无机化学
平衡常数KKa???Ka3??c?H?HA????O3??c?A??c?HA?c???c??c???简写为
?c?H?HA??O?c?HA?????c?A??,K?a?HA?称为弱酸HA的解离常数,弱酸解离常数的数
?值表明了酸的相对强弱。解离常数越大酸性越强,给出质子能力越强。Ka值受温度影
响但变化不大。
2、在一元弱碱的水溶液中存在反应:B?aq??H2O?l??BHKb???aq??OH??aq?,
?c?BH???c?OH??,K?B?????b?c?B???B?称为一元弱碱B的解离常数。
c?HA?c0?HA??100%,解离度越
3、解离度?的定义为解离的分子数与总分子数的比值,即????大Ka越大,PH越小。解离度与解离常数关系为??Ka?HA??c?。对碱同样适用。
第四节:缓冲溶液
1、 同离子效应:在弱酸或弱碱的溶液中,加入与这种酸或碱含相同离子的易溶强电解质,
使酸或碱的解离度降低。
2、 缓冲溶液:具有能够保持PH相对稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强碱而
显著改变PH的溶液。缓冲溶液通常由弱酸和他的共轭碱组成。缓冲溶液PH计算公式:
PH?pK?a?HA??㏒
cAc?HA???,pH??14.00?pK?b?A??㏒
?cAc?HA???
?第五节:酸碱指示剂 1、 当溶液中pH?pKpH?pKpH?pK?HIn??1即a?c?HIncIncIn??????10时,溶液呈现出HIn的颜色;当?110?HIn??1即a?c?HIn???时,溶液呈现In?的颜色;当
?HIn?即a?c?HIncIn?????1时,溶液呈现两者的混合颜色。
2、 指示剂的变色范围是pK?a?HIn??1,但是由于人的视觉对不同颜色的敏感度的差异实
际变色范围常常小于两个pH单位。
第六节:酸碱电子理论
1、 酸是任意可以接受电子对的分子或离子;酸是电子对的接受体,必须具有可以接受电子
对的空轨道。碱则是可以给出电子对的分子或离子;碱是电子的给予体,必须具有未共享的孤对电子。酸碱之间以共价键相结合,并不发生电子对转移。 第七节:配位化合物
2、 在配合物中Lewis酸被称为形成体(或中心离子),Lewis碱被称为配体。配合物的定义
是形成体与一定数目的配体以配位键按一定的空间构型结合形成离子或分子。这些离子或分子被称为配位个体。形成体通常是金属离子或原子,也有少数是非金属元素(B,P,H)。通常作为配体的是非金属的阴离子或分子。
4、 在配体中,与形成体成键的原子叫做配位原子;配位原子具有孤对电子。常见的配位原
子有F,Cl,Br,I,S,N,C等。配体中只有一个配位原子的称为单齿配体,有两个或两个以上配位原子的称为多齿配体。在配位个体中,与形成体成键的配位原子个数叫作配位数。常见多齿配体有:
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5、 配合物的化学式:配合物的化学式中首先应先列出配位个体中形成体的元素符号,在列
出阴离子和中性分子配体,,将整个配离子或分子的化学式括在方括号中。
6、 配合物的命名:命名时,不同配体之间用·隔开。在最后一个配体名称后缀以“合”字。
⑴含配阴离子的配合物的命名遵照无机盐命名原则。例如?Cu?NH3?4?SO4为硫酸四氨
合铜?Pt?NH3?6?Cl4为氯化六氨合铂。
?6?为六氰合铁酸钾
⑵含配阴离子的配合物,内外层间缀以“酸”字。例如K4?Fe?CN⑶配体的次序:
① 含有多种无机配体时,通常先列出阴离子名称,后列出中性粒子名称。例如
K?PtCl3NH3?为三氯·氨合铂酸钾
② 配体同是中性分子或同是阴离子时,按配位原子元素符号的英文字母顺序排
列,例如?Co?NH3?5H2O?Cl3氯化五氨·水合钴。 ③ 若配位原子相同,将含原子数较少的配体排在前面,较多原子数的配体排在后
面;若配位原子相同且配体中含有的与子数目也相同,则按结构中与配位原子相连的非配位原子元素符号的英文字母顺序排列。例如?PtNH2NO2?NH3?2?为氨基·硝基·二氨合铂
④ 配体中既有无机配体又有有机配体,则无机配体排在前面有机配体排在后面。
例如K?PtCl3?C2H4??为三氯·乙烯合铂酸钾。
7、 简单配合物:配合物分子或离子只有一个中心离子,每个配体只有一个配位原子与中心
离子成键。
螯合物:在螯合物分子或离子中,其配体为多齿配体,配体与中心离子成键,形成环状结构。
多核配合物:多核配合物分子或离子含有两个或两个以上的中心离子,中心离子间常以配体相连。
羰合物:某些d区元素以CO为配体形成的配合物称为羰合物。
烯烃配合物:某些d区元素以不饱和烃为配体形成的配合物称为烯烃配合物。 第八节:配位反应与配位平衡 1、?Ag?NH3?2??aq???Ag??aq??2NH3?aq?;Kd???c?Ag???c?NH???2?c?Ag?NH?3?2???3,Kd是配合物
?的解离常数,又称为配合物的解离常数或不稳定常数。Kd越大,配合物越不稳定。 2、Ag??aq??2NH3?aq???Ag?NH3?2??aq?;K?f??????32?c?Ag????c?NH3??2?c?Ag?NH,Kf是配合物
?生成常数,又称为稳定常数或累积稳定常数。
3、一般来说配合物的逐级稳定常数随着配位数的增加而减少。 4、以N,O,F等电负性大(吸引电子能力强),半径小,难被氧化(不易失去电子),不易变
形(难被极化)的原子为配位原子的碱成为硬碱。反之则为软碱,介于二者之间的为交
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界碱。
5、硬酸多是电荷数较多,半径较小,外层电子被原子核束缚得较紧而不易变形(极化率较
小)的阳离子。反之则为软酸,介于两者之间的为交界酸。 6、常见的酸和碱分类如下: 硬酸 酸 H?,Li?,Na?,K?,Be,Mg,Ca,Sr,MnScLaAsZr3?3?3?4??2?3?3????软酸 CuCd2??交界酸 ,Ag,Au,Tl,Hg2??????,Fe2?2?3?,Co,Pb2?2?,Ni,Cu,Sn2??2?3?,,,Pd,Pt2?,Hg2?, ZnBi,Sb,Al,In3?3?,,,CH3Hg,I2,Br2,,B?CH3?3,SO2,?3 ,Ga,Co,Si,Sn金属原子? NO,C6H5,GaH?,Fe3?4?4?,Ti,34?,BF3Al?CH?软碱 交界碱 ?? 硬碱 碱 HO,OH2CH3COO3?2?3??,F,?S2?,R2S,I,SCN2?3,C6H5NH2,N3,Br,??S2O?,CN?,CO,? NO,SO?22?3 ,N2PO4,SO4,Cl,CO,ClO?42? C2H4,C6H6,H,R?,NO,?3ROH,R2O,NH3,RNH2,N2H47、软硬酸碱原则:软亲软,硬亲硬
第六章:沉淀溶解平衡
第一节:溶解度和溶度积
1、溶解度:在一定温度下,达到溶解平衡时,一定量溶剂中含有的溶质质量。 2、常见无机化合物溶解性:
常见无机酸是可溶的,硅酸是难溶的;
氨、IA族氢氧化物,Ba?OH?2是可溶的;Sr?OH?2,Ca?OH?2 是微溶的;其余元素
的氢氧化物都是难溶的。
几乎所有的硝酸盐都是可溶的;BaNO3是微溶的。 大多数醋酸盐是可溶的;Be?Ac?2是难溶的。
大多数氯化物是可溶的;PbCl2是微溶的;AgCl,Hg2Cl2是难溶的。
,HrgBr 大多数溴化物,碘化物是可溶的;PbB是微溶的;22AgBr,Hg2Br2,AgI,Hg2I2,Pb2I,Hg2I是难溶的。
大多数硫酸盐是可溶的;CaSO4,Ag2SO4,HgSO4是微溶的;SrSO4,BaSO4,PbSO44是难溶的。
大多数硫化物是难溶的,第一主族,第二主族金属硫化物和?NH?2S 是可溶的。
多数碳酸盐,磷酸盐,亚硫酸盐是难溶的;第一主族(Li除外)和铵离子的这些盐是可
溶的。
多数氟化物是难溶的;第一主族(Li除外)金属氟化物,NH4F,AgF,BeF2是可溶的;
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SrF2,BaF2,PbF2是微溶的。
几乎所有的氯酸盐,高氯酸盐都是可溶的;KClO4是微溶的; 几乎所有的钠盐,钾盐均是
Na?Sb?OH?6?,NaAc?Zn?Ac?2?3UO3?Ac?2溶的;
?9H2O,K2Na?Co?NO2?6?是难溶的。
n?可
2、 对于一般沉淀反应来说:AnBm?s??nAm??aq??mBKsp?AnBm??cA??aq?,溶度积的通式是
??m????c?B??nn?m
3、 难溶电解质的溶度积常数的数值在稀释溶液中不受其他离子存在的影响,只取决于温
度。温度升高,多数难溶化合物的溶度积增大。
第二节:沉淀的生成和溶解
1、 同离子效应:在难溶电解质的饱和溶液中,加入含有相同离子的强电解质时,难溶电解
质的溶解度将降低。同离子效应使难溶电解质的溶解度降低。
2、 盐效应使难溶电解质溶解度增大。一般来说,若难溶电解质的溶度积很小时,盐效应的
影响很小,可忽略不计;若难溶电解质的溶度积较大,溶液中各种离子的总浓度也较大时,就应考虑盐效应的影响。 3、 金属硫化物的溶解平衡: MS?s??2H3O???aq??M2??aq??H2S?aq??2H2O?l?;Kspa??c?M???c?HS??, ??c?HO??2?2?23 Kspa称为在酸中的溶度积常数。 4、 某些难容硫化物的溶度积常数:
第七章:氧化还原反应 电化学基础
第一节:氧化还原反应基本概念
1、 有电子得失或转移的反应称为氧化还原反应。 2、 表示元素氧化态的数值称为氧化数又称氧化值。
⑴在单质中元素氧化值为零。
⑵在单原子离子中,元素氧化值等于离子所带电荷数。
⑶在大多数化合物中,氢的氧化值为+1,只有在金属氢化物中,氢的氧化值为-1。 ⑷通常在化合物中氧的氧化值为-2,但是在H2O2,Na2O2,BaO2等过氧化物中养的氧化值为-1,在氧的氟化物中,如OF2,O2F2中氧的氧化值为+2,+1。 ⑸在所有氟化物中氟的氧化值为-1。
⑹碱金属和碱土金属在化合物中氧化值分别为+1和+2。
⑺在中性分子中,各元素氧化值代数和为零。在多原子离子中,各元素氧化数代数和等于离子所带电荷数。 第二节:电化学电池
1、 电池图示:将发生氧化反应的负极写在左边,发生还原反应的正极写在右边;并按顺序
用化学式从左到右依次排列各个相的物质组成和状态;用单垂线“︱”表示相与相间的界面,用双折线“‖”表示盐桥。 2、 Faraday定律:
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⑴在电化学电池中,两极所产生或消耗的物质的物质的量与通过电池的电荷量成正比。 ⑵当给定的电荷量通过电池时,电极上所产生或消耗的物质的物质的量正比于物质的摩尔质量被对应于半反应每摩尔物质每摩尔物质所转移的电子数除的商。
对于半反应Bz??aq??ze??B?s?,根据Faraday定律,第一:电极上沉淀出或消耗掉的m?B?正比于通过电池的电荷量Q。Q越大m?B?越大。第二:当通过电池的电荷量Q一定时,m?B?正比于M?B?z,M?B?为B物质的摩尔质量。 3、 Faraday常量表示一摩尔电子所带的电
F?1.6021773?10?19荷
?1量,
C?6.022137?1023mol?1?9.648531?10C?mol4,F被称
为Faraday常量
4、 当原电池放电时,两极间的电势差将比该电池的最大电压要小。这是因为驱动电流通过
电池需要消耗能量或者称其为要做功,产生电流时,电池电压的降低正反映了电池内所消耗的这种能量;而且电流越大,电压降低越多。因此,只有电池中没有电流通过时,电池才具有最大电压又称其为开路电压。当通过原电池的电流趋近于零时,两电极间的最大电势差被称为原电池的电动势,用EMF表示。
?5、 当电池中各物质均处于标准状态时,测定的电动势被称为标准电动势,用EMF表示。
6、 可逆电池必须具备以下条件。第一:电极必须是可逆的,即当相反方向的电流通过电极
是,电极反应必然逆向进行;电流停止,反应也停止。第二:要求通过电极的电流无限小,电极反应在接近于电化学平衡的条件下进行。
?7、 电池反应的标准摩尔Gibbs函数变?rGm??zFE?MF。
第三节:电极电势
1、 原电池的电动势是构成原电池的两个电极间的最大电势差,即正极电势E???减去负极电
势E???等于电池的电动势:EMF?E????E???。
2、 电极电势的绝对值无法确定,常选取标准氢电极(简写为SHE)作为比较的基准,称其
为参比电极。参比电极中最常用的是甘汞电极。
3、 各电对的标准电极电势是以标准氢电极为参比电极并与各标准电极组成原电池时测得
的电动势。使待测半电池中各物质均处于标准状态下,将其与标准氢电极相连组成原电池,以电压表测定该电池的电动势并确定其正极和负极,进而可推算出待测半电池的标准电极电势。
4、 电极电势高的电对为正极,电极电势低的电对为负极。两电极的标准电极电势之差等于
原电池的标准电极电势。即EMF?E????E???. 5、 E?298K??EE?298K??E??????298K??0.0257Vzz㏑㏑
c?huanc?yang?, ??。 ??298K??O.O592Vc?huanc?yang6、 如果电对的氧化型生成难溶化合物(配合物),则电极电势变小;若还原型生成难溶化
合物(配合物),则电极电势变大;当还原型和氧化型同时生成难溶化合物(配合物),
若Ksp(Kf)(氧化型) 1、 某电对的E?越大,其氧化型的得电子能力(氧化性)越强,还原型失电子能力(还原 性)越弱;反之电对的E?越小,其氧化型的得电子能力(氧化性)越弱,还原型失电子能力(还原性)越强。 2、 ?rGm??zFE,㏑K? 0.0592V0.0257V3、 元素电势图:当某种元素形成三种或三种以上氧化值的氧化物时,这些物种可以组成多 种不同的电对,各电对的标准电极电势可用图的形式表示出来,这种图叫做元素电势图。 MF??????,㏒K??zEMF??zEMF?10