全国勘察设计注册工程师执业资格考试公共基础考试普通化学考试内容培训.ppt

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1、普通化学考试内容,一、物质的结构和物质状态 二、溶液 三、化学反应速率及化学平衡 四、氧化还原反应与电化学 五、有机化学,普通化学考试大纲,一、物质的结构和物质状态 原子结构的近代概念；原子轨道和电子云；原子核外电子分布；原子和离子的电子结构；原子结构和元素周期律；元素周期表；周期族：元素性质及氧化物及其酸碱性。离子键的特征；共价键的特征和类型；杂化轨道与分子空间构型；分子结构式；键的极性和分子的极性；分子间力与氢键；晶体与非晶体；晶体类型与物质性质。,2,第一节、物质的结构与物质的状态一.原子结构的近代概念1.核外电子的运动特性 核外电子的运动具有量子化和波粒二象性。(1)能量的量子化 原子

2、的能量只能处于一些不连续的能量状态中,原子吸收和辐射的能量是一份一份的,不连续的.因此原子光谱是不连续的线状光谱.量子:每一小份不连续的能量的基本单位叫量子.(2)波粒二象性电子具有粒子性，因为电子具有质量,有动量.电子的衍射试验，证明微观粒子的波动性，电子等微观粒子波是一种具有统计性的几率（概率）波。,3,2.核外电子的运动规律的描述(1)波函数：用空间坐标来描写波的数学函数式。以 (x,y,z) 或 (r, , )表示。 一个确定的波函数，称为一个原子轨道。,(2)量子数:1）主量子数n：取值：n=1,2,3, 意义：表示电子离核的远近和电子能量的高低。 n越大,表示电子能量越高。 n =

3、 1，2，3，4, ， 对应于电子层： K，L，M，N, ,2)角量子数: 取值：=0,1,2n-1(n个),意义：确定原子轨道的形状； = 0, 1, 2, 3 s, p, d, f 球形 纺锤形 梅花形 复杂 代表亚层；对于多电子原子， 与n共同确定原子轨道的能量。,6,P轨道角度分布图,d轨道角度分布图,3）磁量子数m: 取值：m=0 ,1,2，共 (2+1)个,意义： 确定原子轨道的空间取向；同一个亚层的轨道，称为等价轨道。= 0， m=0， S轨道空间取向为1；=1, m=0 ,1， P轨道空间取向为3， P轨道有3个等价轨道；=2 m=0 ,1,2 , d轨道空间取向为5， d轨道

4、有5个等价轨道。 ,一个原子轨道：指n、m三种量子数都具有一定数值时的一个波函数。 （n,m）例如：(1,0,0)代表基态氢原子的波函数。,n=1(1个), =0,m=0, (1,0,0)n=2（4个）, =n=3(9个), = n=4(16个) 波函数数目n2,n、m的取值与波函数关系：,10,4)自旋量子数ms= 可用 表示自旋平行,表示自旋反平行. （n,m, ms ） 例：( 1, 0, 0, + ), ( 1, 0, 0, - ),1、确定原子轨道函数形状的量子数是（）A、主量子数， B、角量子数，C、磁量子数， D、自旋量子数2、下列波函数不合理的是_。 A. (1,1,0) B.

5、（2,1,0) C. (3,2,0,) D. (5,3,0),3.3d轨道的磁量子数m的合理值是：（A）1、2、3 （B）0、1、2 （C）3 （D）0、1、25.某元素最外层原子轨道4S上有一个电子,其四个量子数表达式正确的是_.A.(4.0,1,+1/2) B.(4,1，0,-1/2)C.(4.0,0,+1/2) D.(4，1,1,-1/2),(2)几率密度与电子云1)几率密度：表示电子在核外空间某单位体积内出现的几率（概率）大小。 2代表几率密度3)电子云：用黑点疏密的程度描述原子核外电子的几率密度( 2)分布规律的图形。 黑点密的地方，电子出现的几率密度较大，单位体积内电子出现的机会多

6、。 氢原子1s电子云（二维投影）,电子云的角度分布图,原子轨道角度分布图与电子云角度分布图的区别(1)原子轨道角度分布图比电子云角度分布图 “胖” 些(1)原子轨道角度分布图有“” “” ,电子云角度分布图无“” “”,46、按近代量子力学的观点，核外电子的运动特征为（）A、具有波粒二象性；B、由2表示电子在核外出现的概率；C、原子轨道的能量呈连续变化；D、电子运动的轨迹可用图像来表示。答：A,3.原子核外电子分布（1）多电子原子轨道的能级1）角量子数相同时，n越大，能量越高 E1s E2s E3s E4s2）主量子数n相同时， 越大，能量越高 E3s E3p E3d3)当主量子数n和角量子数

7、都不同时，可能发生能级交错的现象。 E4s E3d ; E5s E4d ; ; E6s E4f E5d ;,原子轨道近似能级图:,7s 6s 4f 5d 6p 5s 4d 5p 4s 3d 4p 3s 3p 2s 2p 1s,能量逐渐升高,（2）核外电子分布的规则1)泡利不相容原理：一个原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子。 一个原子轨道中只能容纳自旋方向相反的两个电子。 表示为：,20,s轨道最多容纳2电子,表示为 s2; p轨道最多容纳6电子,表示为 p6;d轨道最多容纳10电子,表示为 d10,根据每层有n2个轨道，每个轨道最多能容纳两个电子，由此可得出 每一层电子的最大容量为：2

8、 n2。,2)最低能量原理：电子总是尽先占据能量最低的轨道。 电子依据近似能级图由低到高依次排布。3)洪特规则：在n和值都相同的等价轨道中，电子总是尽可能分占各个轨道且自旋平行。如2p3:,37.钴的价电子构型是3d74s2，钴原子外层轨道中未成对电子数是（ ） A1 ; B. 2 ; C. 3 ; D. 4,洪特规则特例：当电子的分布处于全充满、半充满或全空时，比较稳定。全充满: p6或d10或f14半充满: p3或d5或f7全空: p0或d0或f0例如: 24Cr 1S22S22P63S23P63d54S1，半充满比较稳定。 29u 1S22S22P63S23P63d104S1, 全充满比

9、较稳定 42Mo、47Ag、79Au,(3)核外电子分布式： 原子的 原子的 离子的 离子外层 电子分布式 外层电子分布式 电子分布式 电子分布式 （价电子构型）11Na：1s22s22p63s1 3s1 Na+:1s22s22p6 2s22p6 16S：1s22s22p63s23p4 3s23p4 S2-:1s22s22p63s23p6 3s23p6 26Fe：1s22s22p6 3s23p63d64S2 3d64s2 Fe3+:1s22s22p6 3s23p63d5 3s23p63d524Cr： 1S22S22P63S23P63d54S1 3d54S1 Cr3：1S22S22P 3S23P

10、63d3 3S23P63d329u ：1S22S22P63S23P63d104S1 3d104S1 u2：1S22S22P6 3S23P63d9 3S23P63d9,1、26号元素的价电子构型为（ ）A、3d54S2， B、3d64S2，C、3d6， D、4S22.某元素的+2价离子的外层电子分布式为:该元素是: (A)Mn (B)Cr (C)Fe (D)Co,3、24号基态原子的外层电子结构式正确的是（ ） A、2S2 B、3S23P6 C、3S23P4 D、3d54s15、某第4周期元素，当该元素原子失去一个电子成为正1价离子时，该离子的价层电子排布式为3d10，则该元素的原子序数为：A、

11、19 B、24C、29 D、36,5问：在下列电子构型中，属于原子激发态的是：A，1s22s22p63s23p64s1B， 1s22s22p63s23p34s1C， 1s22s22p63s23p63d54s1D，1s22s22p63s23p63d54s2,1.元素周期表,二、原子结构和元素周期律,2.元素在周期表中的位置和原子结构的关系 (1)周期数电子层数 n1s22s22p63s23p63d54s1,第4周期 (2)族数：主族族号最外层电子数=价电子数 IA: ns1 A: ns2 A A : ns2nP15,IB，IIB的族号最外层s电子数 IB: （n1）d10 ns1 B : （n1

12、）d10 ns2 IIIBVIIB族的族数 （n1）d ns 电子 数； IIIBVIIB: （n1）d15 ns2 VIII族（n1）d ns电子 数8 10 （n1）d6 ns2;（n1）d7 ns2;（n1）d8 ns2零族的最外层电子数2或8,周期表与价电子结构的关系,3元素在周期表中的分区,镧系、锕系元素为 f 区,1.47号元素Ag的基态价层电子结构为4d105S1,它在周期表中的位置为:（A）ds区 （B）s区 （C）d区 （D）p区2.价电子构型为4d105s1的元素在周期表中属于：A、第四周期第BB、第五周期第IBC、第六周期第BD、镧系元素,4、元素性质的周期性递变 （1）

13、原子半径:1）同一周期：从左右,原子半径逐渐减少，非金属性增强.2）同一族： 从上下，原子半径逐渐增大，金属性增强副族元素略有增加，但不明显。,同一副族元素 ，自上而下原子半径变化幅度小，第五、六周期元素原子半径非常接近，原因是镧系收缩。镧系收缩 ：镧系元素(从57号的La到71号的Lu)电子的增加依次填充到(n-2)f上 ，使作用在外层电子上的有效核电荷变化很小,使原子半径减少很缓慢,结果第六周期镧系后各族过渡元素原子半径同第五周期同族元素原子半径差不多相等，性质很相似。,1、下列各组元素中，其性质的相似是由于镧系收缩引起的是（ ）A、Zr与Hf；B、Fe与Co、Ni；C、Li与Mg；D、锕

14、系。2、下列各组元素原子半径由小到大排序错误的是（ ）A、LiNaKB、AlMgNaC、CSiAlD、PAs0; 非极性分子： =0,双原子分子:分子极性与键的极性一致. 键是极性键,分子是极性分子;键是非极性键,分子是非极性分子.如： N2,H2、O2非极性分子； HFHClHBrHI极性分子多原子分子:分子是否极性不仅取决于键的极性,而且取决于分子的空间构型(结构对称的为非极性分子)如： CH4, CCl4,CO2,CS2非极性分子,3.杂化轨道理论和分子空间构型杂化轨道理论要点:(1）电子在成键原子的作用下，进行激发；(2)能级相近的原子轨道互相杂化;(3)几个轨道参加杂化,形成几个杂化

15、轨道；(4)杂化轨道成键能力更强。,1、下列分子属于极性分子的是( )A、O2；B、CO2；C、BF3；D、C2H3F。2.下列分子中,键角最大的是:（A）NH3 （B）H2S （C）BeCl2 （D）CCl43、用杂化轨道理论推测下列分子空间构型，其中为平面三角形的是（ ）A、NF3 B、AsH3 C、BF3 D、SbH3,四.分子间力与氢键1.分子间力（1）色散力：瞬时偶极和瞬时偶极之间产生的吸引力。瞬时偶极：由于分子在某瞬间正负电荷中心不重合所产生的一种偶极。色散力普遍存在于一切分子之间。 （2）诱导力：由固有偶极和诱导偶极之间所产生的吸引力。诱导偶极：由于分子受外界电场包括极性分子固有

16、偶极场的影响所产生的一种偶极。诱导力存在于极性分子与非极性分子之间 ； 极性分子与极性分子之间 。,（3）取向力：由固有偶极之间所产生的吸引力。取向力只存在于极性分子与极性分子之间非极性分子与非极性分子间之间：只有色散力；非极性分子与极性分子之间：具有色散力和诱导力；极性分子与极性分子之间：具有色散力、诱导力和取向力。,分子间力 (范德华力):色散力、诱导力和取向力的总称。分子间力比一般化学键弱得多，没有方向性和饱和性。 同类型分子中，色散力与摩尔质量成正比，故可近似认为分子间力与摩尔质量成正比。,例题:1.下列各物质分子间只存在色散力的是 ： . H20 . NH3 . SiH4 .HCl,

17、61,2.氢键：氢原子除能和电负性较大的X原子（如：F、O、N）形成强的极性共价键外，还能吸引另一个电负性较大的Y原子（如：F、O、N）中的孤电子云对形成氢键。 XHYX、Y: 电负性较大的原子如(F、O、N),分子中含有FH键、OH键或NH键的分子能形成氢键。如: HF、H2O、NH3、无机含氧酸(HNO3、H2SO4、H3BO3等) 、有机羧酸（COOH）、醇(OH)、胺(NH2)、蛋白质等分子之间都存在氢键。 而乙醛（CH3 CHO）和丙酮（CH3COCH3）等醛、酮、醚分子之间则不能形成氢键。但与水分子之间能形成氢键。,1.在下列各种化合物中，分子间有氢键的是（ ）A、CH3Br B、

18、NH3 C、CH4 D、CH3Cl2.下类物质存在氢键的是: (A)HBr (B)H2SO4 (C)C2H8 (D)CHCl3,3.分子间力对物质性质的影响 物质的熔点和沸点：同类型的单质和化合物，其熔点和沸点一般随摩尔质量的增加而增大。但含有氢键的物质比不含氢键的物质熔点和沸点要高。例如， HF、 HCl、 HBr、 HI沸点（。）：、 85、57、 36 HF分子间存在氢键，其熔点和沸点比同类型的氢化物要高，出现反常现象。,38.在HF、HCl、HBr、HI中，按熔、沸点由高到底顺序排列正确的是（ ） A. HF、HCl、HBr、HI ; B. HI、HBr、HCl、HF; C. HCl、

19、HBr、HI、HF ; D. HF、HI、HBr、HCl,66,物质的溶解性：“（极性）相似者相溶” 即极性溶质易溶于极性溶剂；非极性（或弱极性）溶质易溶于非极性（或弱极性）溶剂。溶质和溶剂的极性越相近，越易互溶。例如，碘易溶于苯或四氯化碳，而难溶于水.,五、晶体结构和性质(一)晶体结构与性质1.离子晶体（1） 晶格结点上的微粒正、负离子。（2）微粒间作用力离子键。离子键键能随离子电荷的增多和半径的减少而增强。（3） 晶体中不存在独立的简单分子。例如NaCl晶体,表示Na+:Cl=1:1。（4）晶体的特性熔点高、硬度大；延展性差；一般易溶于极性溶剂；熔融态或水溶液均易导电。 在相同类型的典型离

20、子晶体中，离子的电荷越多，半径越小，晶体的熔点越高，硬度越大。,例1：例2：,离子半径的规律如下：在同一周期:自左而右随着正离子电荷数的增多，离子半径逐渐减少, 如， NaMg2;KCa2Sc3在同一族:自上而下离子半经逐渐增大。 如，IBrClF 同一元素:随着正离子电荷数的增多，离子半经减少。 如 Fe2Fe3,2.原子晶体.(1)晶格结点上的微粒原子。（2）微粒间作用力共价键。（3）晶体中不存在独立的简单分子。例如方石英（SiO2）晶体,表示Si:O=1:2。（4）晶体的特性熔点高、硬度大；延展性差；一般溶剂中不溶；是电的绝缘体或半导体。 常见的原子晶体: 金刚石（C）、单晶硅（Si）、

21、碳化硅(SiC)、方石英(SiO2)、锗(Ge)、砷化镓(GaAs)、氮化铝（AlN）。,3.分子晶体 (1)晶格结点上的微粒极性分子或非极性分子。（2）微粒间作用力分子间力（还有氢键）。在同类型的分子中，分子间力随分子量的增大而增大,熔点和硬度也随之增大.（3）晶体中存在独立的简单分子。例如CO2晶体,表示一个分子。 (4）晶体的特性熔点抵、硬度小；延展性差；其溶解性遵循“相似者相溶”。(有的易溶于有机溶剂),4金属晶体 (1)晶格结点上的微粒原子或正离子。（2）微粒间作用力金属键。 金属原子价电子数越多,半径越小,金属键越强.（3）晶体中不存在独立的简单分子。（4）晶体的特性是电和热的良导

22、体，熔点较高、硬度较大；优良的变形性和金属光泽。VIB单质熔沸点最高。硬度最大的金属：铬Cr 熔点最高的金属：钨 W,1.下列物质中，熔点由低到高排列的顺序应该是： A.NH3PH3SiO2CaO B.PH3NH3SiO2CaO .NH3 CaO PH3 SiO2 D. PH3NH3CaOSiO2,(二)过渡型的晶体1.链状结构晶体如石棉 链与链之间的作用力:弱的静电引力; 链内的作用力:强的共价键。有纤维性。2.层状结构晶体如石墨， 层与层之间的作用力是弱的分子间力，层内的作用力为SP2SP2键及离域大键，是热和电的良导体,可作润滑剂。,六.物质状态1.理想气体状态方程 : PV=nRTP压

23、力（Pa）;V体积（m3）;T绝对温度（K）；n摩尔数（mol）;R气体常数 R8.314JK-1mol-1,当n一定时:P、V、T变则有 n,T一定时: P1V1P2V2n,P一定时， T ，P一定时，,2.分压定律分压：气体混合物中每一种气体的压力，等于该气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。道尔顿分压定律: 适于各组分互不反应的理想气体。气体混合物总压力等于混合物中各组分气体分压的总和。 P总PAPB,例：将0.125 dm3压力为6.08104Pa的气体A与0.15 dm3压力为8.11104Pa的气体B,在等温下混合在0.5 dm3的真空容器中,混合后的总压力为: A.1.42105Pa ;B.3.95104Pa C.1.4atm ; D.3.9atm 混合后: PA=6.08104Pa0.125/0.5=1.52104Pa, PB=8.11104Pa0.15/0.5=2.43104Pa,混合后的总压力为: P=PA+PB=1.52104Pa+2.43104Pa =3.95104Pa,混合气体中某组分气体的分压，等于总压力乘该组分气体的摩尔分数。,