普通化学物质结构基础

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普通化学教案物质结构基础

表面吸附与反应
表面吸附的概念：物质在固体表面上的聚
集现象。
表面吸附的原理：由于表面分子的作用力与内部不同，导致气体分子在表面上的聚
集。
表面吸附的分类：物理吸附和化学吸附。
表面反应的定义：在表面吸附的基础上，表面上的分子与其他分子或离子发生化学
反应。
界面现象与性质
润湿现象：液体在固体表面铺展的现象
相变：晶体在不同温度和压力条件下发生结构转变的现象
晶体缺陷对相变的影响：缺陷可以促进或抑制相变的发生
相变在晶体缺陷中的应用：通过控制晶体缺陷来调控材料的性能和功能
晶体结构与物理性质
晶体结构决定物质的物理性质，如硬度、熔点、导电性等。
不同晶体结构对物理性质的影响不同，如金属晶体具有良好的导电性和延展性。
溶液中的化学反应动力学
反应速率常数：描述化学反应快慢的物理量
活化能：反应进行所需的最低能量
反应机理：化学反应的步骤和过程的描述
催化剂：降低反应活化能，加速反应进程的物质
溶液中的相变与热力学
相变：溶液中物质状态的变化，如溶解、结晶等
热力学基本概念：如熵、焓、自由能等在溶液结构中的意义
振动与转动的能量：较低，常温下即可发生。
振动与转动的光谱特征：可通过红外光谱和拉曼光谱进行检测和研究。
分子的极性
影响因素：元素的电负性、键的极性、分子构型等
定义：分子中正负电荷中心不重合，导致分子表现出极性
极性分类：永久极性、诱导极性、取向极性
物理性质：溶解度、熔点、沸点等
分子光谱与分子能级
THANK YOU
汇报人：XX
表面张力：液体表面抵抗变形的能力

普通化学第一章

若体系向环境做功，W 0
功和热都与途径有关，不是状态函数
功的分类体积功由于体系体积变化而与环境交换的能量，称为体积功。体系做功： W = －p外· ΔV 非体积功
体积功外的所有其他形式的功称为非体积功。如电功、表面功等。
1. 体系和环境
敞开、封闭、孤立
2. 状态和状态函数
1.1.5 热和功
1. 热定义: 体系与环境之间因温差而传递的能量称为热，以符号Q表示。单位: J 或 kJ 规定：若体系吸热，Q 0 若体系放热，Q 0
2. 功定义: 除热之外，在体系和环境之间被传递的其它能量，称为功，以符号W表示。单位: J 或 kJ 规定：
若环境向体系做功，W 0
状态函数的特征
体系状态一定，状态函数值一定体系状态变化时，状态函数值的变化只与体系的始态和终态有关，而与变化途径无关循环过程状态函数的变化值为零
动画来源：
绍兴文理学院
无机及分析化学
1.1.3 过程和途径
体系的状态由于外界条件的改变会发生变化，这种状态变化称为过程。变化过程可以采取多种不同的具体形式，我们把实现过程的每一种具体的形式称为途径。
状态函数特征
5组基本概念
3. 过程和途径
恒温、恒压、恒容、绝热
4. 热力学能U
状态函数、具有加和性、绝对值不可测
5. 热和功
过程函数，正负号规定，体积功
1.1 热力学基本概念
1.2 化学反应的能量守恒与反应热效应
1.2.1 热力学第一定律
1.3 化学反应热效应的理论计算 1.2.2 热化学方程式与盖斯定律
1.1.1 体系和环境
1.2 化学反应的能量守恒与反应热效应 1.1.2 状态和状态函数

普通化学答案

第五章物质结构基础课后部分习题答案8.写出下列各种离子的外层电子分布式，并指出它们各属于何种外层电子构型。

2+2+2++2-2+4+12.试写出下列各化合物分子的空间构型，成键时中心原子的杂化轨道类型分子的电偶极矩。

（1）SiH4正四面体 SP 3μ=0（1）H2S V字型不等性SP 3 μ≠0（3）BCl3平面三角形 SP 2μ=0（4）BaCl2 直线 SP μ=0（5）PH3 三角锥不等性SP 3 μ≠014.下列各物质的分子之间，分别存在何种类型的作用力？（1）H2 色散力（2）SiH4 色散力（3）CH3COOH 色散力+诱导力+取向力+氢键（4）CCl4 色散力（5）HCHO 色散力+诱导力+取向力18.判断下列各组物质熔点的高低，并解释说明（1）SiF4<SiCl4<SiBr4<SiI4因为晶体中分子量增大，色散力增大，所以沸点升高。

（2）PI3>PBr3>PCl3>PF3道理同上。

19.试判断下列各种物质各属何种晶体类型以及格点上微粒间的作用力，写出熔点由高到低的顺序。

（1）KI (2)SiC (3)HI (4)BaO练习题一、选择题1、下列有关电子运动状态的描述，正确的是：（）A. s电子绕核作圆周运动B. 原子中电子的运动状态可以用四个量子数确定C. p 电子绕核走“8”字D. 电子在固定的轨道上不停地自旋 2、核外电子运动的特征是：（）A. 绕核高速旋转B. 具有无穷大的动能C. 有确定的运转轨道D. 具有波粒二象性 3、近代原子结构理论中的原子轨道是指：（）A. 电子绕核运动的轨迹B. 波函的平方2||ψ C. 电子云 D. 波函数ψ4、主量子数为3的电子层中：（）A. 只有s 和p 轨道B. 只有s 、p 和d 轨道C. 只有s 轨道D. 有s 、p 、d 和f 轨道 5、下列各组量子数取值合理的是：（）A. n=2 l =1 m=0 m s =0B. n=7 l =1 m=0 m s =+21C. n=3 l =3 m=2 m s =－21 D. n=3 l =2 m=3 m s =－21 6、钠原子1s 轨道能级E 1s,Na 与氢原子1s 轨道能级E 1s,H 的相对高低为：（）A. E 1s,Na =E 1s,HB. E 1s,Na ＜E 1s,HC. E 1s,Na ＞E 1s,HD. 无法比较 7、下列用量子数描述的、可以容纳电子数最多的电子亚层是：（）A. n=2,l =1B. n=3,l =2C. n=4,l =3D. n=5,l =0 8、决定多电子原子系统原子轨道能级大小的量子数是：（）A. n 和mB. l 和mC. n 和m sD. n 和l 9、屏蔽效应所起作用是：（）A. 对核电荷的增强作用B. 对核电荷的抵消作用C. 正负离子间的吸引作用D. 电子层的排斥作用二、填空题1、波函数ψ是描述数学函数式，它和是同义词，|ψ|2的物理意义是，电子云是的形象化表示。

普通化学大一必考知识点

普通化学大一必考知识点化学作为一门自然科学，既关注物质的构成和性质，又探讨物质之间的相互作用和变化规律。

作为大一化学课程的学习者，掌握一些基础的知识点是必要的。

下面将讨论一些普通化学大一必考的知识点。

1. 元素和化合物- 元素是构成物质的基本单位，由具有相同原子数的原子组成。

有一些常见元素如氢、氧、碳等。

- 化合物是由不同元素的原子通过化学键结合而成的物质。

例如，水是由氢和氧原子组成的。

2. 原子结构- 原子是最小的化学单位，由质子、中子和电子组成。

质子带有正电荷，中子带有中性，电子带有负电荷。

- 原子核位于原子的中心，电子则绕原子核运动。

3. 周期表和元素分类- 周期表是按照元素的原子序数排列的表格，可以显示元素的各种性质。

- 元素可以根据化学性质和物理性质进行分类，常见分类包括金属、非金属、半金属等。

4. 化学键和分子- 化学键是原子之间的相互作用力，常见的包括共价键、离子键和金属键。

- 分子是由原子通过化学键结合而成的粒子。

5. 反应速率和化学平衡- 反应速率是反应物消耗或生成物形成的速度。

影响反应速率的因素包括浓度、温度和催化剂等。

- 化学平衡是指反应物和生成物浓度达到一定比例的状态，符合化学平衡定律。

6. 酸碱中和反应- 酸是指能够产生H+离子的物质，碱是指能够产生OH-离子的物质。

酸碱反应是指酸和碱反应形成盐和水的化学反应。

- 酸碱中和反应是酸碱反应的一种特殊形式，反应产物是水和相应的盐。

7. 氧化还原反应- 氧化还原反应是指物质中的电子的转移。

氧化是指物质失去电子，还原是指物质获得电子。

- 氧化还原反应常见的应用包括腐蚀、电池和火焰等。

8. 化学方程式和摩尔- 化学方程式用符号和式子表示化学反应。

反应物在方程式的左侧，生成物在右侧。

- 摩尔是物质的计量单位，表示物质的质量以及化学反应中的比例关系。

9. 溶液和溶解度- 溶液是由溶质和溶剂组成的均匀混合物，溶剂是溶解其他物质的介质。

- 溶解度是指在特定温度下溶质在溶剂中的最大溶解量。

化学初步认识物质的组成

化学初步认识物质的组成物质是我们身边的一切，无论是固体、液体还是气体，都由不同的化学元素组成。

化学是研究物质的组成、性质和变化的科学，通过初步认识物质的组成，我们可以更好地理解这个世界。

本文将从原子和分子的角度，探索物质的组成。

一、原子的基本结构我们知道，一切物质都是由原子构成的。

原子是物质的基本单位，其结构由子结构组成。

原子核是原子的中心部分，由质子和中子构成。

质子带正电荷，中子不带电，它们一起组成原子的核心。

在原子核外围，环绕着电子，它们带有负电荷。

原子的质量主要集中在原子核中，电子的质量相对较小，而占据较大的体积。

二、元素和化合物元素是由具有相同原子序数（即原子核中质子的数量）的原子组成的物质。

目前已知的元素有118个，它们在元素周期表中有着特定的位置。

元素通过原子的核质子数量的不同而区分，如氢、氧、铁等。

化合物是由两种或两种以上不同元素的原子以一定比例结合而成的物质。

化合物具有独特的化学和物理性质，不同于构成它的各种元素。

例如，水分子（H2O）由两个氢原子和一个氧原子组成。

元素和化合物的形成和分解都会伴随着能量的变化。

三、分子和离子分子是由两个或两个以上原子以共价键相结合而成的物质。

共价键是通过原子间的电子共享而形成的。

例如，氧气分子（O2）是由两个氧原子通过共享电子得到的。

离子是原子或分子中失去或获得电子而带有电荷的物质。

正离子是质子数比电子数多的离子，带正电荷；负离子是电子数比质子数多的离子，带负电荷。

当正离子和负离子相互结合时，形成离子化合物。

例如，氯化钠（NaCl）是由钠离子（Na+）和氯离子（Cl-）组成的。

四、化学式和化学方程式化学式是用来表示化学物质组成的符号和数字的组合。

分子式表示化合物中各种原子的数量和比例。

例如，水的分子式是H2O，表示水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。

化学方程式用化学式和符号表示化学反应的过程。

化学方程式同时表示原子数的守恒，不仅说明了反应物和生成物的组成，还表示了它们之间的摩尔比例关系。

大学化学普通化学习课后题答案

普通化学马家举第一章物质结构基础习题4 假定有下列电子的各套量子数，指出哪几套不可能存在，并说明原因。

（1）3，2，2，1/2；（2）3，0，-1，1/2；（3）2，2，2，2；（2）当角量子数l 取0时，磁量子数m 不能取-1。

（3）当主量字数取2时，角量子数不能取2；自旋量子数不能取2，只能取+1/2或-1/2。

5写出原子序数为47的银原子的电子分布式，并用四个量子数表示最外层电子的运动状态。

Ag ：1s 22s 22p 63s 23p 63d 104s 24p 64d 105s 1 5,0,0,+1/2。

试用杂化轨道理论解释：（1） H 2S 分子的键角为920，而PCl 3的键角为1020。

（2） NF 3分子为三角锥形构型，而BF 3分子为平面三角形构型。

（1） H 2S 分子与H 2O 分子一样，中心原子采取sp 3不等性杂化，在两个孤电子对的作用下，两个H-S键键角减小。

之所以键角小于H 2O 分子中两个H-O 键的键角104045’，是因为H-S 键的成键电子对更靠近H 原子，两个H-S 键之间的斥力小，被压缩的程度更大。

PCl 3分子与NH 3分子一样，也是中心原子采取sp 3不等性杂化，同理Cl-P 键的成键电子对更靠近Cl 原子，所以两个P-Cl 键的键角小于NH 3分子中两个N-H 键的键角。

（2） NF3分子与NH 3分子一样中心原子采取sp 3不等性杂化，使分子产生三角锥形构型；BF 3分子中心原子B 采用sp 2等性杂化，使分子产生平面三角形构型。

7 为什么（1）室温下CH 4为气体，CCl 4为液体，而CI 4为其固体？（2）水的沸点高于H 2S ，而CH 4的沸点低于SiH 4？（1）从CH 4→CCl 4→CI 4分子量增加，分子间色散力增大，而色散力在范德华力中占较大比例，即分子间力是增大的，而分子间力越大，熔沸点越高。

（2） H 2O 分子与H 2S 分子相比，水中H 2O 分子之间存在氢键，虽然H 2O 分子间的色散力较小，氢键的存在却使沸点更高一些。

第5章物质结构基础《普通化学》(第五版)PPT课件

pz轨道投影
dxy轨道投影
图5.5 原子轨道形状
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15
(3) 磁量子数 m 的物理意义：
m 的取值: m = 0,1,2,···l, 共可取2l + 1个值确定原子轨道的伸展方向
除s轨道外,都是各向异性的
p轨道, m=-1,0,+1,有三个伸展方向 d轨道, m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向
r2 = x2 + y2 + z2
r
θ
• P(x,y,z)
z = r cos θ
φ
rsin y
x
x = r sinθ cos φ
y = r sin θ sin φ
图5.3 球面坐标变换
r12 rr2 rr2s1in(sin )r2s1i2n 22 82m(EV)0
h2
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10
31
6 多电子原子轨道的能量估算
多电子原子存在能级交错的现象，如何估算主量子数n和角量子数l 不相同的两个能级的能量高低呢？
我国化学家徐光宪教授根据原子轨道能量与量子数n 和l 的关系，归纳得到了一个近似规律：
l=p
不同时，可以
n =3
l=s
发生能级交错
的现象。
n =2
n =1
l 相同时
n 相同时
图5-11 不同量子数的原子轨道能级
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23
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24
5.2.2 核外电子分布原理与方式
原子核外电子的分布要服从以下规则：泡里不相容原理能量最低原理洪德规则
此外，还有一些其它的补充规则，用以解释以上规则不足以说明实验事实的一些特例。

普通化学原理物质结构与基本化学原理_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

普通化学原理（物质结构与基本化学原理）_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.凡是能形成氢键的物质，其熔、沸点比同类物质的都高。

答案:错误2.色散力只存在于非极性分子之间，而取向力只存在于极性分子之间。

答案:错误3.H2O 的熔点比HF高，所以O—H…O氢键的键能比F—H…F氢键的键能大。

答案:错误4.在化学热力学中所谓标准条件是指：在 298.15 K 下，系统中各气体物质的分压均为标准压力，或者溶液中溶质浓度均为标准浓度。

答案:错误5.物质的温度越高，熵值越大。

答案:错误6.在298K时，指定单质的【图片】=0，【图片】=0，【图片】=0。

答案:错误7.化学反应的焓变，是反应的热效应。

答案:错误8.对于一个定温反应，如果【图片】>【图片】，则该反应必定是熵增的反应。

答案:正确9.|ф|2代表电子在核外空间的概率密度。

答案:正确10.价键理论中，共价分子中形成的π键，不决定分子的几何构型。

答案:正确11.含有d电子的原子都是副族元素。

答案:错误12.原子中核外电子的运动具有波粒二象性，没有经典式的轨道，并需用统计规律来描述。

答案:正确13.所谓的“镧系收缩”是指镧系元素随着原子序数的增加，原子半径迅速增大的现象答案:错误14.在同一个多电子原子内，若两个电子n、l、m都相同，则其自旋状态一定相反答案:正确15.29号元素Cu的基态原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d94s2答案:错误16.N元素的第一电离能比其后的O元素的要高，这可以用“半充满”电子构型更稳定来解释答案:正确17.对24号元素Cr来说，价电子构型3d54s1为其激发态答案:错误18.n=2 时，描述电子运动状态的四个量子数最多有四组。

答案:错误19.下列各组粒子中，具有相同核外电子排布的是（）。

答案:K+，S2-20.下列晶格能（离子键能）大小顺序中正确的是：答案:NaCl > KCl > RbCl21.如果某一级反应的半衰期为50年，下列描述正确的为：答案:反应进行50年后，反应物的浓度减半22.Qp、Qv之间的换算只适合气相反应，不适合有凝聚相参与的反应。

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第5章
物质结构基础
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1
本章学习要求
1. 了解原子核外电子运动的基本特征，掌握s、p、d 轨道函数及电子云空间分布情况。
2. 掌握核外电子排布的一般规律及其与元素周期表的关系。
3. 了解化学键的本质，掌握共价键键长、键角等概念。
4. 掌握杂化轨道理论的要点，能应用该理论说明一些分子的空间构型。
6
(4) 自旋量子数ms
用波函数Ψn,l,m描述原子中电子的运动, 习惯上称为轨道运动,它由n, l, m三个量子数所规定,电子还有自旋运动，因而产生磁矩，电子自旋磁矩只有两个方向。因此，自旋量子数的取值仅有两个，分别为+1/2 和-1/2，也常形象地表示为和。
d 轨道, m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向
34J·sˉ1 ，m为粒子的质量， v为粒子的速率，p为粒子的动量。
光具有动量和波长，也即光具有波粒二象性。
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3
电子衍射实验示意图
1927年，粒子波的假设被电子衍射实验所证实。
Davisson和Germer应用Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具有波动性。
晶片光栅
定向电子射线
P205-7 207-3
1s2
附图5.6 元素分区
ns 1-2
s区元素
(n-1)d1-8ns2 d区元素
(n-1)d10 ns1-2
ds 区元素
ns 2np1-6 P区元素
(n-2)f1-14ns2 f 区元素
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11
原子半径电离能
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12
化学键
化学键可分为离子键、金属键和共价键三种。离子键的本质：异号离子之间的静电引力。离子键的特征：没有方向性，没有饱和性。金属键的本质：金属离子与自由电子之间的库仑引力。金属键的特点：没有方向性，没有饱和性共价键是两个原子共用成键电子对形成的，成键电子对可以由两个原子共同提供，也可以由一个原子单独提供（后者习惯上称为配位键）
洪德规则：当电子在n, l 相同的数个等价轨道上分布时，每个电子尽可能占据磁量子数不同的轨道且自旋平行。
当相同能量的轨道为全充满或半充满的状态时，能量较低。
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8
能级分组
把(n+0.7l)值的整数位相同的能级分为一组，得到如下表所示的能级分组。
附表5.1 能级分组
(n+0.7l) 1.x 2.x 3.x 4.x 5.x 6.x 7.x
共价键的特性 P205-10
共价键具有方向性
除 s 轨道外，其它原子轨道均有方向性，要取得最大程度的重叠，成键的两个轨道必须在有利的方向上。
共价键具有饱和性
共价键的数目取决于成键原子所拥有的未成对电子的数目。
++ +
++
附图5.11 共价键方向性
共价键理论
价键理论和分子轨道理论。
+
附图5.12 共价键饱和性
原子轨道的角度分布图
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上一页下一页末页Electron spin
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7
5.2.2 核外电子分布原理与方式
原子核外电子的分布要服从以下规则：
泡里不相容原理：在同一个原子中,不允许两个电
子的四个量子数完全相同。即，同一个原子轨道最多只能容纳两个电子，且自旋相反。
能量最低原理：核外电子在原子轨道上的排布，必须尽量占据能量最低的轨道。
l ：0到(n – 1)之间的整数； m：0到± l 之间的整数。
由于上述参数的取值是非连续的, 故被称为量子数。
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5
量子数
(1) 主量子数 n：电子离核远近
n 的取值：n = 1，2，3，…
n = 1，2，3，4, ···对应于电子层K，L，M，N, ···
(2) 角量子数 l：原子轨道形状
能级组 1 2 3 4 5 6 7
能级组中的原子轨道元素数目周期数
1s
2
1
2s2p
8
2
3s3p
83ຫໍສະໝຸດ 4s3d4p184
5s4d5p
18
5
6s4f5d6p
32
6
7s5f6d(未满）
未满
7
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9
例5.1 碳原子(1s22s22p2)的两个p电子在三个能量相同的2p轨道上如何分布？
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14
价键理论（键和键）
根据原子轨道不同的叠合方式，共价键可以分为键和键等。键——原子轨道重叠部分沿着键轴呈圆柱形对称，即原子轨道以“头碰头”方式重叠。s轨道总形成键，p轨道间只形成一个键。
思考：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间、金属铜中铜原子与铜原子之间，H2O
中氢原子与氧原子之间各有什么键？答：NaCl晶体中钠离子与氯离子之间是离子键；金属铜中铜与铜之间是金属键，在水中， H2O分子中H原子与O原子之间存在共价键， H2O间存在分子间作用力和氢键。
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13
l 的取值：l = 0,1,2,3,···, (n – 1) l = 0,1,2,3 的原子轨道习惯上分别称为s、p、d、f 轨道。
(3) 磁量子数 m：原子轨道空间取向
m 的取值: m = 0,1,2,···l, 共可取2l + 1个值确定原子轨道的伸展方向 P205-2、3、4题
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衍射图象
附图5.1 电子衍射示意图
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4
波函数 = n, l, m(r, , )
Ψ 波函数（空间坐标r, , 的函数）：
描述核外电子运动状态的数学表达式
原子轨道：波函数的空间图像。原子轨道的数学表达式就是波函数
n, l 和m的取值必须使波函数合理(单值并且归一)。结果如下 n：非零正整数；
5. 了解分子间力和晶体结构及对物理性质的影响。
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2
5.1.1 波函数
1. 光（微观粒子）的波粒二象性
20世纪初，爱因斯坦提出了质能转换关系： E = mc2
由于 E = hv, c = v
hv = mc2 = mcv
所以
= h / mv = h / p 式中，为粒子波的波长；h为普朗克常数 : h =6.62610-
例5.2 写出Z=24的铬元素的电子排布式
思考：29号元素的的电子排布式如何？
1s22s22p63s23p63d104s1
外层电子的排布式，称为特征电子构型 P207-8
例5.3 写出26Fe原子的核外电子分布式和特征电子构型以及Fe3+离子的特征电子构型。
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10
元素周期表分区