第三章普通化学(一)

第 1 页/共 8 页 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。

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

微观粒子运动逻辑的异常性：

能量的量子化和波粒二象性。

(1)能量的量子化

原子核外的电子只能处于一些不延续的能量状态中,原子吸收和辐射的能量是一份一份的不延续的，因此原子光谱是不延续的线状光谱.

量子:每一小份不延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；

大量电子通过晶体光栅，产生衍射图像，证实微观粒子波是具有统计性的几率（概率）波。

2.核外电子的运动状态的描述

(1)波函数：用空间坐标来描写波的数学函数式。

Ψ (x,y,z)

Ψ (r, θ, φ)。

一个决定的波函数Ψ，代表核外电子一种运动状态， 习惯上称为一个原子轨道。

(2)量子数

1）主量子数n

取值：n=1,2,3……∞,

意义：表示电子能量的高低和离核的远近。n越大，能量越高， 电子离核越远。

n = 1，2，3，4, ……∞，

对应电子层： K，L，M，

2)角量子数ι

取值：ι=0,1,2……n-1(n个),

意义：

①决定原子轨道的形状；

ι= 0, 1, 2, 3……

s, p, d, f……

球形 纺锤形 梅花形 复杂

②代表亚层，n与ι共同决定原子轨道能量高低。

第 3 页/共 8 页 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……±ι，共 (2ι+1)个,

意义：

①决定原子轨道的空间取向；

②决定亚层中原子轨道的数目

同一个亚层的轨道，称为等价轨道。

ι= 0， m=0， S轨道空间取向为1；

ι=1, m=0 ,±1， P轨道空间取向为3，

P轨道有3个等价轨道；

ι=2 m=0 ,±1,±2 , d轨道空间取向为5，

d轨道有5个等价轨道。

n、ι、m取值一定，决定一个波函数， Ψ（n,ι,m）

例

n=1(1个), ι=0,m=0, Ψ(1,0,0)

n=2（4个）, ι={(2,1,-1)(2,1,1),(2,1,0),(2,0,0),,1,00,,10mm

4)自旋量子数ms={ 2121

可用↑↑ 表示自旋平行,↑↓表示自旋反平行.

Ψ（n,ι,m, ms ）

例：Ψ( 1, 0, 0, +21 ), Ψ( 1, 0, 0, - 21)

例题

1. pZ波函数角度分布形状为（ ）

A.双球形

B.球形

C.四瓣梅花形

D.橄榄形

答案：A

2、决定原子轨道取向和形状的量子数是（ ）

A、主量子数，角量子数；

B、角量子数，磁量子数；

C、磁量子数，角量子数；

D、自旋量子数，角量子数

答案：C

3、下列波函数不合理的是（ ）

A. Ψ(1,1,0)

B.Ψ（2,1,0)

C. Ψ(2,1,1,)

D. Ψ(3,2,0)

答案：A

4.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准确的是（ ）

A.(4.0,1,+1/2)

B.(4,1，0,-1/2)

C.(4.0,0,+1/2)

D.(4，1,1,-1/2)

答案：C

(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浮上的几率（概率）大小。

│ψ│2代表几率密度

第 5 页/共 8 页 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( │ψ│2)分布逻辑的图形。

氢原子1s电子云（二维投影）

电子云( │ψ│2)的角度分布图;

例

1、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Ψ2表示电子在核外浮上的概率；

C、原子轨道的能量呈延续变化；

D、电子运动的轨迹可用Ψ图像来表示。

答案：A

3.多电子原子核外电子分布逻辑

（1）多电子原子轨道的能级

1）角量子数ι相同时，n越大，能量越高

E1s< E2s < E3s < E4s……

2）主量子数n相同时， ι 越大，能量越高

E3s < E3p < E3d……

3)当主量子数n和角量子数ι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

1.(2016)多电子原子中同一电子层原子轨道能级（量）最高的亚层是（ ）

A、s亚层

B、p亚层

C、d亚层

D、f亚层

例

1.多电子原子中同一电子层原子轨道能级（量）最高的亚层是（ ）

A、s亚层

B、p亚层

C、d亚层

D、f亚层

答案：D

（2）核外电子分布的规矩

1)泡利不相容原理：一个原子中不可能有四个量子数彻低相同的两个电子。

第 7 页/共 8 页 一个原子轨道中只能容纳自旋方向相反的两个电子。

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

2)最低能量原理：电子总是尽先占领能量最低的轨道。

电子根据近似能级图由低到高依次排布。

3)洪特规矩：在n和ι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:

↑ ↑ ↑

例

1.钴的价电子构型是3d74s2，钴原子外层轨道中未成对电子数是（ ）

A．1 ;

B. 2 ;

C. 3 ;

D. 4

答案：C

洪特规矩特例：当电子的分布处于全弥漫、半弥漫或全空时，比较稳定。

全弥漫: p6或d10或f14

半弥漫: p3或d5或f7

全空: p0或d0或f0

例

半满半弥漫比较稳定元素：24Cr、42Mo；

24Cr 1S22S22P63S23P63d54S1

全弥漫比较稳定稳定元素： 29Ｃu、47Ag、79Au

29Ｃu 1S22S22P63S23P63d104S1

(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:1s22s22p63s23p63d64S2 3d64s2 Fe3+:1s22s22p6 3s23p63d5 3s23p63d5

24Cr:1S22S22P63S23P63d54S1 3d54S1 Cr3＋：1S22S22P 3S23P63d3 3S23P63d3

29Ｃu:1S22S22P63S23P63d104S1 3d104S1 Ｃu2＋：1S22S22P6 3S23P63d9 3S23P63d9

例题

1、26号元素的价电子构型为（ ）

A、3d54s2，

B、3d64s2，

C、3d6，

D、4s2

答案：B

2、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、19

B、24

C、29

D、36答案：C

答案：C