无机化学中常见图形简介(有)
高中化学竞赛 中级无机化学 特征标表(共28张PPT)
〔5〕 可约表示及其约化
群分解公式:
ai = 1/h Σ g χi(R) χj(R) 注: ai = 可约表示j中不可约表示i出现的次数.
〔5〕 可约表示及其约化
C2v E C2 σxz σyz
A 11 1 1 1
A 1 1 -1 -1 2
B 1 -1 1 -1 1
B 1 -1 -1 1 2
3 -1 1 1
体系的各种性质在对称操作作用下的变换关系，也反映各 对称操作相互间的关系。这是群论的重要内容，在化学中 有着重要应用。
1：大小、方向不变；-1：大小不变，方向相反； 0：从原位置移走。
〔1〕 特征标表——点群性质的描述
特征标表的由来 一个体系的物理量在该体系所属的点群的对称操作作用
下发生变换，如果变换的性质可以用一套数字来表示，这种 表示就称作为特征标表示，其中的每个数字称作特征标。
〔1〕 特征标表——点群性质的描述
具有不同对称性质的物理量， 对应不同的特征标表示
具有相同对称性质的物理量， 对应一套相同的特征标表示
可以证明：H2S分子中以下各组轨道的对称性相同： 2s (S)、3dz2 (S)、3dx2-y2 (S)的对称性与2pz (S)相同； 3dxz (S)的对称性与2px (S)相同； 3dyz (S)的对称性与2py (S)相同。
A1 1 1 1 Z
X2+Y2, Z2
A2 1 1 －1 RZ
E 2 －1 0 (X, Y) (Rx, Ry) (X2-Y2, XY), (XZ, YZ)
每行特征标代表某个或某几个物理量(基)的对称性
每行特征标代表一个不可约表示
〔最根本的表示，不能再约化〕
〔3〕 不可约表示的性质
化学知识结构框图(超详细)
. 专业学习资料 .第一部分 基本理论 基本概念【物质结构】. 专业学习资料.晶体结构. 专业学习资料.晶体熔沸点比较表. 专业学习资料.【元素周期律】. 专业学习资料.【化学反应速率与化学平衡】. 专业学习资料.. 专业学习资料.. 专业学习资料... . .. . ... 专业学习资料 .【胶体】【电解质溶液】.. 专业学习资料.. 专业学习资料.【氧化还原反应电化学】. 专业学习资料.【各种化学反应的关系】. 专业学习资料..专业学习资料.【化学反应规律】. 专业学习资料.. 专业学习资料.. 专业学习资料 .【物质的量】nVV n m =→nm M =Vn C =nN N A =M=a 1%·M 1+ a 2%·M 2+…(a%为体积分数). 专业学习资料..第二部分 元素及其化合物【元素化合物概述】【非金属元素】. 专业学习资料.【卤族元素】. 专业学习资料.PbS. 专业学习资料.. 专业学习资料... . .. . ... 专业学习资料 .【金属元素】.. . .. . ..【铝及其化合物】. 专业学习资料.. 专业学习资料.. 专业学习资料.【化工生产】. 专业学习资料.第三部分 有机物【有机物导学】[有机物推断]浓H2SO4加热苯的硝化醇分子内、间脱水酯化光照——烷基卤代[官能团特征反应]聚酯反应类型与官能团的关系官能团（或物质）的特征反应[各类有机物之间的相互关系]2 =CH 2CH 3 —CH 3 CH CH CH 2 O HCH 3 CH 3 C H 2 C lCH 2 CH 2 Cl CH C HO CHClCH 2－CH NH 2n2HOCH 2 CH 2OHCH 3 C OOHCH 3 C OO CH 2 CH 3第四部分 化学实验导学[物质的分离和提纯][物质的检验][常见气体的实验室制法]第五部分 化学计算。
无机化学常用性质图介绍
当溶液pH增大时，电对的电极电势值减小，到达某一时刻，
会出现 φ<1.065V，这时，φ右θ>φ左θ，Br2可以发生歧化反应。
1.52－0.0709pH<1.065,
pH>6.42。
所以Br2在pH>6.42的介质中可发生歧化反应生成BrO3－和 Br－，pH＝6.42称为歧化点。
(6) 对氧化还原的产物作分析判断
如碘在酸性溶液中的电势图为：
＋1.19 H5IO6 ＋1.644 IO3 ＋1.13 HIO ＋1.45 I2 ＋0.54 I
＋0.99
在一般的教材或参考书中只介绍两个应用。
(1) 判断元素各种氧化数的相对稳定性(判断是否能发生岐化)
对某一元素，其不同氧化数的稳定性主要取决于相邻电对的 标准电极电势值。若相邻电对的φθ值符合φ右θ> φ左θ，则处于中间 的个体必定是不稳定态，可发生歧化反应，其产物是两相邻的
则所同以理，若－φ有n3θ3＝iF个φ3电θn＝1对φn1－相θ1＋＋n邻1nnF，22φφ12则θθ＋φ(n－θ＝n2Fφn12φθ)1n，θ1＋＋其nn2中2φ＋2nθ＋3＝……＋n1＋＋ni nni2φiθ
除此之外，能否再发掘一些应用？
(3) 判断元素处于不同氧化数时的氧化还原能力
根据某一电对的电极电势越大，则其氧化型的氧化能力越强， 相应的还原型的还原性越弱的原理。由下列电势图
Cl2＋6OH－＝ClO3－＋5Cl－＋3H2O Eθ＝φθ(Cl2/Cl－)－φθ(ClO3－/Cl2)＝1.358－0.48＝0.878(V) Kθ＝2.6×1074 说明后一个歧化反应的趋势更大。
(5) 求歧化反应的pH值
下面是溴元素在酸性介质中的电势图
化学知识结构框图(超详细)!
化学知识结构框图(超详细)!第一部分基本理论基本概念质子和中子是构成原子核的基本粒子。
物质结构指的是物质的构成方式，包括原子的相对原子质量、原同位素、质子数等概念。
原子的相对原子质量可以近似看作其质量数，同位素的相对原子质量和丰度也是物质结构的重要概念。
原子的结构包括核和核外电子。
电子排布规律包括能量最低原理、保里不相容原理和洪特规则，可以用结构示意图、电子式、电子排布式和轨道表示式等形式表现。
化学键是化合物形成的基础。
极性共价键和非极性共价键是常见的两种共价键类型。
离子键和金属键也是化合物中常见的键类型。
晶体结构包括分子晶体、离子晶体、原子晶体和金属晶体。
元素周期律是元素周期性变化的规律。
周期表的结构包括短周期、周期长周期和不完全周期。
元素周期律可以用来预测元素的性质，如农药、半导体、合金、催化剂、光电管等应用。
化学反应速率是指化学反应中物质消失或生成的速度。
它可以用平均速率来表示，受内因、温度等多种因素影响。
化反应中，元素守恒和电荷守恒都得到满足，但能量高的物质生成能量低的物质的作用更大，因此反应发生。
化学反应是化学变化的过程，可以分为不同类型的反应。
其中，分解反应是一种将一种物质分解成两种或更多种物质的反应，化合反应是两种或更多种物质结合成一种物质的反应，氧化还原反应是指物质的氧化产生电子，还原则是指物质的还原接受电子。
离子反应是指离子之间的反应，包括置换反应和复分解反应。
在化学反应中，有一些规律需要遵守。
电荷守恒规律指的是反应前后电荷总量不变，元素守恒规律指的是反应前后元素总量不变，溶解度规律指的是溶解度较大的物质生成溶解度较小的物质，强弱规律指的是能量高的物质生成能量低的物质。
在实际应用中，需要根据具体情况确定哪种规律影响更大，以此决定反应的发生。
氧化还原反应是一种特殊的化学反应，涉及到还原剂和氧化剂的作用。
还原剂具有还原性，可以引起氧化反应，被氧化的物质叫做还原剂。
氧化剂具有氧化性，可以引起还原反应，被还原的物质叫做氧化剂。
无机化学基本原理-结构部分小结
每一组量子数 n, l, m可以确定一个波函数ψnlm(x, y,z)，每一个波函 数ψnlm(x,y,z)就表示了原子核外轨道的一种运动状态—原子轨道的波函 数。 能量相同的轨道称为简并轨道。3个p 轨道的能量是相同的， 称为三重简并轨道， 5个d 轨道称为五重简并轨道， 自旋量子数ms: +1/2和-1/2 ψn,l,m(x, y, z)是由n, l, m确定的表示原子轨道的数学函数表达式, 是 薛定谔方程的解。又称“原子轨道”(Orbital). ψn,l,m(x, y, z) 图形化就是 所谓的原子轨道，用于表征微观粒子的运动状态。
分子结构
离子键理论
离子键的特点：无方向性和饱和性 离子键的离子性与元素的电负性的关系 离子键的强度：晶格能、Born-Haber 循环离子的特征：离子的电荷、离子的电子构型、离子半径
化学键的键参数及分子的性质
键参数：
键能、键长、键角、键的极性、键级
分子的性质：
分子的极性：双原子分子(同种原子、异种原子） 多原子分子：全对称（μ= 0）、不对称 分子的磁性：m (μB) = [n(n+2)]1/2
原子轨道的图形
波函数角度分布图 (Y(θ,φ)～θ,φ) 波函数角度分布图又称原子轨道角度分布图。 波函数的径向分布图(R(r)～r)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
几率密度和电子云
电子云角度分布图(Y2(θ,φ) ～(θ,φ)) 电子云径向密度分布图 (R2(r) ～r) 电子云径向分布函数图 (D ～r) 电子云空间分布图像
杂化轨道理论
原子轨道的杂化只会发生在形成分子的过程中，孤立原子是不 会发生杂化作用的。n个原子轨道参与杂化可以形成n个杂化轨道。
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型
无机化学中常见图形简介
正极： 正极：Cu+/Cu 负极： 负极：Cu2+/Cu+
则两边的个体不稳定，可发生逆歧化反应。 若φ左θ>φ右θ，则两边的个体不稳定，可发生逆歧化反应。 如在进行实验时，为防止 ＋被氧化，常加入铁钉。 如在进行实验时，为防止Fe2＋被氧化，常加入铁钉。
电极反应: 电极反应 BrO3－＋5e＋ 3H2O ＝ 1/2Br2(l)＋6OH＋ ＋ 电对BrO3－/ Br2的电极电势受溶液 值影响 的电极电势受溶液pH值影响 电对 φ＝φθ＋ 0.0592 lg(1/[OH-]6) 5 0.0592 lg(1/[OH-]6)=1.0774 5 pH=6.15
E
− − 3
−
= 1 . 0774V − 0.5196V = 0 . 5578 V nE 5×0.5578V = = = 47 . 11 0.0592V 0.0592V = 1 . 29×10 47
lg K K
Br 2 ( l ) + 2OH ( aq ) Br ( aq ) + BrO ( aq ) + H 2 O(aq)
(5) 系统学习元素及其化合物氧化还原性质的变化规律
Cu
2+
+0.153
Cu+ +0.521 Cu
Cu2＋ ＋0.86 CuI －0.185 Cu －0.43 2＋＋1.12 Cu [Cu(CN)2] Cu
在溶液中，Cu＋会歧化，不能稳定存在。 在溶液中， 会歧化，不能稳定存在。 生成Cu(I)的沉淀 的沉淀CuI和Cu(I)的络合物离子 的络合物离子Cu(CN)2－后，由于 生成 的沉淀 和 的络合物离子 Cu＋离子浓度下降 ， φ (Cu＋ /Cu)也将下降，从而使 离子浓度下降， 也将下降， 也将下降 从而使Cu(I)可以 可以 稳定存在。 稳定存在。
无机化学晶体结构PPT课件
1913年英国物理学家布喇格父子在劳厄发现的基础上,不 仅成功地测定了NaCl、KCl等的晶体结构,并提出了作为 晶体衍射基础的著名公式──布喇格定律：
2d sinθ=nλ
CHENLI
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CHENLI
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晶体X-射线衍射图
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CHENLI
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CHENLI
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晶胞参数
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晶系: Monoclinic
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半径比规则（2）
以正、负离子配位数为6的晶体的一层为例
令r- = 1，则ac=4；ab=bc=2r+ + 2
因ab2+bc2=ac2r+ =0.414；即r+/r- =0.414 a
b
c
正离子 负离子
CHENLI
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半径比规则（3）
当r+/r- 0.414时，负离子接触，正、负离子 彼此不接触。体系的排斥力大于吸引力，该 构型不稳定，趋向于形成配位数少的构型。
直线点阵
空间点阵 空间格子
平面点阵
（晶格）
平面格C子HENLI
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3-1 晶体的微观性质（2）
晶胞
在晶格中，能表现出其结构一切特征的最小部分称为 晶胞。晶胞是充分反映晶体对称性的基本结构单位， 其在三维空间有规则地重复排列便组成了晶格（晶 体）。
结点
晶格
晶胞（平行六面体）
CHENLI
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多晶体
由多个单晶体颗粒杂乱地聚结而成 的晶体，由于单晶体的杂乱排列， 使晶体的各向异性消失。
晶界
CHENLI
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3-3 晶体的基本类型
无机化学配合物的常见几何构型
(Ph4As)2[Fe(NO3)4]
Na3[TaF8]
Na4[Zr(C2O4)4]·3H2O Sn(NO3)4
H4[W(CN)8]·6H2O
Na3[W(CN)8]·4H2O
V(S2CNMe2)4Cl·CH2Cl2
K3[Cr(O2)4]
K4[Nd(NCS)4(H2O)4] (NCS)3
K4[Eu(NCS)4(H2O)4] (NCS)3·2H2O)
反三角棱柱体 D3d
Trigonal antiprism
旋转畸变
八面体的主要畸变方式
f=0 f = 0~60 三棱柱体
两个三角面 相对旋转
D3h
刚性较强 螯合配体
f = 60 三角反棱柱体
八面体的主要畸变方式
旋转畸变
O
O
环庚三烯
酚酮阴离子
短距刚性 螯合配体
R
R
CC SS
CC
S (Se)
S (Se)
Mg[Th(NO3)6]·8H2O
[Pr(naph)6]3+
naph = 1,8-二氮杂萘
NN
都发生畸变
更高配位数
C.N. = 14
[U(BH4)4]中的U(IV) [U(BH4)4] ·2(C4H8O), [U(BH4)4]·OMe2
畸变的双帽六角反棱柱体
配合物的 常见几何构型
C.N. = 2
直线形 角形
D∞h C2v
配体常做桥
C.N.常高于化学计量式所示
主要：Cu+、Ag+、Hg2+配合物 线形 典型：[ClCuCl]-、[NH3AgNH3]+、 [NCHgCN]
锯齿状：
X
X
无机化学PPT课件 元素化学 s区元素 p区元素 d区元素 ds区元素
第 三 部 分 元 素 化 学•熟悉元素性质与电子层结构的关系 •掌握单质和重要化合物的性质•了解它们在医药中的应用结束无机化学 2014/12/1 §12-15 : 2从上到下 半径增大 电离能减小 电负性减小第一节 s 区元素概述第十一章 s 区元素ⅠA ns 1 Li Na K Rb Cs ⅡA ns 2 Be Mg Ca Sr Ba碱金属 碱土金属从左到右，半径减小电离能增大 电负性增大除Li 和Be 外，多数金属形成离子化合物。
p273结束 无机化学 2014/12/1 §12-15 : 7NaHCO 3：小苏打，用于治疗胃酸过多和酸中毒； CaCO 3： 珍珠、钟乳石、贝壳的主要成分；Na 2SO 4·10H 2O : 中药称芒硝或朴硝，作缓泻剂； Na 2SO 4 ：中药称玄明粉或元明粉，作缓泻剂； BaSO 4: 重晶石，难溶于水、酸、碱，能强烈吸收X 射线，因无毒用作胃肠造影剂之“钡餐”； BaCl 2：剧毒（致死量0.8g ）。
CaSO 4·2H 2O 生石膏，内服清热泻火； CaSO 4· H 2O 熟石膏(煅石膏, 烧石膏)粉末遇水膨胀硬化，石膏绷带，外敷治疗烫伤疥疮等。
MgSO 4·7H 2O ：又称泻盐，作缓泻剂。
四、重要的盐类 p28112结束无机化学 2014/12/1 §12-15 : 8 五、对角线规则 p282在周期表s 区和p 区，某元素与左上方或右下方的元素及其化合物的性质相似。
例如：Be 和Al 的还原性相近； Be(OH)2和Al(OH)3 均为两性；例如：LiCl,、MgCl 2 都是共价化合物； LiOH 、Mg(OH)2都是中强碱，微溶于水Li Be B C Na Mg Al Si结束 无机化学 2014/12/1 §12-15 : 9VIIA 族 n s 2n p 59F 17Cl 35Br 53I 85At一、卤族元素的通性 (p284)（1） 是非极性分子，难溶于水，易溶于有机溶剂及碘化钾溶液中：KI + I 2 = KI 3 碘酒(碘酊)（p306习题3） F 2→I 2 的熔点、沸点、密度增大。
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则作为氧化剂，Fe3＋的氧化能力大于Fe2＋(+0.771 >-0.440)； 作为还原剂，Fe的还原能力大于Fe2＋(-0.440<+0.771)。
对于Cu元素, Cu＋的氧化能力大于Cu2＋(0.521>0.153)， Cu的还原能力小于Cu＋。
在生产及研究中，常常要求在系统中只能允许某元素的某一氧化态 稳定存在于溶液，即通过选择某一合理的氧化剂或还原剂来达到目的。
＝0.5196＋
0.0592 5
lg(1/[OH-]6)=1.0774
pOH=7.85 pH=6.15
(3) 判断元素处于不同氧化态时的氧化还原能力
Fe3＋ ＋0.771Fe2＋ －0.440 Fe
Cu2＋＋0.153 Cu＋ ＋0.521 Cu
根据某一电对的电极电势越大，则氧化态物质的氧化能力越 强，相应的还原态物质的还原性越弱的原理。
成Cu2＋和Cu。
Cu2＋＋0.153 Cu＋ ＋0.521 Cu
2Cu+= Cu2＋+Cu 正极：Cu+/Cu
负极：Cu2+/Cu+
若φ左θ>φ右θ，则两边的个体不稳定，可发生逆歧化反应。 如在进行实验时，为防止Fe2＋被氧化，常加入铁钉。
Fe3＋ ＋0.771Fe2＋ －0.440 Fe
2. 求未知电对的电极电势
如碘在酸性溶液中的电势图为：
＋1.19 H5IO6 ＋1.644 IO3 ＋1.13 HIO ＋1.45 I2 ＋0.54 I
＋0.99
(1) 判断元素各种氧化态的相对稳定性(判断是否能发生岐化)
若相邻电对的φθ值符合φ右θ> φ左θ，则中间物质发生歧化反应，生 成两头物质。如Cu＋ 在水溶液中不能稳定存在，发生歧化反应生
H2O2将部分I－氧化为I2，生成的I2与足量的I－生成I3－离子；
H2O2＋2I－＋2H＋＝I2＋3H2O
I2＋I－＝I3－
(3) 当控制用量 n(H2O2)∶n(I－)＝1∶2时： H2O2＋2I－＋2H＋＝I2＋3H2O
例：根据下列电势图 φAθ/V MnO4－＋1.69MnO＋2 1.23 Mn2＋
例题：已知Br的元素电势图如下
ø2
BrO3-
ø1 BrO- 0.4556 Br2 1.0774 Br-
ø3
0.6126
(1)求ø1 、ø2和ø3
(2)判断哪些物种可以歧化?
(3) Br2(l)和NaOH(aq)混合最稳定的产物是什么？写出反应方 程式并求其Kø。
(4) 计算Br2(l)能歧化的最低pH。
若Fe2+为还原剂：0.771<1.00，但0.771>0.71 所以V(IV)、V(IIII)和V(II) 都能存在；
若Sn2＋为还原剂：0.15<1.00,0.15<0.71, 但0.15>-0.20, 所以V(IIII)和V(II) 能存在；
若Zn为还原剂：-0.76<1.00, -0.76<0.71, -0.76<-0.20, 所以V(II)能存在.
(4) 对氧化还原的产物作分析判断 由电势图判断H2O2与I－发生氧化还原反应的产物?
IO3
＋1.19 ＋1.08I2
＋0.54
I
＋0.69
＋1.77
O2
H2O2
H2O
(1) 当I－的量很I少O3，- +HH2O2O2过2 =量==时I：2 + O2 H(22)O当2先I－将过I量－氧，3H化H23O2为即HO22I＋2HO2的，2I2O－量＋再2＝被I不将－I催足＝OI2化时继3I－O分：＋续3－解3氧＋H化32O，H2最O终产物是IO3－；
无机化学常用性质图介绍
元素电势图及其应用 自由能－温度图 自由能－氧化态图 电势－pH图 溶解度－pH图
一. 元素电势图及其应用
一种元素的不同氧化态物种按照其氧化态由低到高从左 到右的顺序排成图式，并在两种氧化态物种之间标出相应的 标准电极电势值。这种表示一种元素各种氧化态之间标准电 极电势的图式称为元素电势图，又称拉蒂默图。
在钒的系统中欲只使V(Ⅱ)稳定存在，有Zn、Sn2＋和 Fe2＋三种还原 剂，应选择哪一种？
0.255 V(Ⅴ) 1.00 V(Ⅳ) 0.71 V(Ⅲ)－0.20 V(Ⅱ)－1.50V(0)
0.503
Zn2＋－0.76 Zn
Sn4＋＋0.15 Sn2＋ Fe3＋＋0.771 Fe2＋
为了只使V(Ⅱ)稳定存在于体系，必须保证其它钒的氧化态形式不可 能存在。
lg K nE
5×0.5578V 47 .11
0.0592V 0.0592V
K 1.29×10 47
Br2 (l) 2OH - (aq) Br - (aq) BrO - (aq) H 2O(aq)
Eθ＝1.0774-0.4556=0.6218 V
lg K nE
1×0.6218V 10 .5
1ø,n1 2ø,n2 3ø,n3 4ø,n4 iø,ni A —— B —— C —— D —— E —— G
ø (i=1ni)
rG= rGI
-nF
=
-n
i
F
i
n......ni i
n1 n2 n3 ......... ni
ni
i
＝ i1
ni
i
解：(1) ø1 (0.6126 6 - 0.45561-1.07741)V 0.5357V
4
ø2 (0.455611.07741)V 0.7665V 2
ø3 (0.61266 -1.07741)V 0.5196V 5
(2)
0.7665
BrO3- 0.5357 BrO-
0.4556 Br2
1.0774 Br-
0.5196
Br2、BrO -可以歧化。
(3) 因为 BrO - 能歧化 ，不稳定。
所以Br2与NaOH混合最稳定的产物BrO3-和Br-。
3Br2 (l) 6OH - (aq)
5Br
-
(aq)
BrO
3
(aq)
3H
2 O(aq)
E 1.0774V - 0.5196V 0.5578 V
0.0592V 0.0592V
（4）Br2与NaOH混合的产物BrO3-和Br-。
正极：Br2→Br-
φo=1.0774
负极：Br2 →BrO3-
φo=0.5196
电极反应: BrO3－＋5e＋ 3H2O ＝ 1/2Br2(l)＋6OH电对BrO3－/ Br2的电极电势受溶液pH值影响
φ＝φθ＋ 0.0559l2g(1/[OH-]6)