稳定？,高度分散的胶粒不断处于布朗运动之中,，,这种运动可以阻止重力作用引发的下沉。相同电性的胶粒通过静电作用相互排斥,，,阻止胶粒间聚结作用。,当溶胶稳定条件被破坏，胶粒就会聚集长大而从介质中沉积下来，发生聚沉。方法有：,加,电解质，加热，改变,PH,值,，,加入相反电性溶胶,。,如何使溶胶聚沉？,胶团结构,返回,第一节：,溶液中的酸碱平衡,弱酸弱碱的电离平衡,酸碱质子理论,水解平衡,同离子效应和缓冲溶液,第二章：溶液中的化学平衡,1,、一元弱酸、弱碱的电离平衡,（,1,）电离平衡与电离平衡常数,弱酸、弱碱为弱电解质，在水中部分电离，电离产生的正、负离子与未电离的分子间建立如下的化学平衡：,弱酸,HAc H,+,+ Ac,-,其平衡常数，即弱酸的电离常数：,其中：,C,实际浓度,mol / L,，, ,相对浓度 （纯数）。,弱碱：,NH,3,H,2,O NH,4,+,+ OH,-,其平衡常数，即弱碱的电离常数,K,b,注意要点,*,Ka,、,K,b,表示了弱酸、弱碱在电离方面的本质特性。只与温度有关，与浓度无关。,* 常见,弱酸、弱碱的电离常数，有表可查。（,p71),*,水的浓度不包括在平衡常数表达式内。,设平衡时氢离子浓度为,X mol/L,。弱电解质（弱酸）的电离平衡：,H A H,+,+ A,-,初始,浓度：,HA,0,0 0,平衡浓度：,HA,0,X X,X,X,2,=,HA,0,-X,X,2,=,HA,0,X,=,HA,0,x 100%,试计算浓度为,0.05mol/L,的,HA,酸,中,H,+,及,A,-,离子的浓度及,该,酸的电离度，已知,HA,酸的标准解离常数为,K,a,设平衡时氢离子浓度为,X mol/L,。弱电解质（弱酸）的电离平衡：,H A H,+,+ A,-,初始,浓度：,HA,0,0 A,0,平衡浓度：,HA,0,X X,A,0,+,X,若溶液中同时存在弱酸盐：,X(A,0,+X),=,HA,0,-X,XA,0,=,HA,0,P130, 20,题,pH = - lg H,+,pOH = - lg OH,-,根据水的电离平衡关系，他们之间有如下的联系：,pH + pOH,= 14,二、酸碱质子理论,凡是能给出质子的物质都是酸；酸是质子的给予体。,凡是能接受质子的物质都是碱；碱是质子的接受体。,根据酸碱质子理论，酸和碱之间有如下的,“,共轭关系”：,HA,H,+,+ A,-,酸 碱,左边的,HA,称为碱,A,的“共轭酸”；右边的,A,称为酸,HA,的“共轭碱”。酸给出质子后剩余的部分就是碱；碱接受质子后就变成了酸。,HCl, H,2,O, HSO,4,-,*,质子酸、质子碱有强弱之分：,酸和碱的强度，就是它们给出或接受质子的倾向的衡量尺度。,凡是容易给出质子的是强酸，它的共轭碱就是弱碱。凡是容易接受质子的碱就是强碱，它的共轭酸就是弱酸。,例如：,HCl,是强酸，,Cl,-,就是弱碱；,HAc,是弱酸，,Ac,-,就是强碱；,OH,-,是强碱，,H,2,O,就是弱酸。,四、同离子效应和缓冲溶液,（,1,）,什么是,“,同离子效应,”,？,在弱电解质溶液中，加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，而影响电离平衡，使弱电解质的电离度降低，这种现象叫“同离子效应。,（,2,）缓冲溶液, 什么是,“,缓冲溶液？,凡是能够对溶液的,pH,值起稳定作用，具有一定的抗酸、抗碱、抗稀释的本领的溶液，叫做,“,缓冲溶液,”,。, 缓冲溶液的组成,弱酸,+,弱酸盐：,HAc + NaAc,弱碱,+,弱碱盐：,NH,3,+ NH,4,Cl,多元弱酸的酸式盐及其次级盐：,H,2,PO,3,-,+HPO,3,2-,CO,3,2-,+HCO,3,-,缓冲溶液的,pH,值计算,基本依据：,弱酸弱碱电离平衡关系,以,HAc+NaAc,为例说明如下：,设缓冲溶液是由,c,酸,浓度的,HAc,和,c,碱,浓度的,NaAc,构成的，则：,HAc H,+,+ Ac,-,起始浓度：,c,酸,0 c,盐,电离平衡时：,c,酸,-,x c,酸,x c,盐,+,x c,盐,同理对于弱碱和弱碱盐组成的缓冲溶液：,碱,盐,第二章：溶液中的化学平衡,第三节,配位化合物,及水溶液中的配位平衡,配合物的组成,Cu,(,NH,3,),4,2+,SO,4,2-,中心离子,/,中心形成体,配位体,/,配体,内界,外界,配位数,配位原子,三 配位化合物的命名,（,1,）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,：,配位数, ,配位体, ,合,中心离子,(,标出氧化数）,。,若存在多种配位体,:,先,负离子,(,酸根离子）后,中性分子,；,负离子：先,简单负离子,后,复杂负离子,；,先,无机配位体,后,有机配位体,；,中性分子：,水、氨、有机分子,。,Fe(CN),6,3-,六氰合铁（,）酸根离子,Co,(NH,3,),3,Cl,3,0,Co(H,2,O),2,(NH,3,),3,Cl,2+,Co,2,(CO),8,八羰基合二钴（,0,）,为什么配制碘酒时要加入适量的,KI,？,第三节,电化学平衡及其应用,第二章：溶液中的化学平衡,原电池与电极电位, 电解,金属的腐蚀与防护,2,、原电池的组成,负极,Zn = Zn,2+,+ 2e,电子从原电池,流出,（到外电路）的一极。,负极上总是发生氧化反应。,正极,Cu,2+,+ 2e = Cu,电子（从外电路）流入原电池的一极。,正极上总是发生还原反应。,盐桥（内电路）,外电路,（,4,）浓度与电极电位的关系,能斯特方程式,对于任何一个电极反应：,x,氧化态物质（,M,n+,) + ne y,还原态物质,(M),E,M,n+,/ M,= E,M,n+,/ M,+ ln,E,M,n+,/ M,= E,M,n+,/ M,+ lg ,式中：,E,M,n+,/ M,：非标准状态下的电极电位,E,M,n+,/ M,：标准电极电位,氧化态,、,还原态,：,分别为氧化态和还原态物质的相对浓度,（溶液中的物种）或相对分压（气态物种）,0.059V,n,氧化态,x,还原态,y,RT,nF,氧化态,x,还原态,y,电化学腐蚀分为：析氢腐蚀和吸氧腐蚀,金属的腐蚀,化学腐蚀,电化学腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,金属的腐蚀,负极,氧化反应,阳极,正极,还原反应,阴极,吸氧腐蚀,阴极：,O,2,+ 2H,2,O + 4e = 4OH,-,阳极：,2Fe - 4e = 2Fe,2+,总反应：,2Fe + O,2,+ 2H,2,O = 2Fe(OH),2,“吸收”,氧气,吸氧腐蚀是电化学腐蚀的主要形式。,浓差腐蚀,上段,下段,Fe,O,2,+ H,2,O + 4e = 4OH,-,Fe = Fe,2+,+ 2e,上段生锈，下段蚀坑。,阴极：,O,2,+ 2H,2,O + 4e = 4OH,-,E(O,2,/OH,-,),= E (O,2,/OH,-,),+ lg ,0.059V,4,P(O,2,),OH,-,4,插入水中的钢铁，腐蚀主要发生在近水部分还是水下较深的部分？,在,Fe,和,O,2,组成的原电池中，,O,2,为阴极，电极反应为：,因为在水面处氧气浓度大于水下，水面处氧的氧化能力高于水下。,所以近水面处为阴极，水深处的,Fe,被腐蚀。,第三章 结构化学,第一节 原子结构与元素周期,36,微观粒子的运动特征：,量子化特征 + 波粒二象性,37,结论：,微观粒子并不遵循经典物理学的规则，而是遵循量子力学的规则。,38,描述原子中的电子运动状态的,波函数称为原子轨道,。,应该特别强调的是，,这里所称的“轨道”是指原子核外电子的一种运动状态，是一种具有确定能量的运动状态,，而不是经典力学中描述质点运动的某种确定的几何轨迹，也不是玻尔理论所指的那种固定半径、园形的波尔轨道表达式。,原子轨道相应的能量也称为原子轨道能级。,波函数,本身没有明确、直观的物理意义。,但,2,表示了核外电子在空间某位置上单位体积内出现的几率大小，称为电子在此空间位置上出现的几率密度。,一组（,n,l,m,）代表一个原子轨道,一组（,n,l,m,m,s,）代表一个电子的运动状态,n,（,K/L/M/N,）,0/s 1/p 2/d,n-1,l,m,s,0,0 ,1,0,1,2,0,1,2,(n-1),m,1/2,l,轨道形状，,m,轨道空间取向,指出,2p,，,3d,这些原子轨道相应的主量子数,n,，角量子数,l,的值各为多少？每种轨道包含的轨道数目是多少？,n l,轨道数,2p 2 1 3,核外电子的排布,1,电子在原子轨道中排布的基本原则,(1),鲍利不相容原理,在同一原子中，不能有两个电子处于完全相同的状态,。,(2),能量最低原理,在基态时，电子在原子轨道中的排布，在不违背鲍利原理的前提下，总是优先排入能量尽可能低的轨道。,(3),洪特规则,在能量相同的原子轨道，即所谓,等价轨道,（如三个,p,轨道、五个,d,轨道、七个,f,轨道，亦称为,简并轨道,）中排布的电子，总是尽可能分占不同的等价轨道而保持自旋相同。,作为洪特规则的,特例,，使等价轨道处于全充满（,p,6,、,d,10,、,f,14,）或半充满（,p,3,、,d,5,、,f,7,）或全空（,p,0,、,d,0,、,f,0,）状态时的电子排布方式是比较稳定的。,原子轨道的能级排序,1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,26,Fe,：,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,6,4s,2,44,化学键是指分子或晶体中相邻两个或多个原子或离子之间的强烈作用力。,化学键,共价键,离子键,金属键,价键理论,价层电子对理论,杂化轨道理论,分子轨道理论,第二节 化学键和分子结构,由,s,轨道和,p,轨道形成的杂化轨道和分子的空间构型列于下表中。,杂化轨道类型,sp,sp,2,sp,3,不等性,sp,3,参加杂化的轨道,1,个,s,、,1,个,p,1,个,s,、,2,个,p,1,个,s,、,3,个,p,1,个,s,、,3,个,p,生成杂化轨道数,2,3,4,4,成健轨道夹角,180,120,10928,90 10928,空间构型,直线型,平面三角形,正四面体,三角,锥,V,形,实 例,BeCl,2,（？）,BF,3,CH,4,NH,3,H,2,O,46,中心离子的配位数、轨道杂化方式以及配合物的空间构型,第三节 分子的极性、分子间的作用力和氢键,原子间较强的相互作用,键能约为100800kJ,mol,-1,分子间较弱的作用力,只,有几个到几十个kJ,mol,-1,离子键,共价键,（,配位键,）,金属键,范德,华力,分子内部原子之间存在着相互作用,化学键，形成或破坏化学键将伴随能量的变化,物质三相之间的转化也伴随着能量的变化，如冰融化成水要吸收能量，这个过程破坏化学键了吗？,范德华力,，是由范德华首先提出的。气体分子能凝聚成液体和固体，主要就靠这种分子间作用力。,48,对于多原子分子而言，分子是否有极性，不仅取决于所形成的,键,是否有极性，而且还与分子的,空间构型,有关。,CO,2,分子中C=O键虽为极性键，CO,2,是非极性分子,SO,2,分子中S=O键为极性键，SO,2,是极性分子,49,四、分子间力和氢键对物质性质的影响,1物质的熔点和沸点,对于同类型的单质和化合物，其熔点和沸点一般随相对分子质量的增加而升高。这是由于物质分子间的色散力随相对分子质量的增加而增强的缘故。,50,第,主族氢化物的沸点变化规律,对于含氢键的物质，其熔点、沸点较同类型无氢键的物质要高。,2.,以下不属于微观粒子运动基本特征的是,( ),。,A.,波粒二象性,B.,量子化特性,C.,统计性,D.,电子配对成键,5.,主量子数为,4,，角量子数为,1,的原子轨道空间取向有,( ),。,A.,5,种,B.,3,种,C.,7,种,D.,1,种,8.,下列哪个微粒不是直线型：,(A) CO,2,(B) Ag(CN),2, (C) O,3,(D) BeCl,2,12.,下列哪种化合物的沸点最低：,(A) HF (B) HCl (C) HBr (D) HI,13.,已知,Ni(CN),4,分子为平面四边形结构，,Ni,是什么杂化类型？,(A) dsp2 (B) sp3 (C) sp2 (D) sp,第五章,单质及无机化合物,本节要点, 氧化物的硬度（熔点）、酸碱性, 硫化物的溶解度, 碳酸盐的热稳定性与离子极化, 硝酸盐的热分解, 硅酸盐的结构、水泥的主要成分,第二节：非金属元素及其化合物,同一金属元素,不同价态的氧化物，,低价态的，是离子型的，熔点和沸点都较高。,高价态的，是共价型的，熔点和沸点都较低。,锰氧化物的熔点,MnO Mn,3,O,4,Mn,2,O,3,MnO,2,Mn,2,O,7,1785 1564 1080 535 5.9,大的氧化物（离子型或偏离子型的）：,Cr,2,O,3,、,Al,2,O,3,等。,一种元素生成几种氧化物时，高价的氧化物及其水化物的酸性强,酸性氧化物,：非金属氧化物，以及高价的金属氧化物,金属硫化物大多数不溶于水，,1）溶于水的硫化物,2）不溶于水而溶于稀酸的硫化物,ZnS、FeS,例如要制备FeS，不能单纯用H,2,S通入FeCl,2,溶液来制备，因为反应中有酸生成:,FeCl,2,+ H,2,S = FeS + 2HCl,FeS溶于稀酸而不会生成FeS。,3）既不溶于水又不溶于稀酸的硫化物,:,CuS, HgS, PbS,除活泼金属外，其他金属的碳酸盐的热稳定性都较差,一般尚未加热到熔点就分解了。,碳酸盐的热稳定性,下列各碳酸盐中，热分解温度最高的是,( ),。,A.,Al,2,（,CO,3,）,3,B.,Na,2,CO,3,C.,MgCO,3,D.,CaCO,3,通常,硝酸盐热分解的产物，随金属离子的活泼性不同而分为三种类型,：,1、金属活泼顺序在Mg以前的活泼金属的硝酸盐，受热分解成其亚硝酸盐和氧气。如,2NaNO,3,(S) = 2NaNO,2,(S)+O,2,(g),2、金属活泼顺序介于Mg与Cu之间的金属（包括Mg和Cu）的硝酸盐，受热分解生成相应的金属氧化物及NO,2,(g)和O,2,(g)。如：,2Pb(NO,3,),2,(S) = 2PbO(S) + 4NO,2,(g) + O,2,(g),3、金属活泼顺序在Cu以后的不活泼金属的硝酸盐，受热分解生成相应的单质及NO,2,(g)和O,2,(g)。如：,2AgNO,3,(S) = 2Ag(S) + 2NO,2,(g) + O,2,(g),下列硝酸盐热分解时产生金属单质的是（,）。,A.,AgNO,3,B.,NaNO,3,C.,Cu(NO,3,),2,D.,NH,4,NO,3,硅酸盐的结构-硅氧四面体,：Si 采用,sp,3,杂化轨道与 O 形成硅氧四面体, 处于四面体顶 端的 氧原子均为周围的四面体共用，这种结构导致其化学性质很稳定 .,正硅酸根离子,SiO,4,4,-,使用汞时应注意哪些问题？如若少量的汞不慎洒到地面，如何处理？并说明原因。,59,第五章,有机化合物,60,(2),氧化反应,烯烃和炔烃很容易被氧化。反应主要发生在,键上。随着氧化剂和氧化条件的不同，产物也各不相同。,氧化时,键首先被氧化而断裂，,常用的氧化剂如高锰酸钾溶液。,采用,冷、稀,碱性高锰酸钾水溶液氧化烯烃时，产物如下：,在较剧烈的氧化条件下，,例如采用,加热、并 浓,的高锰酸钾溶液，,则不仅,键会被打开，,键也会发生断裂。如：,(6),酸的还原反应,羧基在一般条件下不容易被还原剂还原，但能被强还原剂如氢化铝锂,(LiAlH,4,),还原为伯醇：,62,(4),缩合反应,(I),羟醛缩合,醛在弱碱（如,Ca(OH),2,、,Ba(OH),2,等）或碱性离子交换树脂的作用下，可按下列方式进行缩合：,氨基酸,是蛋白质的结构单元，这一点已由蛋白质的水解可以得到证明。,所有生物中最重要的,20,种氨基酸,，在生物界中是通用的。,氨基酸通式为：,氨基酸的结构和分类,蛋白,质,的,结构层次,一级结构,，,指蛋白质分子中的,氨基酸的排列,顺序。,二级结构，,指蛋白质多肽链的,主链骨架,的折叠方式，即,借助氢键排列成特有的,螺旋和,折叠,。,三级结构，,指,一条,多肽链借助各种非共价键,折叠盘旋,成具有特定走向的紧密球状构象。,四级结构,，,是指多条肽链组成的一个蛋白质分子时，各亚基在,寡聚蛋白质中空间排布及亚,基,间,的相互作用。,基本的生命物质,糖,单糖： 葡萄糖、果糖,多糖： 淀粉、 纤维素,核酸分为,核糖核酸（,RNA,）,和,脱氧核糖核酸（,DNA,）,。是由核苷酸组成的具有复杂三维结构的大分子化合物。都是生物体内极为重要的基本物质。,（一）,DNA,是遗传的物质基础，负责着遗传信息的存储和发布，为双链分子。,（二）,RNA,负责,DNA,遗传信息的翻译和表达，参与蛋白质的生物合成，为单链分子，分子量比,DNA,小得多。,核酸概论,