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绪论（无机化学第二章 气体）
通过学习本章内容，了解气体的性质和理想气体方程式、道尔顿分压定律和气体分子运动理论及其应用。具体要求如下：
1．熟练掌握理想气态方程式，并能很好地运用其计算不同条件下气体的压力、体积、温度、物质的量、气体的密度和气体物质的摩尔质量等；
2．熟练理解道尔顿分压定律，掌握混合气体中总压与各组分分压、总体积与分体积、总物质的量与分量的关系和压力分数与体积分数、摩尔分数的关系；并能很好地运用其解决混合气体中各组分气体的分压、分体积、物质的量以及总压、总体积、总物质的量；
３．理解气体分子运动的基本要点，气体扩散速率与气体分子摩尔质量的关系（注意单位），掌握恒温时不同气体的扩散速率与气体的密度和摩尔质量的关系。

第1章 原子结构（无机化学第9章）
通过学习本章内容，了解物质结构决定其性质的一般规律，能运用结构化学基础理论解释物质的基本性质。具体要求如下：
1．了解原子的内部组成、微观粒子的基本特征和微观粒子运动的一般规律以及处理方法；
2．认识单电子原子（氢原子）的结构，理解薛定鄂方程的解–波函数的概念及图解方法，电子云的概念及图解方法。掌握四个量子数的基本概念使用方法以及相互联系；
３．理解多电子原子核外电子能量高低的影响因素、核外电子排布原则；掌握多电子原子结构的表示、原子结构（核外电子的排布方式）与元素周期表的关系；认识元素基本性质（含原子半径、电离能、电子亲合能与电负性）的基本概念与周期性变化规律。
第2章 分子结构与晶体结构（无机化学第10章和第11章）
1．了解物质结构的基本层次、化学键的类型和性质对物质性质的影响，了解晶体结构的表示方法与分类。掌握分子结构的基本概念与表示方法：了解共价键的定义和共价键的性质与分子性质的关系；使用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论判断分子的空间几何构型；了解分子轨道理论基本原理，学会使用分子轨道解释分子的性质（分子的键级、磁性和分子的稳定性），掌握分子结构简式。
2. 了解分子间作用力与分子晶体的性质：认识分子间作用力的形成、分类和性质；了解氢键的概念、形成条件、分类与性质；了解分子间作用力大小以及氢键的形成对分子物理性质的影响。掌握离子键理论与离子晶体的性质：了解离子键的定义和性质、离子键强弱的影响因素，包括离子极化的影响；了解离子晶体的定义、分类与表示方法；了解离子键的性质与离子晶体性质的关系。
3. 掌握金属键理论与金属晶体的性质：了解金属的自由电子理论和金属能带理论；了解金属晶体的定义、分类与表示方法。
第3章 配合物化学（无机化学第12章）
在掌握了结构理论的基础上进行高起点教学。强调配合物的结构、性能及实际应用。具体要求如下：
1．了解配合物的基本概念 ，包括：配位键的形成条件，配合物的组成、结构、分类和命名。 2．理解配合物的价键理论的基本要点，掌握中心离子（原子）轨道杂化方式与配位个体空间构型的关系，了解内轨型、外轨型配合的概念。
3．理解配合物的晶体场理论的基本要点 ，了解中心离子（原子）d轨道分裂、晶体场分裂能、d电子的重新排布原则、晶体场稳定化能的计算以及高自旋和低自旋配合物的概念。了解配合物颜色与电子d-d跃迁的关系。
第15章 元素化学（无机化学第13章至第22章）
通过本章的讲授，培养和“教会”学生自主收集、整理、归纳元素化学知识的能力和方法。本章突出物质性质与结构的关系，强调元素性质的周期性规律。具体要求如下：
1. 掌握单质的典型的物理性质和化学性质，了解单质性质在周期表中的规律性；
2．了解元素、化合物的分类，重点掌握典型二元化合物的基本性质；
3．在了解化合物基本性质的基础上，重点掌握化合物化学性质的基本规律性，包括氧化还原性质、沉淀反应性质、配位反应性质、酸碱反应性质、稳定性（含热分解和歧化反应）规律。
4．通过无机合成基本常识了解元素化学在工业生产上的作用。

各章节中的学习要点：
1、第2章：理想气体状态方程式（2.2），气体混合物及分压定律（2.3），气体分子运动论（2.4，重点是不同气体扩散速率与气体分子摩尔质量的关系）；
2、第9章：原子核外原子能级能量的计算公式△E=hv=B[1/n12-1/n22]（9.1），单电子原子的结构（9.2，重点是四个量子数），多电子原子的结构（9.3，重点是原子核外电子的排布、屏蔽效应系数的计算、钻穿效应中径向分布图中的峰数计算），元素周期律（9.4，重点是电离能的周期性）；
3、第10章：共价键理论（10.1），杂化轨道理论（10.2），价层电子对互斥理论（10.3），分子轨道理论（10.4）；
4、第11章：金属键理论与金属晶体（11.2），离子键理论与离子晶体（11.3），分子间作用力与分子晶体（11.4）；
5、第12章：配位物的基础知识（12.1，重点是含有多个不同配位体的配合物命名、判断配合物中的中心原子、配位体、配位体数、配位原子与配位原子数），配合物的价键理论（12.4，重点是配位离子的空间构型及杂化方式、中心离子的价电子的构型、单电子数和磁性），配合物的晶体场理论（12.5，重点是八面体体晶体场中中心离子d轨道的分裂及d电子的分布，分裂能、晶体场稳定化能的计算）；
6、第15章：卤素元素，重点是卤化氢及氢卤酸的性质及变化规律，卤素的含氧酸及其盐的性质和变化规律，卤素单质在水中反应的产物；
7、第16章：氧族元素，重点是金属硫化物的溶解性差异和颜色特征，硫代硫酸盐的特性，不同浓度的硫酸与不同单质和化合物反应的特点；
8、第17章：氮族元素，重点是氮的氧化物和含氧酸及其盐的性质，不同浓度的硝酸与不同单质和化合物反应的特点；
9、第18章：碳族元素，重点是碳的氧化物和含氧酸及其盐的性质，锡、铅的重要化合的性质；
10、第19章：硼族元素，重点是硼的氢化物中的氢桥键，铝的化合物（19.4），P区元素化合物性质的变化规律（19.5，氧化物及其水化物【离子势】、含氧酸【非羟基氧数】）；
11、第20章：过度元素（Ⅰ），重点是铬的氧化物和化合物（20.4），锰的化合物（20.5）；
12、第21章：过度元素（Ⅱ），重点是铁、钴、镍的化合物（21.1）
13、第22章：重点是铜、银、锌、镉、汞的重要化合物。

习题
1．有一真空系统，容积为10.0L，25℃时的压力为1.33×10-3Pa，问容器中余气有多少摩尔？
解：PV=nRT
n = PV / RT
= 1.33×10-3Pa·10.0×10-3m3 / 8.314Pa·m3·mol-1·K-1·（25+273.15）K
= 5.37×10-9 (mol)
答：容器中余气约有5.37×10-9 mol

2．在一容器中装有混合气，恒温下，经实验测得其压力为86.66kPa，现从容器中抽出一定量的气体，在100kPa压力下其体积为1.52ml，此时容器中气体的压力减小到80kPa，求该容器的体积。
解：设该容器体积V0 ml，抽出的气体为n 1 mol，剩n 2 mol
由PV = nRT得n = PV/RT
则 n0 = n1+ n2 且V2 = V0
PV0/RT = P1V1/RT + P2V2/RT
PV0 = P1V1 + P2V0
则 V0 = P1V1 / (P-P2)
≈ 22.8 ml
答：该容器的体积约为22.8 ml

3．一盛有N2的容量在25℃时，测得其压力为2.0×10-3kPa。然后再通入一定量的O2于容器中，测得容器中气体的压力为0.1kPa。求容器中N2和O2的摩尔分数。
解：根据混合气体的分压定律
摩尔分数xi = ni/n总 = Pi/P总 = Vi / V总，已知PN2=2.0×10-3kPa，又 PO2 = P总－PN2 = 9.80×10-2kPa
∴xN2 = PN2 / P总 = 2.0×10-3kPa / 0.1kPa = 0.02
∴ xO2 = PO2 / P总 = 9.80×10-2kPa / 0.1kPa = 0.98
答：容器中N2和O2的摩尔分数分别为0.02和0.98。

4．用排水集气法在20℃和100kPa下收集到氢气200ml。计算该温度和压力下干燥氢气的体积。[20℃时P(H2O) = 2.338kPa]
解：设排水集气法收集到的氢气体积为V1（V1=200ml），压力为P1；其中干燥氢气的体积为V2，压力为P2 （P2=100kPa）
由题意可知，T = 20℃恒定，则有：P1V1 = P2V2
又知道20℃时，P(H2O) = 2.338kPa
∴ P1 = P总-P(H2O) = 100kPa – 2.338kPa = 97.662kPa
∴V2 = P1V1/P2
= 97.662kPa×200ml/100kPa
　=195.324 ml

5．将N2与H2以1∶3的比例装入密封容器，在温度为637K，1418.55kPa条件下反应平衡时，测得氨的体积分数为9%，试计算平衡时各气体的分压。
解：由混合气体的组成摩尔分数表示法，且反应恒温恒压条件下进行
xi = Vi / V总 = Pi / P总
P(NH3) = P总×Vi/V总 = 1418.55kPa×9% = 127.670kPa
由混合气体分压定律
P（N2+H2）=P总-PNH3=1418.55kPa-127.670kPa=1290.880kPa
由N2与H2反应生成氨的反应方程式：N2 + 3H2 = 2NH3
N2与H2反应前体积比为1∶3
∴反应后N2与H2体积比仍为1∶3
则 P(N2) = P（N2+H2）×1/4 = 322.72kPa
P(H2) = P（N2+H2）×3/4 = 968.16kPa
答：平衡时N2的分压为322.72kPa， H2的分压为968.16kPa。NH3的分压为127.67 kPa。

6．在1m长的透明玻璃管两端分别同时放置浓氨水和浓盐酸，试计算在玻璃管离盐酸端多长的距离，首先出现NH4Cl白色烟雾。
解：设首先出现NH4Cl白色烟雾的位置离浓氨水的距离为LNH3，离浓盐酸的距离为LHCl。

=1.465

已知M（HCl）= 36.5 M（NH3） = 17.0
∵ 扩散距离之比等于扩散速率之比
∴ LNH3/LHCl=1.465/1
又 LNH3 + LHCl = 1m
LNH3 = 1.465LHCl
LHCl = 1m/(1+1.465)≈0.406m
答： 距盐酸端约0.406m处首先出现白色烟雾。

7、一个280K的敞开广口瓶里的气体需要加热到什么温度才能使三分之一的气体逸出瓶外？
[解]：PV=nRT;
V,P一定时，n1T1=n2T2;
T2时瓶内气体物质的量为n2=n1×2/3
T2=n1T1/n2=T1×3/2=280K×3/2=420K
当温度到达420K时，有三分之一的气体逸出瓶外。
运算注意：带入单位进行计算，避免发生错误，熟悉各种物理量的单位和量纲。

8、常温常压下充满气体的石英安瓿整体加热到800K时急速用火焰封闭，问：封闭瓶内的气体在常温下的压力多大？
[解]：石英安瓿热膨胀系数很小，温度引起的体积变化可忽略不计。封闭前气体的压力等于环境压力。Pv=nRT;
V,P一定时，n1T1=n2T2;n2=n1T1/T2;
封闭后气体的体积和质量(n2)不变。达到常温时与原气体比较，有：
P1/P2=n1/n2;P2=p1n2/n1=p1×(n1T1/T2)/n1=1.013×105Pa×298K/800K
=3.77×104Pa
800K下封闭的石英安瓿内的气体在常温下压力为3.77×104Pa

9．分别用4个量子数表示P原子的5个电子的运动状态：3s23p3
解：p的5个电子的（n、l、m、ms）表示如下
（3，0，0，+1/2） （3，0，0，－1/2）
（3，1，0，+1/2） （3，1，1，+1/2） （3，1，－1，+1/2）
或：（3，1，0，－1/2） （3，1，1，－1/2） （3，1，－1，－1/2）

10．解释下列现象
（1）Na的I1小于Mg的，但Na的I2却大大超过Mg的；
解：Na的价电子层为3s1，而Mg的为3s2，相对来说，Mg的较稳定不易失电子，所以Na的I1，小于Mg的；而Na+的价电子变为2p6，Mg+的变为3s1，这样Na+处于较稳定状态，而Mg+又处不太稳定状态，所以Na的I2远远大于Mg的。
（2）Be原子的I1－I4各级电离能分别为：
899KJ·mol-1、1757 KJ·mol-1、1.484×104 KJ·mol-1、2.100×104 KJ·mol-1、
解释各级电离能逐渐增大并有突跃的原因。
解：规律为：I1＜I2＜I3＜I4，且在I3处有突跃，原因为：
由于原子序数不变，主量子数也不变，而又失去一个电子，则屏蔽常数减小，Z*变大，所以I2比I1大；由于原子序数不变而主量子数突然由2减小为1，所以I3比I2有突跃；由于原子序数不变，主量子数也不变，而又失去一个电子，屏蔽常数减小，Z*增大，所以I4比I3大。

11．计算O原子的第一、二电离能I1，I2
解：O原子的基电子组态为1s22s22p4，核电荷为8，根据电离能的定义式有：

12. 写出下列分子或离子中，中心原子所采用的杂化轨道：
CS2、NO2+、NO3-、BF3、CBr4、PF4+、SeF6、SiF62-、AlF63-IF6+。
解:

分子/离子
CS2
NO2+
NO3-
BF3
CBr4
杂化轨道
sp
sp
sp2
sp2
sp3
分子/离子
PF4+
SeF6
SiF62-
AlF63-
IF6+
杂化轨道
sp3
sp3d2
sp3d2
sp3d2
sp3d2

13. 为什么存在H3O+和NH4+而不存在CH5+?为什么存SF6 而不存在OF6？
解： 在H2O分子中O为不等性sp3杂化轨道，氧原子上有2个孤电子对，可以进入H+的空轨道，从而得到H3O+。
在NH3分子中N为不等性sp3杂化轨道，氮原子上有1个孤电子对，可以进入H+的空轨道，从而得到NH4+。
在CH4分子中C为等性sp3杂化轨道，碳原子上无孤电子对，所以不能和H+结合形成CH5+。
S的价电子构型为3s23p4, S还有空的3d轨道，可以形成sp3d2杂化轨道，与F形成SF6 分子。
O的价电子构型为2s22p4, 没有空的2d轨道，不能形成sp3d2杂化轨道，所以不能与F形成OF6 分子。

14．用价层电子对互斥理论，说明XeF4、XeO4、XeO3、XeF2、XeOF2、XeOF4的分子形状。
解：

分子式
中心原子
电 子 数
端原子
电子数
价层电子
对 数
价层电子
对 构 型
孤 对
电子对数
分子构型
XF4
8
4
6
正八面体
2
平面正方型
XeO4
8
0
4
正四面体
0
正四面体
XeO3
8
0
4
正四面体
1
三角锥
XeF2
8
2
5
三角双锥
3
直线型
XeOF2
8
2
5
三角双锥
2
T型
XeOF4
8
4
6
正八面体
1
四方锥
15．下列分子中有无大π键？若有，请以 的形式给出。

（1）CH2=CH-CH2-CH = CH2–––-无

（2）CH2=C=CH2––––––––––-无

C原子杂化SP2 SP SP2

（3）CH2=C=O------–––––-

（4）CH2=CHCl--------------

（5）C6H5Cl––––––––

（6）O=C(NH2)2––––––––––——————

16．写出O2，O2+，O2-，O22-的键级，键长长短次序及磁性。
解：
① O2[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2 (π*2py)1(π*2pz)1]
O2分子的键级=（10-6）/2=2， 顺磁性
② O2+[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2 (π*2py)1 ]
O2+分子的键级=（10-5）/2=2.5 , 顺磁性
③ O2- [KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2 (π*2py)2(π*2pz)1]
O2- 分子的键级=（10-7）/2=1.5，顺磁性
④ O22-[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2px)2(π2py)2(π2pz)2 (π*2py)2(π*2pz)2]
O22-分子的键级=（10-8）/2=1，反磁性
键长长短次序： O2+ – -O2––-O2––O22-
（2.5） （2）（1.5） （1）
（键级越高，键长越短）

17．已知下列两类晶体的熔点（℃）
（1）NaF 993 NaCl 801 NaBr 747 NaI 661
（2）SiF4 -77 SiCl4 -70 SiBr4 5.4 SiI4 120.5
为什么钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高？
为什么钠的卤化物的熔点递变顺序和硅的卤化物不一样？
答：（1）钠的卤化物是离子晶体，晶体中质点间作用力是离子键，硅的卤化物是分子晶体，其晶体中质点间作用力以范德华力为主，因离子键的强度远大于范德华力，故钠的卤化物的熔点高于硅的卤化物。
（2）离子晶体中的晶格能随离子半径的增大而减小，由于从F到I，其半径逐渐增大，故晶格能减弱，其熔点降低，分子晶体中的范德华力以色散力为主，而色散力随分子半径 大小的增大而增加，从F到I，半径增大，范德华力增大，其熔点升高。
18．解释下列各组中化合物间的熔点的差别
（1）BeO(2530℃)，MgO（2800℃），CaO（2570℃），SrO（2430℃），BaO(1923℃)
（2）NaF（992℃），NaCl（800℃），AgCl（455℃）
（3）CaCl2（782℃），ZnCl2（251℃）
（4）FeCl2（67℃），FeCl3（282℃）
答（1）BeO是ZnS型离子晶体，MgO、CaO、SrO、BaO是NaCl型晶体，由于离子电荷相同，半径相差不多，所以BeO熔点小于MgO、CaO，由于MgO、CaO、SrO、BaO半径递增，晶格能递减，所以MgO、CaO、SrO、BaO熔点递减。
（2）NaF、NaCl是离子晶体，离子电荷，晶体结构相同，因为NaF离子半径小于NaCl，所以NaF熔点较高，AgCl已经轻微 明显极化， 而且离子半径较大，所以熔点较低。
（3）CaCl2是离子晶体，ZnCl2是过渡型晶体，所以ZnCl2的熔点比CaCl2低。
（4）FeCl2是离子晶体，FeCl3是过渡型晶体，所以FeCl3的熔点比FeCl2

19.配合物
命名
中心离子
配位数
[Cd(NH3)4]Cl2
二氯化四氨合镉（Ⅱ）
Cd2+
4
[Co(NH3)6]Cl3
三氯化六氨合钴（Ⅲ）
Co3+
6
[Pt(NH3)2]Cl2
二氯化二氨合铂（Ⅱ）
Pt2+
2
K2[PtI4]
四碘合铂（Ⅱ）酸钾
Pt2+
4
[Co(NH3)5Cl]Cl
氯化氯·五氨合钴（Ⅱ）
Co2+
6

20．根据磁矩，判断下列配合物中心离子的杂化方式，并指出它们属于何类配合物[内]外轨型，高（低）自旋。
（1）[FeF6]3- μm = 5.9μB （3）[Cd(NH3)4]2+ μm=0
（2）[Fe(CN)6]3- μm = 2.4μB （4）[Co(NH3)6]3+ μm = 0
（5）[Ni(NH3)6]2+ μm = 3.2μB （7）顺-[PtCl4(NH3)2] μm=0
（6）[Ni(CN)4]2- μm = 0 （8）顺-[PtCl2(NH3)4] μm = 0
答：
物质

单电子数
杂化方式
内（外）轨
高(低)自旋
（1）[FeF6]3- μm = 5.9μB
5
sp3d2
外轨型
高自旋
（2）[Fe(CN)6]3- μm =2.4μB
2
d2sp3
内轨型
低自旋
（3）[Cd(NH3)4]2+ μm = 0
0
sp3
外轨型
高自旋
（4）[Co(NH3)6]3+ μm = 0
0
d2sp3
内轨型
低自旋
（5）[Ni(NH3)6]2+ μm = 3.2μB
2
sp3d2
外轨型
高自旋
（6）[Ni(CN)4]2- μm = 0
0
dsp2
外轨型
低自旋
（7）顺-[PtCl4(NH3)2] μm = 0
0
d2sp3
内轨型
低自旋
（8）顺-[PtCl2(NH3)4] μm = 0
0
sp3d2
外轨型
低自旋

21、配合物[Co(CN)6]3-为低自旋配离子，其电子吸收光谱的最大吸收峰在34000cm-1处。
（1）求该配离子吸收光的频率v/S-1=？
（2）求该配离子的分裂能是多少 cm-1？是多少kJ·mol-1？
（3）求该配离子的晶体场稳定化能CFSE，分别以 Dq 和cm-1表示（不考虑电子成对能P）。
解 (1)解：1/=34000cm-1 =34000/10-2 m–1 = 3.4×106 m–1
v = C/= 3×108 m·S-1× 3.4×106 m–1 == 1.02×1015 S-1
(2)解：∵其电子吸收光谱的最大吸收峰在34000cm-1处。
∴ △o = 34000cm-1
△o = hv = 6.626×10-34J·S×1.02×1015 S-1= 6.759×10-19J
= 6.759×10-19·NA×10-3KJ·mol-1=6.759×10-19×6.022×1023×10-3KJ·mol-1
= 407.03 KJ·mol-1
（3）解：Co3+为d6 构型，弱场中电子结构为（t2g）6（eg）0
CFSE/Dq = -4X6 = -24 Dq
△o =10 Dq Dq=3400cm-1
CFSE/ cm-1 = -24×3400cm-1 = 81600 cm-1

22. 用价层电子互斥理论描述下列分子的结构，XeOF4 、XeO3、XeO4
解：XeO3 Xe的价电子总数为8，电子对数为4，形成正四面体构型，由三个氧子原子占据三个电子对，留下一对孤电子对，因此XeO3为三角锥结构
XeO4 Xe 价电子总数为8 电对数为4 ，形成正四面体，四个氧原子占据四个电对，因此XeO4为正四面体结构
XeOF4 Xe价电子总数为8+4=12 电对数为6，形成正八面体构型，四个氟原子，一个氧原子占据五个电对位置，留下一对孤电子对，因此XeFO4为四方锥结构
23. 用离子极化理论说明下列物质的酸碱性递变情况。
NaOH、Mg（OH）2、Al（OH）3、H4SiO4、H3PO4、H2SO4、HClO4
解： Na → Mg → Al → Si → P → S → Cl
离子势：，Z为离子电荷，γ为半径
可知从Na到Cl，Z↑,γ↓
∴ 离子势越来越大，从而它们的水化物性质
由：强碱 → 弱碱 → 两性 → 酸性 → 强酸性

24. 分别写出浓盐酸，稀硫酸与Co(OH)3、Ni(OH)3的反应方程式，比较浓盐酸、稀硫酸与Fe(OH)3的反应，说明 Fe3+ 、Co 3+、Ni3+ 的氧化性强弱。
解：
2Co(OH)3 + 6HCl
2CoCl2 + Cl2↑+ 6H2O
4 Co(OH)3 + 4H2SO4
2CoSO4+ O2↑+ 10H2O
2Ni (OH)3 + 6HCl
2NiCl2+ Cl2↑+ 6H2O
4 Ni (OH)3 + 4H2SO4
4CoSO4+ O2↑+ 10H2O
Fe (OH)3 + 3HCl
FeCl3 + 3H2O
2Fe (OH)3 + 3H2SO4
Fe2(SO4) + 6H2O

由反应方程可知，Fe3+ 氧化性明显比Co3+、Ni3+ 弱，又对Fe 、 Co、Ni从左至右的关系与同一族元素从上至下的关系类似，可知Fe3+的氧化性最弱，Co3+ 氧化性居中，Ni3+ 氧化性最强，氧化性由强至弱为Ni3+ ＞Co3+ ＞Fe3+。