无机化学讲义
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无机化学完整教学材料讲稿引言无机化学是化学的重要分支之一,研究的是无机物质的组成、结构、性质和反应。
本教学材料讲稿将为您介绍无机化学的基本概念、分类和一些重要的化学反应。
无机化学基本概念1. 元素:无机化学研究的对象是化学元素,无机物质由元素组成。
元素:无机化学研究的对象是化学元素,无机物质由元素组成。
2. 化合物:由两种或更多种元素以一定的元素比例结合而成的物质称为化合物。
化合物:由两种或更多种元素以一定的元素比例结合而成的物质称为化合物。
3. 离子:在无机化合物中,元素可以以正离子或负离子的形式存在。
离子:在无机化合物中,元素可以以正离子或负离子的形式存在。
4. 配位化合物:由一个中心金属离子与周围配体形成的化合物。
配位化合物:由一个中心金属离子与周围配体形成的化合物。
无机化学分类1. 无机酸和无机碱:根据化合物的性质,可以将其分为有酸性的无机化合物(无机酸)和有碱性的无机化合物(无机碱)。
无机酸和无机碱:根据化合物的性质,可以将其分为有酸性的无机化合物(无机酸)和有碱性的无机化合物(无机碱)。
2. 无机气体:包括氮气、氧气、氢气等无机物质,具有特定的物理性质和化学性质。
无机气体:包括氮气、氧气、氢气等无机物质,具有特定的物理性质和化学性质。
3. 无机盐:包括氯化钠、硫酸铜等无机物质,通常是由金属离子和非金属离子组成的化合物。
无机盐:包括氯化钠、硫酸铜等无机物质,通常是由金属离子和非金属离子组成的化合物。
无机化学重要反应1. 酸碱中和反应:酸和碱反应产生盐和水的反应,是无机化学中常见的反应类型。
酸碱中和反应:酸和碱反应产生盐和水的反应,是无机化学中常见的反应类型。
2. 氧化还原反应:电子的转移导致物质的氧化和还原,是无机化学中重要的反应类型。
氧化还原反应:电子的转移导致物质的氧化和还原,是无机化学中重要的反应类型。
3. 沉淀反应:两种溶液混合后,形成不溶性沉淀物的反应。
沉淀反应:两种溶液混合后,形成不溶性沉淀物的反应。
实验一无机纸上色谱一、实验目的1. 掌握纸上色谱的分离原理和操作技术。
2. 掌握如何确定不同组分的比移值(R f)。
3. 掌握Cu2+,Fe3+,Co2+,Ni2+四种离子的纸上色谱分离及鉴定。
二、实验原理无机纸上色谱是以滤纸作为载体的层析分离法。
滤纸的主要成分是一种极性纤维素,能吸附占本身质量20%的水分,这部分水保持固定,称为为固定相,与水不相容的有机溶剂作为流动相,又称展开剂。
常用的展开剂通常是由有机溶剂、酸和水混合配成的。
当流动相在纸上展开时,物质就在水和有机溶剂之间反复分配,并达到分配平衡,由于个组分的分配系数不同而移动速度不同,分配系数大的移动速度快,移动的距离大;分配系数小的移动速度慢,移动的距离小,从而使各不相同的组分得以分离。
在无机纸上色谱层析分离过程中,各组分在纸上移动的距离通常用比移值(R f)来表示:原点到斑点中心的距离R f=————————————原点到溶剂前沿的距离比移值的示意图如图10-1所示,图中A物质的R f=a/c,B物质的R f=b/c。
图10-1 比移值R f示意图A-A组分点样点;B-B组分点样点;a-A组分斑点中心至原点的距离;b-B组分斑点中心至原点的距离;c-溶剂前沿至原点的距离在一定条件下,无论层析时间多长,前沿上升,斑点也跟着上升,但他们的比值不变。
对于某组分,在一定层析条件下,R f有确定的数值。
因此可以根据比移值R f进行定性分析。
R f值最小为0,即斑点在原地不动;最大值为1,即该组分随溶剂扩展到前沿。
从各组分R f值之间相差大小可以判断能否分离。
R f值相差越大,分离效果越好,一般情况下,R f值相差0.02即可以相互分离。
本实验用纸上色谱法分离与鉴定溶液中的Cu2+,Fe3+,Co2+,Ni2+。
三、实验用品仪器:广口瓶(500mL)2个,镊子,点滴板,搪瓷盘(30cm×50cm),喷雾器,小刷子。
药品:HCl(浓),FeCl3(1mol/L), CoCl2(1mol/L), NiCl2(1mol/L), CuCl2(1mol/L), K4[Fe(CN)6] (0.1mol/L), K3[Fe(CN)6] (0.1mol/L)。
无机化学讲义(3)n、p一定时即为Clarles定律:V1V2 ?T1T2(4)T、p一定时即为Avogadro定律:n1V1 在同温同压下同体积气体含有相同数目的分子。
?n2V21.1.2、理想气体状态方程式的应用根据pV = nRT可以确定气体所处的状态或状态变化。
(1) 计算p ,V ,T ,n 四个物理量之一pV = nRT 用于温度不太低,压力不太高的真实气体。
(2) 气体摩尔质量、分子量的计算,并由此推断其分子式pV = nRT n = m/M pV = mRT/M M?(3) 气体密度的计算mRT (gmol-1)PVm VpM RTM?mRT ??PV?RTM? ??P理想气体与实际气体之间的偏差可以应用半经验性的VanderWaals方程来修正:n2(P?a2)(V?nb)?nRTV§1-2 气体混合物1.2.1、分压定律理想气体混合物:当几种不同的气体在同一容器中混合时,相互间不发生化学反应,分子本身的体积和它们相互间的作用力都可以忽略不计,这就是理想气体的混合物。
组分气体:理想气体混合物中每一种气体叫做组分体。
例如:空气中,N2 O2 Ar CO2 H2O….每一种气体都为该体系中的一个组分气体,分压:在相同温度下,组分气体B占有与混合气体相同体积时所产生的压力,叫做组分气体B~11~的分压。
Dalton分压定律:混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。
p = p 1 +p 2 +… 或p =∑pB pB?分压的求解nBRT VpB?nBRTnnRT p? pB?Bp?xBPVVnxB气体的物质的量分数,又称为摩尔分数。
Dalton分压定律是处理混合气体的基本定律,也是处理与气体反应有关的化学平衡、反应速率等问题中经常应用的重要公式。
1.2.2、分压定律的应用例题:1-3、在潜水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气混合气体(氮气在血液中溶解度较大,易导致潜水员患上气栓病,所以以氦气代替氮气)。
无机化学全套精品教案讲稿无机化学全套精品讲义~1~~2~目录第一章气体...............................................................1 §1.1理想气体状态方程式 (1)1.1.1、理想气体状态方程式1.1.2、理想气体状态方程式的应用§1-2 气体混合物 (2)1.2.1、分压定律1.2.2、分压定律的应用第二章热化学............................................................5 §2.1 热力学的术语和基本概念 (5)1.2.2、分压定律的应用2 .1.2、状态和状态函数2.1.3、过程2.1.4、相2.1.5、化学反应计量式和反应进度§2.2 热力学第一定律 (7)2. 2.1 热和功2.2.2、热力学能2.2.3、力学第一定律§2.3 化学反应的热效应 (9)2.3.1 定容反应热2.3.2 恒压反应热2.3.3 m r m r U H ??和2.3.4、热化学方程式2.3.5、标准摩尔生成焓2.3.6、标准摩尔燃烧热[△C H Θm (B.相态.T)]§2.4 Hess 定律 (12)§2.5 反应热的求算 (12)2.5.1、由标准摩尔生成焓计算反应热2.5.2、由标准摩尔燃烧焓计算△r H m(T)第三章化学动力学基础 (15)§3.1 化学反应速率的概念 (15)3.1、1 平均速率和瞬时速率3.1、2 定容反应的反应速率§3.2、浓度对反应速率的影响——速率方程 (17)3.2、1、化学反应速率方程3.2、2、反应级数的确定—初始速率法3.2、3、浓度与时间的定量关系§3.3 温度对反应速率的影响-Arrhenius方程式 (20)3.3、1、Arrhenius 公式3.3、2、Arrhenius 方程的应用:§3.4 反应速率理论简介 (22)3.4.1、分子碰撞理论3.4.2、过渡状态理论(活化配合物理论)§3.5 催化剂与催化作用 (23)3.5.1、、催化剂和催化作用的基本特征3.5.2、催化作用的特点第四章化学平衡熵和Gibss函数 (26)§4.1 标准平衡常数 (26)4.1.1、化学平衡的基本特征4.1.2、标准平衡常数——热力学平衡常数4.1.3、标准平衡常数的实验确定§4.2 标准平衡常数的应用 (29)4.2.1、判断反应程度4.2.2、预测反应方向§4.3 化学平衡的移动 (30)4.3.1、浓度对化学平衡的影响~3~4.3.2、压力对化学平衡的影响4.3.3、温度对化学平衡的影响§4.4 自发变化和熵 (33)4.4.1、焓和自发变化4.4.2、熵4.4.3、热力学第三定律和标准熵4.4.4、化学反应熵变和热力学第二定律§4 .5 Gibbs函数 (37)4.5.1、吉布斯函数[变]判据4.5.2、标准摩尔生成Gibbs函数4.5.3、Gibbs函数与化学平衡第五章酸碱平衡 (42)§5.1 酸碱质子理论 (42)§5.2 水的解离平衡和溶液的pH (44) 5.2.1 水的解离平衡5.2.2 溶液的PH§5.3 弱酸、弱碱的解离平衡 (47)5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡5.3.2、多元弱酸的解离平衡§5.4 同离子效应和缓冲溶液 (54)5.4.1 同离子效应5.4.2 缓冲溶液§5.5 酸碱指示剂 (57)§5.6 酸碱电子理论与配合物概述 (58) §5.7 配位化合物 (59)5.7.1 配合物的组成和命名5.7.2 §5、8 配位反应与配位平衡 (61)第六章沉淀溶解平衡 (63)§6、1 溶解度和溶度积 (63)~4~6、1、1、溶解度6、1、2、溶度积6、1、3、溶度积和溶解度之间的关系§6、2 沉淀的生成和溶解 (67)6、2、1、溶度积规则6、2、2、同离子效应和盐效应6、2、3、沉淀-溶解平衡的移动§6、3 两种沉淀之间的平衡 (72)6、3、1、沉淀的转化6、3、2、分步沉淀第七章氧化还原反应电化学基础 (75)§7.1 氧化还原反应的基本概念 (75)7、1、1、氧化数(值、态)7、1、2、氧化还原反应方程式的配平—离子-电子法7、1、3、反应的特殊类型§7、2 电化学电池 (79)7、2、1、原电池的组成7、2、2、电池的电动势§7.3电极电势 (83)7、3、1、电极电势的产生7、3、2、标准氢电极和甘汞电极7、3、3、标准电极电势7、3、4、影响电极电势的因素-能斯特(Nernst)方程§7、4 电极电势的应用 (88)7、4、1、判断氧化剂和还原剂的强弱7、4、2、判断氧化还原反应自发进行的方向7、4、3、求氧化还原反应的平衡常数7、4、4、元素电势图第八章原子结构与元素周期系 (95)~5~§8、1 核外电子运动状态 (95)8、1、1、核外电子运动的量子化特性—氢原子光谱和Bohr理论8、1、2、核外电子运动的波粒二象性8、1、3、核外电子运动状态的描述8、1、4、多电子原子轨道能级§8、2 原子核外电子的排布与元素周期律 (100)8、2 、1、基态原子的核外电子排布规律8、2、2、核外电子分布与元素的周期律8、2、3周期元素分区§8、3 元素性质的周期性 (104)8、3、1、原子半径8、3、2、电离能8、3、3、亲合能8、3、4、电负性第九章分子结构 (108)§9、1 价键理论 (108)9、2、1共价键本质9、2、2、价键理论的基本要点与共价键的特点9、2、3、共价键的键型§9、2、杂化轨道理论 (110)9、3、1、杂化轨道的概念9、3、2、s-p型杂化与分子构型§9、3 价层电子对互斥理论 (113)9、4、1、价层电子对互斥理论的要点9、4、2、推断分子或离子的空间构型的具体步骤如下:§9、4 分子轨道理论 (114)9、5、1、分子轨道理论的要点9、5、2、分子轨道能级图及其应用§9、5 键参数 (116)~6~9、5、2、键长第十章固体结构 (118)§10、1 晶体类型 (118)10、1、1、晶体的特征与内部结构10、1、2、晶体的基本类型§10、2 离子晶体 (122)10、2、1、离子键理论10、2、2、离子晶体的稳定性-晶格能U 10、2、3、离子的极化作用和变形性§10、3 分子晶体 (127)10、3、1、分子的极性10、3、2、分子间的吸引作用10、3、3、氢键第十一章配合物结构 (133)§11、1 配合物的空间构型和磁性 (133) 11、1、1、配合物的空间构型11、1、2、配合物的异构现象11、1、3、配合物的磁性§11、2 配合物的价键理论 (135)第12 章 s区金属(ⅠA、ⅡA) (138) §12、1s区元素的通性 (139)§12、2 s区元素的单质 (140)12、2、1、单质的物理性质和化学性质12、2、2 单质的存在与单质的制备:§12、3 s 区元素的化合物 (142)12、3、1、氢化物12、3、2、氧化物12、3、3、氢氧化物~7~§12.4 对角线规则 (147)第十三章 P区元素(一) (151)§13、1 P 区元素概述 (151)§13、2 P区元素单质化合物性质递变规律 (152) 13、2、1、P区元素的单质13、2、2、P区元素的氢化物13、2、3、P区元素的氧化物及其水合物13、2、4、P区元素化合物的氧化还原性13、2、5、P区元素含氧酸盐的溶解性和热稳定性§13、3 卤素 (156)13、3、1卤族概述13、3、2、卤素单质13、3、3、卤化氢和氢卤酸13、3、4、卤素的含氧酸及其盐第十四章 P区元素(二) (167)§14、1 氧族元素 (167)14、1、1 氧族元素概述14、1、2、氧及其化合物14、1、3、硫及其化合物§14、2 氮族元素 (180)14、2、1 元素的基本性质14、2、2氮及其化合物14、2、3、磷及其化合物第15章 P区元素元素(三) (192)§15、1 碳族元素 (192)15、1、1、碳族元素概述15、1、2、碳族元素的单质及其化合物15、1、3、硅及其化合物§15.2硼族元素 (199)15、2、1、硼族元素概述15.2.2、硼及其化合物第16章 d 区金属(一) (203)§16.1 d区元素概述 (203)16、1、1、d 区元素的原子半径和电离能16、1、2、d 区元素的物理性质16.1.3、d区元素的化学性质16、1、4、d 区元素的氧化态16、1、5、d 区元素离子的颜色§16.2 铬 (206)16、2、1、铬的单质16、2、2、铬的重要化合物§16.3 锰 (211)16、3、1 锰的单质16、3、2 锰的重要化合物§16.4 铁 (215)16.4、1、铁的单质16、4、2 、铁的化合物第十七章d区元素(二) (220)§17、1 铜族元素 (220)17、1、1、铜族元素的通性17、1、2、铜及其化合物17、1、3、银及其化合物§17、2 锌族元素 (225)17、2、1、锌族元素的通性17、2、2、锌及其化合物17、3、3、汞及其化合物~9~第一章气体在自然界,物质通常以气、液、固三种状态存在。
Inorganic Chemical Teaching Materials 小组成员:林梅莹、黄旋燕、李淑妍、赖家雄、张锦捷Chapter ⅠInorganic Chemical Terms(无机化学术语)Part 1 periodic table (周期表)这是一个元素周期表,最下边的这两行第一个是Lanthanide Series (镧系),第二个是Actinide Series (钶系)。
The periodic table groups the elements in order of increasing atomic(原子)number in such a way that elements with simialr properties (性质)fall near each other.元素周期表是按照原子数的增加把性质相似的元素排列在一起的。
As the atomic number increases ,the number of electrons(电子)in eachatom also increases.当元素的原子数增加时,每个原子里的电子数也会随之增加。
The elements in a single vertical(垂直)column(纵行)in the periodic table are referred to as members of a group or family.(族)A horizontal(水平)row in the periodic table is called a period.(周期)我们会把元素周期表里的一个垂直纵行叫做族,而水平行的叫周期。
同一个族或者是同一个周期的元素都有相似的性质。
The periodic table have 18 groups and 7 periods.元素同期表还可以分为五个区,有S区、P区、ds区、d区和f区。
而S区和P 区的元素叫做代表元素。
Representative(代表)elements ---s and p sublevels代表元素包括有ⅠA族的碱金属元素,ⅡA族的碱土金属元素,ⅥA族的氧族元素和ⅦA族的卤族元素。
Transition(过渡)elements---d and f sublevelsd区和f区的元素就叫做过渡元素。
注解:periodic table (元素周期表) main elements 主族元素alkaline metal 碱金属 alkaline earth metal 碱土金属congener 同族元素 nonmetal 非金属halogen 卤素 transition metal 过渡金属元素atomic number 原子序数 atomic weight 原子量nucleon 核子 atomic radius 原子半径nuclide 核素 isotope 同位素excited state 激发态 ground state 基态orbital 轨道 shell电子层 subshell 亚电子层atom 原子 element 元素 ion 离子anion 阴离子 cation 阳离子 electron 电子neutral 中性的 proton 质子 atomic nucleus 原子核Part 2 chemical bond(化学键)The forces that hold atoms together in compounds are called chemical bond .化学键的定义是能够把化合物里的原子聚在一起的那个力量就是化学键。
Valence(价)electrons are the electrons that are available to take part in chemical bonding .我们把有参与形成化学键的电子叫做价电子。
我们用以下的一个图表来表示化学键所包括的键类型。
化学键包括了共价键、离子键和金属键。
Covalent bonds consist of pairs of electrons shared between two atoms. 共价键是因为两个原子间共用电子对而形成的。
Ionic bonds are the attraction between positive and negative ions. 而离子键是由正负离子间的吸引力而形成的。
Metallic bonds are the attraction between positive metal ions and surrounding,freely mobile electrons.金属键是由金属离子与它周围自由移动的电子所形成的。
以下我们从几个方面对共价键、离子键和金属键来作一个对比。
注解:valence (化合)价 lone pair 孤电子对chemical bond 化学键 Covalent bond 共价键Ionic Bond 离子键 Metallic Bond 金属键hydrogen bond 氢键 free radical 自由基ionization energy 电离能 valence shell 价电子层lone pair 孤电子对 polar bond 极性键bond energy 键能 bond length 键长antibonding orbital 反键轨道 ionic compound 离子化合物polar bond 极性键 polar molecule 极性分子van der Waals force 范德华力 Lattice 晶格perfect crystal 完美晶体Part 3 Oxidation—Reduction(氧化还原)Oxidation(氧化)is the removal of electrons from. Reduction(还原 is the addition of electrons to an atom. 简单来说,氧化就是失去电子,而还原就是得到电子。
If a chemical causes another substance to be oxidized, we call it the oxidizing agent.(reducing agent )如果一种物质能能氧化(还原)另一种物质,那么前一种物质是氧化剂(还原剂)。
*e.g. in the reaction between iron(铁) and copper(Ⅱ)sulfate(硫酸铜)solution:Fe + CuSO4 → FeSO4 + CuThe ionic(离子)equation for this reaction is:(离子方程式)Fe + Cu2+→ Fe2+ + CuHere,Fe loses electrons,Fe is the reducing agent.copper ion gains electrons, copper ion is the oxidizing agent.Fe失去电子,充当一个还原剂。
而Cu2+得到电子,充当氧化剂。
这是一个氧化还原的反应图:Oxidation NumbersA number assigned to each atom to help keep track of the electronsduring a redox(氧化还原)-reaction. (oxidation state )在氧化还原反应中分配给每个原子以保持电子轨道的一个数我们叫氧化数。
氧化态和氧化数的概念是一样的。
确定氧化数我们是有以下的规则:1)The oxidation numbers of free element is zero.单质的氧化数是为零。
2)For a monoatomic(单原子)ion: O.N. = ion charge.一个单原子离子的O.N.=它的电荷数3)The sum of the oxidation numbers in a neutral(中性) compound is zero.中性化合物的O.N为零。
e.g. H2O: 2(+1) + (-2) = 0注解:anode 阳极、正极Strong electrolyte 强电解质weak electrolyte 弱电解质cathode 阴极electrolysis cell 电解池electrolysis 电解oxidation 氧化reduction 还原oxidizing agent 氧化剂reducing agent 还原剂oxidation number 氧化数potential difference 电势差salt bridge 盐桥voltaic cell 原电池coordination number 配位数ligand 配体Part 4 Acid-Base Equilibria(酸碱平衡)The Lewis Theory of acids and bases(路易斯酸碱理论)A lewis base is a molecule(分子)or ion(电子)that can donation an electron pairsA lewis acid is a molecule or ion that can accept one or more electron pairs路易斯酸碱理论里所定义的碱是可以捐出电子对的分子或离子。
相反,可以接受电子对的是路易斯酸。
e.g.the BF3 is acting as the Lewis acid by accepting the nitrogen's(氮)lone pair of electrons.BF3充当一个路易斯酸,和NH3反应,接受NH3的孤对电子。
Acid-base ReactionWhen an acid and a base are placed together, they react to neutralize the acid and base properties, producing a salt. The H+cation of the acid combines with the OH- anion of the base to form water .e.g.当一种酸和一种碱反应时,会生成一种新盐,而酸电离出的H+和碱所电离出的OH-会生成HO。
2Part 5 pH:PH的计算公式是PH=-log[H+]=-log[OH-]The pH scale ranges from 0 to 14.PH=7 Neutral solution (中性溶液)PH<7 Acidic solution (酸性溶液)PH>7 Basic solution (碱性溶液)这是一个PH表格,表格中标出了部分物质的PH范围。