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1、化学反应,能否发生（反应方向）,能量转换（热效应）,反应限度（化学平衡）,反应速率,反应机理,化学热力学,化学动力学,反应的可能性,反应的现实性,1,苍柏课资,第一章 基本框架,体系,境,敞开体系 封闭体系 孤立体系,物质交换,能量交换,性质 深度.广度,状态函数,环,状态 物理.化学,热力学第一定律 U = Q W,过程函数,热力学第二定律 封闭体系：G 0, 自发过程,热力学第三定律 T=0 K, 纯物质完整晶态， 混乱度最小，S= 0,-GT,P=(W有用) 最大,2,苍柏课资,概念： 1.热力学标准态;状态函数；内能U; 热Q; 功W 2.热效应；焓（变） （H, H, rH, rHm
2、, fHm) 3.吉布斯自由能(G, G, rG, rGm, fGm) 4.熵（Sm, rSm ）,计算： 1.盖斯定律 rHm (T) vBfHm(B，T) 2.吉布斯赫姆霍兹公式： G(T)H(T)TS (T) T转,3. rGm(298.15K) v B f G m (B，298.15K),4. rS m (298.15K) v B S m (B，298.15K),5. (1)fHm 、fGm单位是 kJmol-1 ,Sm(T)的单位是 JK- 1 mol-1 ; (2) 参考态单质fHm 0；fGm 0； Sm(T) 0。,3,苍柏课资,第三章 基本知识点及要求,1.道尔顿分压定律:
3、pi = p总 xi 2.平衡常数： （1）气相反应： Kp, K （注意单位） （2）溶液反应: B, Kc, K （3）意义及书写注意事项 （4）多重平衡规则： K= K1. K2 3.化学反应等温方程式： （1）,rGm(T) -RTlnK(T),（2）rGm (T) RT lnJc/K,rGm (T) RT lnJp /K,（3） ln K(T)-rHm / RT +rSm / R,4,苍柏课资,4.一元弱酸弱碱的电离平衡： c (H+)= Ka. c(HA) 1/2,c(OH) Kb. c(B) 1/2,5.缓冲溶液：（1）定义；组成；缓冲原理（加酸，加碱，稀释）,c(弱酸) c(弱
4、酸盐),c(H+) Ka,c(弱碱) c(弱碱盐),c(OH) Kb,（2）,6.沉淀-溶解平衡：（1）溶度积 Ks 及与溶解度关系 （2）溶度积规则：比较离子积与Ks,7. 配离子的离解平衡： （1）配合物的构成 (中心离子，配位原子，配位数) （2）配合物的命名（配正，配负，2个以上配体）,c(HAc)/ Ka 400 c(NH3H2O)/ Kb 400,c(弱酸) c(弱酸盐),pH pKa lg,c(弱碱) c(弱碱盐),pH 14pKb lg,5,苍柏课资,1.原电池(G0) 组成；正负极反应及配平；书写符号；电极类型；电对书写 2. 电极电势E及电动势E 标准氢(甘汞)电极；无加和
5、性与方程式书写无关；介质酸碱性有关 3. Nernst方程意义，正确书写及应用 a O + z e - = b R (R=8.315 J K -1 mol-1 ；F = 96,485 C mol-1 ;T298.15K）,第四章 电化学原理及应用,E(电极) = E (电极) lg,（1）pH影响：氧化物（MnO2、PbO2）、含氧酸及其盐(KMnO4、 KClO3)pH减小(酸度增大)，电极电势增加，氧化能力增强。,（2）生成沉淀（配离子）影响：氧化型形成沉淀 ，Eq；还原型形成沉淀 ，Eq； 氧化型和还原型都形成沉淀，看二者Ks 的相对大小。,6,苍柏课资,4. 电动势E与G的关系 5.电
6、极电势的应用,-DrG =Welec,max,DrGm= -zFE 或,DrGm = -zFE ,（1）氧化剂和还原剂相对强弱的比较 E（O/R) O氧化能力 R还原能力,（2）氧化还原方向的判断 电动势E 0, DrGm 0, 正向自发,（3）氧化还原反应进行的次序 反应首先发生在电极电势差值较大的两个电对之间,（4）氧化还原反应进行程度的衡量,lnK zFE/RT,lgK zE/0.0592V,（5）电极电势的相对大小不能判断反应速率的大小,7,苍柏课资,6. 化学电源： 掌握铅蓄电池电极反应及充放电原理,7. 电解(G0)： （1）电解池与原电池的区别： 组成，原理，电极反应 （2）分解
7、电压，反电动势，超电势 （3）极化：浓差；电化学. 结果: E(阳)增大， E(阴)减小,8. 电镀，电抛光，电解加工，阳极氧化,9. 金属腐蚀与防护： （1）化学腐蚀 （2）电化学腐蚀 析氢腐蚀； 吸氧腐蚀；氧浓差腐蚀（水线腐蚀） （3）了解防护方法,8,苍柏课资,应用 ：1,1,2,3,计算电对的标准电极电势,9,苍柏课资,计算电对的标准电极电势,应用 ：1,10,苍柏课资,反应 2Cu+ Cu2+ + Cu,当一种元素处于中间氧化数时,它一部分向高的 氧化数状态变化(被氧化),另一部分向低的氧化 数状态变化(被还原)，这类反应称为歧化反应,判断能否发生歧化反应,11,苍柏课资,4Fe2+
8、 + O2 + 4H+ 4Fe3+ + 2H2O,Fe2+在空气中不稳定, 易被空气中氧氧化为Fe3+ 。,12,苍柏课资,故Fe2+不会发生歧化反应 可发生歧化反应的逆反应,在Fe2+盐溶液，加入少量金属铁能 避免Fe2+被空气中氧气氧化为Fe3+,Fe + 2Fe3+ 3Fe2+,如,13,苍柏课资,1.波尔理论：定态假设；轨道假设；跃迁假设 2.微观粒子的波粒二象性: = h/p =h/mv; 波恩的统计解释; 概率波 3.电子运动的三大特性： 能量量子化；波粒二象性；统计性 4.薛定谔方程与波函数y： 波函数 = 薛定锷方程的合理解 = 原子轨道 概念意义；s,p轨道角度分布图（形状特
9、点及描述） 5.电子云 y2与波函数y： 概念意义； s,p电子云角度分布图（形状特点及描述） 电子云与原子轨道角度分布图区别,第5章 原子结构与周期系,14,苍柏课资,6.四个量子数 n, l, m, ms：取值，意义 7. 核外电子排布： （1）三原则：泡利不相容；能量最低；洪特规则 （2）电子进入能级顺序及电子分布式：重点4，5周期 8. 周期系与元素性质： （1）外层电子构型与周期表中的位置 （2）有效核电荷数，原子半径，电负性,15,苍柏课资,描述了原子中电子出现几率最大的区离核的远近。 n值越大，电子出现几率最大的区域离核越远，也可以说电子离核的平均距离越大。 n值相同的各原子轨道
10、电子离核的平均距离较接近，故常把具有相同主量子数n的各原子轨道归并称为同一个“电子层”。 n=1,2,3,4,5,6等正整数，电子层分别用K,L,M,N,O,P表示, 称为电子层的符号。 在氢原子中n值越大的电子层，电子的能量越高。但在多电子原子中，核外电子的能量则由主量子数n和角量子数l两者决定。,1.主量子数n,16,苍柏课资,角量子数 l 可表示原子轨道或电子云的形状。 l= 0, 1, 2, 3, , (n-1) l=0时（s轨道），原子轨道或电子云呈球形分布； l=1时（p轨道），原子轨道的角度分布图为双球面，电子云的角度分布的图为两个交于原点的橄榄形曲面； l=2（d轨道）及3（称
11、f轨道）时,原子轨道的形状更为复杂。 角量子数就表示同一电子层n的不同“电子亚层”。 n, l相同的各原子轨道属于同一 “电子亚层”，简称“亚层”。,2.角量子数 l,17,苍柏课资,m = 0，1，2，l。 决定了原子轨道（或电子云）在空间的伸展方向。 l=0，m=0，亚层只有一个球形的s轨道，无方向性。 l=1，m=01，p亚层有三个不同伸展方向的p轨道，常用pz，px，py表示这三个不同伸展方向。 l=2，m=012，d亚层有5个不同伸展方向的d轨道。 当n, l, m 都确定，就决定了是哪一个主层、什么形状的亚层、某个伸展方向的轨道。,3. 磁量子数 m,18,苍柏课资,ms的取值只有
12、+1/2和-1/2，不依赖于n，l，m三个量子数 它描述了电子自旋运动的特征。 电子的自旋只有两个方向，通常称为正自旋和反自旋，或顺时针方向和反时针方向，可用向上或向下的箭头“”来表示这两个不同方向的电子自旋运动状态。,4.自旋量子数 ms,Electron spin visualized,想象中的电子自旋 两种可能的自旋方向: 正向(+1/2)和反向(-1/2) 自旋运动使电子具有类似于微磁体的行为， 产生方向相反的磁场 自旋相反的一对电子, 磁场相互抵消.,19,苍柏课资,原子的外层电子构型与周期表的分区,最外层电子 ns np 次外层电子 （n-1）d （n-2）f,分 区 末电子填入轨
13、道 位 置 外层电子构型 s区 s轨道 A A ns1-2 p区 p轨道 A-零族 ns2np1-6 d区 d轨道 B- (n-1)d1-9ns1-2 ds区 d轨道 d10 B B (n-1)d10ns1-2 f区 f轨道 镧系 锕系(n-2)f1-14(n-1)d0-2ns2,外层电子构型,20,苍柏课资,1.离子键：本质，特征 2.价键理论 理论要点，共价键本质特征， 键和键，键参数 3.杂化轨道理论与分子构型 理论要点； sp, sp2,sp3,不等性sp3杂化：分子构型及书上实例 4.分子间力和氢键 （1）共价键极性与分子极性（电偶极矩p与分子构型） (2) 色散力，诱导力，取向力
14、（3）氢键：特征；存在条件；对物性影响,第六章 化学键与分子结构,分子间的氢键存在使熔、沸点升高 分子内的氢键存在使熔、沸点降低,21,苍柏课资,键与键的对比表,一般，共价单键是键，双键中有一个键和一个键，三键中有一个键键和两个键。,22,苍柏课资,能量相近原则 只有能量相近的轨道才能发生杂化（如ns和np)。 轨道数目守恒原则 新组成的杂化轨道数目等于原来的原子轨道数目。 能量重新分配原则 杂化前原子轨道能量各不相同，杂化轨道的能量相同 最大重叠原则 杂化时，都有s轨道的参与，s轨道的为正值，导致杂化轨道一头大一头小。大头部分参与形成稳定化学键。 杂化轨道对称性分布原则 杂化后原子轨道在球形
15、空间中尽量成对称性分布，因此，等性杂化轨道间的键角相等。,原子轨道杂化原则,形成分子时才发生杂化，孤立原子的s、p 、d等轨道不发生杂化。,23,苍柏课资,24,苍柏课资,第八章 大气污染与水污染,大气污染物及其防治 水污染： 离子交换；电渗析；渗透与反渗透 沉淀法水处理相关,第十章 高分子材料,1. 命名与基本概念：链节,单体,聚合度2. 柔顺性，影响因素及比较3. 玻璃态，Tg,高弹态，Tf,粘流态,25,苍柏课资,2）温度形变曲线,以线型非结晶高分子为例,玻璃态： 整个高分子链和链段均被冻结。 形变很小普弹形变。,高弹态： 高分子链不能移动，但链段可以自由转动。 形变很大高弹性变。,粘流
16、态： 链段和整个高分子链均可以移动。 流动形变是不可逆粘流形变。,26,苍柏课资,两个转变温度,玻璃化温度 Tg 由玻璃态转变到高弹态的温度 粘流化温度 Tf 由高弹态转变到粘流态的温度 塑料：Tg室温， Tg是其使用的上限温度; 作塑料的高聚物Tg要高； Tf 不要太高, TgTf 范围不要太大。 例：聚苯乙烯 Tg = 100 Tf = 135 橡胶： Tg室温， Tg是其使用的下限温度， 作橡胶的高聚物Tg要低； Tf 较高, TgTf 范围要求宽。 例：天然橡胶 Tg = -73 Tf = 122 结晶聚合物： 相对Mr不太大，加热到熔点Tm，直接进入粘流态；相对Mr较大，加热到熔点Tm后还要经过一个小的高弹区，最后进入粘流态。,27,苍柏课资,