普通化学上册

普通化学复习必读！根据大学普通化学整理的思维导图，完整梳理普通化学上册主要知识要点，包括化学基础、化学热力学基础、化学动力学与反应速率化学平衡、原子结构与元素周期律、化学键理论、氧化还原与电化学等考试重点。

普通化学上册

• 化学热力学基础p25
  • 热力学第零定律 热平衡
  • 热力学第一定律
    • 热力学基本概念和常用术语
      • 体系和环境，三种体系，状态和状态函数，广度（量度）性质可加和，强度性质，热力学能
    • 热一律，功和热
    • 热化学
      • 热效应与反应热
        • 恒容
          • 弹式量热器
        • 恒压
          • 焓变，杯式量热器
        • 恒容与恒压反应热的关系，p36无气体参加近似相等
        • 盖斯定律
          • 热化学方程式的注意压强，凝聚态，系数可不为整
          • 生成焓，标准摩尔生成焓与标准态，参考态物质，标准摩尔燃烧焓
          • 用键能计算反应热
  • 热力学第二定律：化学反应方向
    • 过程进行的方式
      • 有限次膨胀
      • 可逆途径――无限次膨胀p45
    • 状态函数 熵
      • S=klnn,k为波尔茨曼常数，n为微观状态数，恒温可逆过程S2-S1=Q/T
    • 吉布斯自由能p54
      • 吉亥方程与等温方程
  • 热力学第三定律，0K时任何完美晶体原子或分子只有一种排列方式，熵值为0
    • 标准摩尔熵与标准摩尔熵变
• 化学动力学与反应速率化学平衡p62
  • 反应速率的定义
    • 平均速率
    • 瞬时速率
  • 反应速率与反应物浓度的关系
    • 速率方程
      • v＝kc(a)∧mc(b）∧n
    • 反应级数
      • m＋n
    • 速率常数
      • k，给定温度下，各物质均为1摩尔每升时的反应速率，也被称为比速常数，是温度的函数
      • 单位与反应级数有关，n级反应单位为摩尔每升的1－n次方每秒
  • 反应机理
    • 基元反应
      • 反应物分子一步直接转化为产物的反应，有单分子，二分子反应，三分子很少，四分子以上仍未发现
      • 质量作用定律
    • 反应机理探讨p71
      • 稳态近似法
      • 平衡假设法
  • 反应物浓度与时间的关系
    • 零级反应
    • 一级二级三级反应
  • 反应速率理论简介
    • 碰撞理论
      • 有效碰撞，活化分子，活化分子数符合麦克斯韦波尔茨曼分布，正确取向
    • 过渡态理论(简单反应较成功)
      • 活化配合物，中间过渡状态
  • 温度对反应速率的影响
  • 催化剂与催化反应简介
    • 正负催化剂，分为均相催化反应与多相催化反应
    • 均相催化反应:反应物先与催化剂生成不稳定中间产物，再分解，最普遍的是酸碱催化，有的是自动催化反应
    • 多相催化反应:在催化剂表面进行
    • 酶，催化剂的选择性与中毒
• 原子结构与元素周期率p107
  • 近代原子结构理论的确立
  • 微观粒子运动的特殊性
    • 波粒二象性
    • 不确定性
    • 统计性
  • 核外电子运动状态的描述
    • n主量子数
    • l角量子数
    • m磁量子数
    • ms自旋量子数
    • 电子云，等概率密度面，界面图，径向概率密度图p120空间图像
  • 核外电子排布
    • 有效核电荷与类氢离子的能量
    • 能级交错与徐光宪规则
    • 多电子原子的能级图
    • 排布三原则
  • 元素周期表
    • 元素周期表
      • 周期:特短周期，短周期，长周期，特长周期，未完成周期
      • 族
      • 分区:s，d，ds，p，f(内过渡元素)
  • 元素基本性质的周期性
    • 半径(范德华半径，共价半径，金属半径(同一元素金属半径比共价半径稍大，范德华半径比共价半径稍大)
      • 一般用共价半径，稀有气体是范德华半径
        • nd10与nf7，nf14构型会使半径增大
        • 过渡元素减少比主族慢
        • 镧系收缩使二三过渡系半径相近
    • 电离能I:三六周期反常 长周期锰和锌有3d半满和全满，电离能增加较多，过渡元素电离能增加比主族慢 副族元素电离能第二过渡系明显小于第三 用于判断氧化态
    • 结合能异常，测定准确性差，重要性不高
    • 电负性p143
      • Pauling电负性:将氟定为4，其他由键能计算得到 Mulliken电负性:电离能和结合能的平均值 Allen电负性:所有s电子与p电子能量的平均值，并乘上一个系数将数值与Pauling的拟合，测出了主族元素和稀有气体的颠覆性
      • 金属与非金属以2为界
  • 液晶:有的物质在晶体转向液体的过程中，经历一种各向异性的液态，兼具液体流动性和晶体个向异性
  • 晶体缺陷:空位，位错，杂质三种类型，按缺陷的形成分为本征缺陷和杂质缺陷，可使离子性晶体具有绚丽的色彩，也可使其在光电磁声热出现新特性
  • 由晶体中某些元素多余或不足形成，多伴有缺陷，一般不影响化学性质，甚至基本结构能保持，但在导电性，磁性，光学或催化等方面有改变:非化学计量化合物
  • 单质的晶体类型:同质异晶体，总有一种为层状或链状
• 化学键理论p149
  • 离子键理论
    • 离子键形成
      • 正负电子间吸引力与排斥力达到平衡，体系能量最小， 吸引力势能v吸=正负电荷之积除以4π乘相对介电常数与 半径，v排斥＝Aexp（－r/rou）au与rou为常数，两数之 和最小时的r即为离子键半径
    • 离子键的性质
      • 无方向性与饱和性
      • 几种近似方法都可以得到化学键的离子性百分数，电负性之差也可以，当差为1.7时约50%
      • 离子键的强度:键能，晶格能e
        • 晶格能波恩哈伯算法
        • 静电理论推到的公式p153
    • 离子键特征
      • 离子电荷与电子构型
      • 离子半径
        • 正负电荷平衡距离，核间距由x射线衍射得出，也叫有效离子半径
        • Pauling由核电核与屏蔽常数推算的公式p155
        • 变化规律:同一离子配位数大半径大，正离子小于原子小于负离子
    • 离子晶体
      • 七大晶系与14种点阵p156
      • 特性:无单个分子，溶沸点较高，硬度大，无延展性，熔融后导电
      • 典型的离子晶体p159
      • 离子半径比与配位数和晶体构型的关系
    • 离子极化理论
      • 离子极化作用影响因素
        • 电荷高的阳离子极化力强
        • 18或18+2大于9到17大于8
        • 电荷相等，电子层结构相同，半径小极化力强
      • 变形性大小的影响因素
        • 随负电荷减少和正电荷增加减小
        • 电子层结构相同，电子层多半径大的变形性大
        • 18和9到17比8大得多
        • 复杂阴离子变形性不大，且中心原子氧化数越高越小
        • 最容易变形的是体积大的阴离子，18或18+2构型的及不规则电子层的少电荷阳离子
      • 相互极化作用与附加极化作用:一般阳离子考虑极化力， 阴离子考虑变形性，当阳离子也容易变形时变形后的阴离 子又引起阳离子变形，阳离子产生的诱导偶极又加强对 阴离子极化作用
        • 规律:18与18+2阳离子有较强变形性 在同族中自上而下附加极化作用增强，加强了同阴离子总的极化作用 在具有18或18+2的阳离子化合物中，阴离子变形性越大附加极化作用越强 总之，阳离子含d电子越多，电子层越多，附加极化作用越大
      • 极化作用对物质性质的影响
        • 化合物晶体结构:极化作用强倾向于配位数降低
        • 化合物颜色极化作用越强对颜色影响越大
        • 熔沸点降低
        • 溶解度降低
        • 二元化合物热稳定性降低
      • 局限性比较大，一般只适合对同类型物质比较
  • 共价键理论
    • 路易斯共价键与路易斯结构式p163八隅体规则
    • 价键理论:自旋相反，对称性匹配，重叠程度最大
    • 饱和性与方向性，配位键，
    • vsepr与杂化理论，等性与不等性杂化
    • 分子轨道理论p183
  • 金属键理论
    • 金属键的改性共价键理论，电子海洋，有金属光泽，导电，延展性好，导热，密度较大
    • 能带理论
    • 金属晶体堆积结构
  • 分子间作用力
• 氧化还原反应与电化学p251
  • 氧化还原反应与原电池
    • 化合价(对原子来说)与氧化数(对元素来说，可高于奇族数，可整可分)
    • 原电池:将电能转化为化学能
      • 丹尼尔电池:锌铜原电池
      • 盐桥与电池符号(隔开不同相，标浓度分压，标盐桥，先负后正)
    • 电极电视与电动势
      • 双电层模型
      • 标准氢电极
      • 其他类型电极
        • 金属－难溶盐(氧化物)－离子 饱和甘汞电极pt丨hg丨hg2cl2丨kcl，标准态 0.268伏，
        • 气体－离子
        • 金属－离子
        • 氧化还原电极(无单质参加)
      • 标准电极电势表(酸介质中与碱介质中不同，不同介质中产物不同)
  • 电池反应热力学
    • deltag标=-zfe标
    • e标和k标
    • nernst方程e=e标+rt/zfln氧化态/还原态
    • 水溶液中离子的热力学数据:1摩尔每升的氢离子溶液Δg标，Δh标和s标为零， 即e标为零，相当于规定了氢气与氢离子吉布斯自由能相等
  • 影响电极电势的因素
    • 酸度，浓差电池
    • 电势－ph图(电极反应中含氢离子或氢氧根):将nernst方程转为关于ph的直 线，上方为氧化型稳定区，下方为还原型，与ph无关的方程为直线
    • 水体系的电势ph图(存在氢离子与氢气电对，氢线和水与氧气电对，氧线) ，氢氧线中间为水的稳定区，实际稳定区大于理论氢氧线各0.5伏
    • 铬体系电势ph图
    • 沉淀与配合物生成对电势的影响
  • 化学电源与电解
    • 锌锰干电池:碳棒作正极，锌皮是负极，电解质氯化铵，氯化锌和淀粉成糊状
    • 锌银原电池锌和过氧化银
    • 铅蓄电池
    • 燃料电池
    • 镍氢电池:正极氧化镍，负极氢
    • 锂电池
    • 分解电压与超电压:分解电压与理论分解电压之间的差为超 电压，电解产物不能只根据热力学数据下结论
  • 图解法讨论电极电势
    • 元素电势图:一定ph下，将元素各氧化态存在形式依 氧化数降低从左到右排成一行，线段上写标准电极电 势，也称为拉提莫图，一般以ph为零和十四分别作图
      • 从电势图上可看出酸性强弱，以及非强酸在给定ph下的存在形式
    • 电对电极电势:不相邻的要利用Δg计算，因为与转移电子数有关
    • 判断某种氧化态的稳定性:e标右大于e标左要发生歧化反应 反之发生逆歧化即归中反应
    • 自由能－氧化数图
      • 横坐标为氧化数，纵坐标为被氧化或还原成各种态的Δg，一般以ph零和十四作图
      • 判断氧化还原性质:斜率k为e标f，斜率越大氧化性越强
      • 歧化反应k左＞k右则歧化，反之归中
• 化学平衡状态p90
  • 化学平衡状态
    • 经验平衡常数:带单位
    • 平衡常数与转化率
  • 化学反应进行的方向
    • 标准平衡常数
    • 压力商或浓度商与平衡常数对比
  • k标与g标变化量的关系
  • 化学平衡移动
    • 浓度
    • 压强
    • 温度
• 酸碱解离平衡p205
  • 弱酸与弱碱的解离平衡
    • 解离平衡常数:ka标小于十的负二次方叫弱酸，解离平衡常数受温度影响较小
    • 解离度，随温度变化较大，越稀越大
    • 同离子效应:加入弱酸盐使解离度降低
    • 水的离子积
    • 酸碱指示剂与酸色碱色
    • 缓冲溶液:ph＝pka标－lgv酸/v盐 poh＝pkb标－lgv碱/v盐
  • 盐的水解
    • 水解平衡常数，强酸弱碱盐，弱酸强碱盐，弱酸弱碱盐(kh标＝kw标/ka标kb标)
    • 水解度与水解平衡的计算p223
  • 电解质溶液理论和酸碱理论的发展
    • 强电解质溶液理论
      • 离子强度(为了解释强电解质依数性):离子行动不完全自由，i＝sigmabizi2/2 ，bi为第i钟离子的质量摩尔浓度，zi为第i种离子电荷数，用来衡量一种溶液 对其中离子的影响大小
      • 活度:离子实际发挥作用的浓度，也称有效浓度，a＝fc， f为活度系数，为真分数，浓度越大，离子强度越大，f越小
      • 盐效应，弱电解质溶液中，加如强电解质离 子强度变大使电离度增大，强度远不如同离 子效应，一般不考虑
    • 酸碱质子理论
      • 得到质子为碱，给出质子为酸(1)酸碱皆可为分子，阳离子，阴离子 (2)两性物质 (3)共轭酸碱
      • 酸碱的强度与反应方向
      • 质子自递反应与非水溶剂(液氨，hf和hac等)，拉平效应与区分效应
      • 对不含质子转移的反应或不含质子的物质不适用
    • 酸碱溶剂体系理:最关注溶剂的自耦电离，自耦电离产生特征正负离子
      • 能解离出该溶剂特征正离子或能增大特征正离子浓度为酸，反之为碱
      • 只适用于能发生自耦解离的溶剂体系，对难自耦解离的溶剂无法发挥作用
    • 酸碱电子理论(路易斯酸碱理论)
      • 酸碱反应实质是形成配位键生成酸碱配合物的过程
        • 接受电子为酸，给出电子为碱
        • 涉及了物质的微观结构
        • 酸取代反应与碱取代反应与双取代反应
• 沉淀溶解平衡p237
  • 溶度积常数
    • 浓度商大于溶度积仍不沉淀的原因
      • 盐效应(用活度解释)
      • 缺少结晶中心
  • 沉淀生成的计算与应用
  • 沉淀溶解与转化
    • 酸溶
• 配位化合物p291
  • 基本概念
    • 定义:由可以各给出孤对电子或多个不定域电子 的一定数目的离子或分子(配体)和具有接受孤电 子对或多个不定域电子的空位的原子或离子(中 心原子)按一定组成和空间构型形成的化合物
    • 构成:内外界，配位体，配位单元，配位数，配体个数 一般中心电荷高，半径大配位数高 配体半径大配位数少 温度高配位数减少，配体浓度高配位数增多
    • 多基配体和螯合物:含多个配位原子的配体
    • 命名:先无机后有机，先阴离子后中性，l先复杂后简单(同类配体中， 先后顺序按配位原子的元素符号在字母表中的顺序，配位原子相同， 配体中原子个数少的在前，还相同按和配位原子直接相连的其它原子 在字母表中的顺序)p297
    • 异构现象
      • 结构异构(构造异构)组成相同但键连关系不同
        • 解离异构:内外界交换成分，其中由于水分子在内外界不同造成的异构叫水合异构
        • 配位异构:内界之间交换配体(阴阳离子都是配合物)
        • 键合异构:两可配体(两个配位原子但不能同时配合)产生的异构
      • 立体异构(空间异构)
        • 顺反异构
          • 4配位平面正方形ma2b2有两个顺反异构，顺式(cis-)反式(trans-)mabcd有三个顺反异构p300
          • 旋光异构
  • 价键理论
    • 外轨型spd杂化，成的键叫电价配键，较弱
      • 强场配体:能使中心原子价电子重排co，cn-，no2- 反之弱场配体f-，cl-，h2o，c2o42- 中强配体:nh3，en
    • 内轨型dsp杂化，，所成配位键叫共价配件，较稳定
    • 配合物的磁性(化合物中成单电子数与磁性有关)
      • 磁天平上可测出磁矩miu＝根号下n乘n-2bm，bm为玻尔磁子， miu可推算单电子数n，中强配体的判断可以通过测定磁矩
    • 价键理论中能量问题p303
    • 配合物中的dpπ配键(反馈键)
      • 羰基配合物
  • 晶体场理论
  • 配合物稳定性
• 化学基础p7
  • 液体和溶液
    • 浓度的表示方法
      • 量浓度c=n/v
      • 质量摩尔浓度b=c质/m总
      • 质量分数w=m剂/m总
      • 摩尔分数x=n/n总
    • 饱和蒸气压
      • 凝聚与蒸发速率达到动态平衡时饱和蒸汽产生的压强，与温度成正比
    • 溶液依数性
      • 稀溶液：拉乌尔定律蒸气压下降=饱和蒸气压×x质，推导见18
      • 沸点升高凝固点下降
        • 难挥发非电解质稀溶液：|T2-T1|=kb，k为凝固点下降或凝固点上升常数
      • 渗透压：由于浓度差造成的静压
        • 稀溶液渗透压范特霍夫方程：Pi=cRT
      • 应用：求分子量，渗透压法最准确，凝固点下降法比沸点上升法准确常用
  • 固体和晶体晶体分类及其特点
    • 晶体跟非晶体的区别
  • 气体
    • 气体状态方程
      • 实际气体状态方程
        • （P+an2/V2)(V-nb)=nRT,a,b为范德华常数，气体的ab越小越接近理想气体
        • 理想气体状态方程
    • 气体扩散定律
      • 气体扩散速率与密度成反比,与相对分子质量的平方根成反比
    • 混合气体道尔顿分压定律
      • 混合气体总压等于各部分分别存在时分压之和
    • 气体分子能量与速率分布
      • 速率分布倒置的钟形曲线up最概然速率 能量分布与速率相同，但上升较陡，下降较缓
• 思维导图
• 有机高分子材料和有机高分子化合物
  • 概念:相对分子质量很大的物质，也成高聚物
  • 高聚物组成:链节，聚合度，为混合物，n为数均摩尔质量 由n不同而引起相对质量不同称为多分散性，反应高聚物多分散性的特点有数均摩尔质量和相对分子质量分布
  • 结构:线型（热塑性），体型（热固性）
  • 柔顺性:由于高分子的内旋有无数种构象，所以高分子链十分柔软，即为柔顺性
  • 晶体的聚集状态
    • 晶态:熔融后温度降低，分子链在分子间作用力的影响下，变有序，三位有序
    • 非晶态:保持无序结构
    • 取向态:高聚物在熔点以下，玻璃化温度以上，加以拉伸，分子链可以变有序，是一维或二维有序
  • 制备:单体发生加聚反应或缩聚反应
    • 加聚反应:由不饱和低分子或环状化合物相互作用形成，一种单体为均聚物，多种为共聚物
    • 缩聚反应:由相同或不同的低分子化合物作用形成高聚物同时析出水，卤化氢，氨，醇等小分子
  • 高聚物性能
    • 子主题
      • 高聚物物理性能(线性非晶态高聚物在恒压下形变和温度的关系)
        • 黏流态(整个大分子都能动，塑性形变），高弹态(只有局部分子能动，高弹形变）和玻璃态(微弱震动，普弹形变），黏流化温度tf和玻璃化温度tg
    • 普通性能:质轻，强度高，可塑性，电性能(非极性高聚物一般绝缘，极性有的可导电)，耐腐蚀，溶解性(相似相溶，首先溶胀，后溶解，体型只能溶胀)
  • 分类:塑料，橡胶，纤维
  • 高分子的老化:受环境影响，物理化学性质和力学性能发生不可逆变坏现象
    • 实质:降解(聚合度降低）和交联(线型变为体型)