无机化学竞赛复习讲座.ppt

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,*,元 素 部 分,元素及其重要化合物性质变化的规律,重要化合物和离子的结构,重要化合物和离子的化学性质,离子的分离和鉴定,一、元素及其重要化合物性质变化的规律,1.周期表中元素性质的变化规律,主族元素化合物性质的变化规律,s,区金属氢氧化物的碱性强弱,p,区元素的氧化物、氢氧化物及含氧酸酸碱性的变化规律,氧化物酸碱性的变化规律：,同周期元素最高氧化态氧化物，从左到右碱性依次减弱，酸性依次增强；,同族元素同氧化态氧化物碱性从上到下依次增强；,有多种氧化态的元素，其氧化物的酸性依氧化态升高的顺序增强。,3),p,区元素最高氧化态水和氧化物的氧化性强弱的变化规律,4),p,区元素氢化物的酸性和氧化性的变化规律,3.副族元素化合物性质的变化规律-酸碱性及氧化还原性,Cu,2+,Ag,+,Zn,2+,Cd,2+,Hg,2+,NaOH,Cu(OH),2,AgO,Zn(OH),2,Cd,(OH),2,HgO,过量,Cu(OH),4,2-,Zn(OH),4,2-,Cd,(OH),4,2-,NaOH,6 mol dm,-3,2,浓,NaOH,二、重要化合物和离子的结构,氟化氙的结构,卤素含氧酸根的结构,多卤化物,I,3,-,为线型结构,O,3,的分子结构：中心氧原子,sp,2,杂化，形成,键和,3,4,过氧化氢,二氧化硫结构：,sp,2,杂化,键和,3,4,三氧化硫结构：,sp,2,杂化,键和,4,6,氮分子的结构,氨的结构,硝酸的结构,H,3,PO,2,H,3,PO,3,H,3,PO,4,的,结构,CO,和,CO,2,的结构,硅酸盐,含硼化合物的结构,CuCl,2,为顺磁性，结构：,dsp,2,杂化 链状结构,HgCl,2,：sp,杂化 线型分子 反磁性,Hg,2,Cl,2,：sp,杂化 线型分子 反磁性,配位化合物的结构,三、重要化合物和离子的化学性质,1.氧化还原性质,过氧化氢的氧化还原性质,硝酸与金属的反应：,a)Fe Cr Al,和冷浓硝酸，形成一层不溶的保护膜，阻碍 反应的继续进行,b),Sn,As,Sb,Mo W,等和浓硝酸反应生成含水的氧化物或含氧酸,c),其余金属和硝酸反应都生成硝酸盐,硝酸被金属还原的产物：,浓硝酸(12-16,mol dm,-3,)NO,2,为主；,6-8,mol dm,-3,硝酸,NO,为主；,2,mol dm,-3,硝酸,N,2,O,为主；,活泼金属与很稀的硝酸(2,mol dm,-3,),以,NH,4,+,为主；,活泼金属与硝酸,H,2,王水,Au+HNO,3,+4HCl=HAuCl,4,+NO+2H,2,O,Sn,(II),的还原性,Fe,3+,Fe,2+,Hg,2+,Hg,2,2-,Hg,氧化态间的转化,Cu,+,Cu,2+,Cu,2+,0.153V,Cu,+,0.521V,Cu,生成沉淀：2,Cu,2+,+4I,-,=2CuI +I,2,生成配合物：2,Cu,2+,+2H,+,+4Cl,-,+Cu=2HCuCl,2,Hg(I)Hg(II),Hg,2+,0.92V,Hg,2,2+,0.797V,Hg,Hg,2,(NO,3,)+H,2,S =,HgS,+Hg +2HNO,3,Hg,2,(NO,3,)+2NH,3,=,HgNH,2,NO,3,+Hg +2NH,4,NO,3,Cr(III),与,Cr(VI),的相互转化,CrO,4,2-,+4H,2,O+3e=Cr(OH),3,+4OH,-,-0.12V,Cr,2,O,7,2-,+14H,+,+6e=2Cr,3+,+7H,2,O 1.33V,Mn,(II),Mn,(VII),PbO,2,NaBiO,3,(NH,4,),2,S,2,O,8,Mn,2+,Mn,(OH),2,浅粉,MnO,(OH),2,棕,Fe,2+,Fe(OH),2,白,Fe(OH),2,Fe(OH),3,灰绿,Fe(OH),3,红棕,Co,2+,Co(OH),Cl,蓝,Co(OH),2,粉红,(,H,2,O,2,),Co(OH),3,土褐,Ni,2+,Ni(OH),Cl,绿,Ni(OH),2,绿,(,ClO,-,),Ni(OH),3,黑,三、重要化合物和离子的化学性质,s,区元素的化合物,p,区,元素的化合物,HF,酸性,HF+F,-,=HF,2,-,与,二氧化硅的反应,HF+SiO,2,=SiF,4,+2H,2,O,卤素的含氧酸及其盐,多卤化物,I,2,+I,-,=I,3,-,多硫化物和硫代酸盐,硫酸,氨及与水性质的比较,硅的化合物,铅的化合物,BF,3,水解，缺电子化合物,铝的化合物,d,区元素的化合物,离子极化对,ds,区,元素化合物性质的影响,颜色,溶解,HgF,2,HgCl,2,HgBr,2,HgI,2,水解性质,Hg,2+,与卤素及拟卤离子形成的配合物,HgX,4,2-,HgNH,2,X,4)常见配位化合物及配位数,Cu(I)Cu(NH,3,),2,+,CuCl,3,-,Cu(CN),4,3-,Cu(II),配位数通常为4,CuCl,4,2-,Cu(NH,3,),4,2+,Cu(CN),4,2-,Ag(I),配位数通常为2,Ag(NH,3,),2,+,Ag(S,2,O,3,),2,3-,Ag(CN),2,-,Zn(II),配位数为4和6,ZnCl,4,2-,Zn(NH,3,),4,2+,Zn(NH,3,),6,2+,Cd,(II),常见配位数为4,Hg(II),配位数为4 与卤素和类卤离子,CrO,4,2-,Cr,2,O,7,2-,CoCl,2,的颜色,四、离子的分离和鉴定,Na,+,K,+,NH,4,+,Ca,2+,Ba,2+,Al,3+,Sn,2+,Pb,2+,Cu,2+,Ag,+,Hg,2+,Mn,2+,Fe,2+,Fe,3+,Co,2+,Ni,2+,卤素离子,S,2-,S,2,O,3,2-,SO,3,2-,SO,4,2-,CrO,4,2-,Cr,2,O,7,2-,原 理 部 分,一、配位化合物,定义,配位化合物的化学键理论,1 价键理论,1)配位键的本质 共价,2)内轨型和外轨型配合物 磁性,3）配位离子的空间构型,2.晶体场理论,1)键本质：静电作用,2),d,轨道能量的分裂,分裂能的大小:,八面体场大于四面体场,中心离子的影响,配体的影响：,Cl,F,H,2,O NH,3,en NO,2,(N-bonded),O,H,O,O,H,N,N,H,N,O,H,Cl,O,H,S,特点：是特殊的分子间作用力,具有方向性和饱和性,晶体结构,1.晶格和点阵、晶胞,晶系：立方 四方 正交 单斜 三斜 三方 六方,2.金属晶体堆积,非密置层的堆积：简单立方和体心立方,密堆积：立方密堆面心立方 六方密堆六方晶胞,空间利用率及配位数,离子晶体,CsCl,负离子成简单立方堆积，正离子占据立方体间隙。,NaCl,负离子成面心立方堆积，正离子占据八面体体间隙。,ZnS,负离子成面心立方堆积，正离子占据四面体间隙。,分子晶体,共价晶体,金刚石和石墨的结构,离子极化,离子的极化能力,离子的变形性,离子极化对键型和晶型的影响,三、,原子结构,Bohr,氢原子理论,氢原子光谱谱线的通式:,1/=,R,H,(1/n,1,2,1/n,2,2,),两个假设,微观粒子的波粒二象性,=,h/p=h/,mv,3.,近代量子力学对氢原子结构的描述：,微观粒子的运动服从,Shrodinger,方程式，可用特定的波函数来描述它们的运动状态。,电子并不存在确定的原子轨道，但电子在空间都有一定的几率分布。,电子的运动状态由四个量子数(,n,l,m,m,s,),所规定，包括电子在空间的几率密度、能量、轨道形状和空间取向、电子的自旋状态。(四个量子数的取值),原子轨道的图形,s p d,轨道的径向、角度和电子云图,5.多电子原子中的电子排布：,轨道能量取决于主量子数和角量子数，钻穿和屏蔽效应,电子排布的原则：能量最低原理、,Pauli,不相容原理、,Hund,规则,6.元素周期律,元素性质的周期性变化：半径 电离能 电子亲和能 电负性,四、氧化还原反应及电化学基础,原电池,电池符号 电极电势与电池电动势,与,G,T,和,K,G,T,=-n F,=2.303 RT,lg,K,/,nF,=(0.0591/n),lg,K,3.,Nernst,方程,=+(0.0591/,n),lgQ,浓度对电极电势的影响的计算：三类电极反应,氧化还原平衡与酸碱及沉淀溶解平衡,利用电极电势测定,K,a,K,b,K,sp,元素标准电极电势图,水的,E-pH,图,五、沉淀溶解平衡,溶度积,K,sp,溶解度的求算,沉淀的生成：同离子效应 盐效应,沉淀的溶解,沉淀的转化,分步沉淀,六、酸碱平衡,酸碱理论：,电离理论,质子理论：共扼 强弱：区分和拉平效应,电子理论,酸碱的电离平衡,一元弱酸碱 ,H,+,=(,cK,a,),1/2,适用条件,二元弱酸碱,H,3,O,+,主要来自于第一步电离,弱酸根浓度近似等于,K,a,2,值,两性物的电离 ,H,+,=(K,a,1,K,a,2,),1/2,混合弱酸碱的电离 ,H,+,=(K,a,K,w,/K,b,),1/2,平衡的移动,缓冲溶液,pH=,pK,a,+,lg,(C,A-,/C,HA,),七、化学反应速率,反应速率的定义,微分速率方程,v=,k,A,m,B,n,基元反应,V=k(A),a,(B),b,质量作用定律,反应级数,一级反应,lg,(A)=,lg,(A),0,kt,/2.303 t,1/2,=0.693/k,零级反应,(,A)=(A),0,kt,活化能,定义,普通化学 第1-3章,总 结 (1-3章),理想气体状态状态方程,PV=,nRT,气体：,混合气体分压定律,P,A,=P,总,(,n,A,/n,总,),V、T,恒定,P、T,恒定,V,A,=V,总,(,n,A,/n,总,),Lgk,=-(E,a,/2.303R)(1/T)+C,k=,Ae,-Ea/RT,6.,反应速率理论,碰撞理论 过渡状态理论,7.,催化作用,普通化学 第1-3章,四个热力学函数：,U,H,S,G,它们都是状态函数，容量性质；,2),U、,H、,S、,G,U=Q W=,Q,v,H=,U+,p,V,=,Q,p,化学热力学,Gibbs-,Helmholtz,方程,G,T,=,H,T,-T,S,T,普通化学 第1-3章,4),Hess,定律热循环,普通化学 第3章,化学平衡,平衡常数表达式,标准平衡常数和实验平衡常数,vant Hoff,等温式：,G,=G,+2.303 RT,lg,Q,平衡时,，,G=0,G,=-2.303 RT,lg K,p,普通化学 第3章,G,=-2.303 RT,lg,K,+2.303 RT,lg,Q,=-2.303 RT,lg,(K,/,Q),Q K,G,K,G,0，,不自发,Q=K,G,=0，,平衡,普通化学 第3章,化学平衡的移动：分压(浓度)、压力、温度的影响,Le,Chtelier,s Principle,lg,(K,2,/K,1,)=(,H,/2.303RT)(1/T,1,-1/T,2,),多重平衡和偶合(连)反应,