无机与分析化学课件
合集下载
大学课件无机及分析化学
无机及分析化学概述无机化学研究内容01分析化学研究内容02无机及分析化学的重要性03课程目标与要求课程目标课程要求熟悉无机及分析化学的基本理论和实验技能，了解相关领域的前沿动态，能够运用所学知识解决实际问题。
原子结构与元素周期律原子的核外电子排布、元素周期表的结构与性质递变规律等。
化学键与分子结构离子键、共价键、金属键的形成与特点，分子的极性与空间构型等。
化学反应基本原理化学反应的热力学与动力学基础，化学平衡与反应速率等。
分析化学基础误差与数据处理、滴定分析、重量分析等基本分析方法与原理。
基础知识回顾原子结构模型汤姆生模型卢瑟福模型波尔模型元素周期表与周期律元素周期表将化学元素按照原子序数从小至大排序的化学元素列表。
列表大体呈长方形，某些元素周期中留有空格，使特性相近的元素归在同一族中，如碱金属元素、碱土金属、卤族元素、稀有气体等。
周期律元素的性质随着元素原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。
非金属性同周期主族元素从左到右逐渐增强，同主族元素从上到下逐渐减弱。
同周期主族元素从左到右逐渐减弱，同主族元素从上到下逐渐增强。
电负性同周期主族元素从左到右逐渐增大，同主族元素从上到下逐渐减小。
原子半径同周期主族元素从左到右逐渐减小，同主族元素从上到下逐电离能原子性质及变化规律离子键的形成离子晶体的特点离子晶体的结构030201共价键的形成通过原子间共用电子对形成共价键。
分子晶体的特点低熔点、硬度小、具有挥发性、导电性差（固态和液态）、溶解性（在水中难溶解，易溶于有机溶剂）。
分子晶体的结构分子晶体中，分子间通过范德华力相互吸引，构成晶体。
金属键的形成金属晶体的特点金属晶体的结构化学反应基本类型及特点合成反应分解反应置换反应复分解反应1 2 3反应速率定义影响反应速率的因素反应速率方程化学反应速率与影响因素化学平衡及移动原理化学平衡定义影响化学平衡的因素分析化学概述及分类方法分析化学定义分析化学分类分析化学的任务滴定分析法原理01滴定分析法的应用举例02滴定分析法的优点03重量分析法原理通过化学反应将被测组分转化为一定的称量形式，然后准确称量该称量形式的重量，从而求得被测组分的含量。
清华大学无机与分析化学课件3
H3PO4 = H+ + H2PO4- H2PO4- + H2O = H3PO4 + OHH2PO4- = H+ + HPO42- HPO42- + H2O = H2PO4- + OHHPO42- = H+ + PO43- PO43- + H2O = HPO42- + OH-
Ka1 . Kb3 = Ka2 . Kb2 = Ka3 . Kb1 = Kw
8
电离理论：在水中，凡能电离出氢离子
（质子）的化合物叫做酸，凡能电离 出氢氧根离子的化合物叫做碱。
质子理论：凡能给出质子的分子或离子都
叫做酸，凡能与质子结合的分子或离 子都叫做碱。
电子理论：凡能给出电子对的分子、离子
或原子团都叫做碱，凡能接受电子对 的分子、离子或原子团都叫做酸。
9
电离理论的主要缺点是把酸和碱限制在以 水为溶剂的体系中，因而具有很大的局限性。 这主要是因为对于“强碱弱酸盐”（碳酸钠、 醋酸钠等）在水溶液中显碱性，及“强酸弱 碱盐”（氯化铵、氯化铁等）在水溶液中显 酸性，必须通过盐的水解来解释。对于氨的 水溶液具有碱性这一事实的解释也不够完满， 因为，在氨-水溶液中存在的平衡是：
以Ag+为标准时，NH3的碱性强于OH-。
11
质子理论的优点是脱离了溶剂，直接从物质与 质子的关系来定义酸碱，可适用于非水溶液，它的 主要局限是对于酸仍只包括了那些含有质子的物质， 不能完满地解释为什么当CO2、SO2等气体溶解在 水溶液中会显酸性。
在质子理论中，酸和碱不是彼此分隔的，而是 统一在对质子的关系上： HA ＝ H+ + A为了表示上式中一对酸碱之间的相互依存关系，将 HA和A- 称为共轭酸碱对, 其中HA是A-的共轭酸, A是HA的共轭碱。这种得失质子的反应称为酸碱半 反应。
Ka1 . Kb3 = Ka2 . Kb2 = Ka3 . Kb1 = Kw
8
电离理论：在水中，凡能电离出氢离子
（质子）的化合物叫做酸，凡能电离 出氢氧根离子的化合物叫做碱。
质子理论：凡能给出质子的分子或离子都
叫做酸，凡能与质子结合的分子或离 子都叫做碱。
电子理论：凡能给出电子对的分子、离子
或原子团都叫做碱，凡能接受电子对 的分子、离子或原子团都叫做酸。
9
电离理论的主要缺点是把酸和碱限制在以 水为溶剂的体系中，因而具有很大的局限性。 这主要是因为对于“强碱弱酸盐”（碳酸钠、 醋酸钠等）在水溶液中显碱性，及“强酸弱 碱盐”（氯化铵、氯化铁等）在水溶液中显 酸性，必须通过盐的水解来解释。对于氨的 水溶液具有碱性这一事实的解释也不够完满， 因为，在氨-水溶液中存在的平衡是：
以Ag+为标准时，NH3的碱性强于OH-。
11
质子理论的优点是脱离了溶剂，直接从物质与 质子的关系来定义酸碱，可适用于非水溶液，它的 主要局限是对于酸仍只包括了那些含有质子的物质， 不能完满地解释为什么当CO2、SO2等气体溶解在 水溶液中会显酸性。
在质子理论中，酸和碱不是彼此分隔的，而是 统一在对质子的关系上： HA ＝ H+ + A为了表示上式中一对酸碱之间的相互依存关系，将 HA和A- 称为共轭酸碱对, 其中HA是A-的共轭酸, A是HA的共轭碱。这种得失质子的反应称为酸碱半 反应。
无机及分析化学课件
二、质量摩尔浓度 (molality )
定义：
单位质量的溶剂中含有溶质B的物质的量 ，用 符号bB表示，单位是mol· -1 。 kg
bB = nB／mA
1-3 溶液的浓度
三、摩尔分数 (mole fraction )
定义：
混合系统（溶液）中某组分B的物质的量占全部 系统（溶液）的物质的量的分数，用符号xB表示， 量纲是1。
1-3 溶液的浓度
一、物质的量浓度 (amount-of-substance concentration)
定义：
单位体积溶液中所含溶质的物质的量，用符号 cB表示，单位是mol· -1或mol· -3。 L dm
cB = nB／V
注意: 使用物质的量单位mol时，要指明物质的 基本单元。
1-3 溶液的浓度
1-4 非电解质稀溶液的依数性
n(NaCl) 0.0542mol x(NaCl) ＝ ＝ ＝ 0.10 n(NaCl) ＋ n(H 2O) 0.0542mol ＋ 0.491mol x(H 2O) ＝1－ x(NaCl) ＝1－ 0.10 ＝ 0.90
1-4 非电解质稀溶液的依数性
一、溶液的蒸气压下降 二、溶液的凝固点下降 三、溶液的沸点上升 四、溶液的渗透压
(3) NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度为：
NaCl物质的量 3.173g / 58.44g mol－1 b(NaCl) ＝ ＝ ＝ 6.14mol kg－1 H2O的质量 (12.003－3.173) 10－3kg
（4）NaCl饱和溶液中
n(NaCl) ＝ 3.173g / 58.44g mol－1 ＝ 0.0542mol n(H 2O) ＝ (12.003－3.173)g /18g mol－1 ＝ 0.491mol
定义：
单位质量的溶剂中含有溶质B的物质的量 ，用 符号bB表示，单位是mol· -1 。 kg
bB = nB／mA
1-3 溶液的浓度
三、摩尔分数 (mole fraction )
定义：
混合系统（溶液）中某组分B的物质的量占全部 系统（溶液）的物质的量的分数，用符号xB表示， 量纲是1。
1-3 溶液的浓度
一、物质的量浓度 (amount-of-substance concentration)
定义：
单位体积溶液中所含溶质的物质的量，用符号 cB表示，单位是mol· -1或mol· -3。 L dm
cB = nB／V
注意: 使用物质的量单位mol时，要指明物质的 基本单元。
1-3 溶液的浓度
1-4 非电解质稀溶液的依数性
n(NaCl) 0.0542mol x(NaCl) ＝ ＝ ＝ 0.10 n(NaCl) ＋ n(H 2O) 0.0542mol ＋ 0.491mol x(H 2O) ＝1－ x(NaCl) ＝1－ 0.10 ＝ 0.90
1-4 非电解质稀溶液的依数性
一、溶液的蒸气压下降 二、溶液的凝固点下降 三、溶液的沸点上升 四、溶液的渗透压
(3) NaCl饱和溶液的质量摩尔浓度为：
NaCl物质的量 3.173g / 58.44g mol－1 b(NaCl) ＝ ＝ ＝ 6.14mol kg－1 H2O的质量 (12.003－3.173) 10－3kg
（4）NaCl饱和溶液中
n(NaCl) ＝ 3.173g / 58.44g mol－1 ＝ 0.0542mol n(H 2O) ＝ (12.003－3.173)g /18g mol－1 ＝ 0.491mol
无机及分析化学课件
酸碱反应
酸碱反应是指酸和碱之间的中和 反应，生成盐和水。
沉淀反应
沉淀反应是指溶液中的离子结合 成难溶于水的沉淀，从溶液中析 出的过程。
氧化还原反应
氧化数的概念
氧化数是表示原子或分子氧化态的数 值，用于表示原子或分子在氧化还原 反应中的得失电子数。
氧化还原反应的概念
氧化还原反应是指电子转移的反应， 其中氧化剂获得电子，还原剂失去电 子。
气体为参考态。
化学反应的动力学原理
1 2
反应速率的概念
反应速率是描述化学反应快慢的物理量，单位为 摩尔每升每秒（mol/L·s）。
反应速率方程
反应速率与反应物浓度的关系可以用反应速率方 程来表示。
3
活化能的概念
活化能是表示化学反应速率快慢的物理量，单位 为焦耳每摩尔（J/mol）。
酸碱反应与沉淀反应
04 无机化合物的分类与性质
金属元素及其化合物
金属元素概述
金属元素是具有金属光泽、导电、导热性能良好 的元素，通常在周期表中占据一定的位置。
金属单质
金属单质具有金属键合，表现出良好的导电、导 热和延展性。
金属化合物
金属化合物种类繁多，包括氧化物、硫化物、卤 化物等，具有独特的物理和化学性质。
非金属元素及其化合物
杂化合物。
配合物的结构
02
配合物的结构通常由中心原子或离子和配位体组成，配位体通
过配位键与中心原子或离子结合。
簇合物的结构
03
簇合物是由多个原子或离子通过共价键结合形成的复杂化合物，
具有独特的结构和性质。
05 分析化学简介
分析化学的定义与任务
总结词
分析化学是一门研究物质组成、结构和性质的学科，其任务是通过实验手段获 取物质的化学信息。
无机与分析化学 PPT课件
第41页/共64页
•从动力学的角度来看，决定反应速率 的一步是氮分子在催化剂表面的吸附分 解反应，这一步所需要的活化能相当高， 反应速率慢。 •而催化剂表面的氨的脱附所需要的活化能 很低，因而反应速率快。
第42页/共64页
化学吸附 表面反应
脱附
N2 2(Fe) 2N(Fe) H2 2(Fe) 2H(Fe) N(Fe) H(Fe) NH(Fe) (Fe) NH(Fe) H(Fe) NH2(Fe) (Fe) NH2(Fe) H(Fe) NH3(Fe) (Fe) NH3(Fe) NH3 (Fe)
• 焓减、熵减、体积减少的反应；
*从热力学角度考虑：应高压、低温为佳。
• 但该反应的活化能Ea=326.4kJ.mol-1，反应速率在常温下非常慢，无可操作 性；
• 高压对成本的要求较高，能耗大；
第37页/共64页
有关的热力学数据：
组分
fHm0(kJ.mol-1) 温度S与m氨o(产J率.K之-间1.的m关o系l：-1)
二氧化硫的反应等； • 多相催化：反应物与催化剂不同相，一般催化剂为固相。 *多相催化的过程较复杂，含吸附、反应、解吸等过程；与复杂的吸附机理、
传质速率、反应活性等诸多因素有关。
第30页/共64页
第31页/共64页
催化反应举例：
• 2SO2+O2
2SO3 无催化剂参加的反应，活化能较大；
• 若用NO为催化剂，则上述反应可认为分成下列两个活化能较小、反应速率 较快的反应：
15.3
81.5
86.5
89.9
95.4
98.3
2.2
52
64.2 71
84.2
92.6
0.4
25.1
•从动力学的角度来看，决定反应速率 的一步是氮分子在催化剂表面的吸附分 解反应，这一步所需要的活化能相当高， 反应速率慢。 •而催化剂表面的氨的脱附所需要的活化能 很低，因而反应速率快。
第42页/共64页
化学吸附 表面反应
脱附
N2 2(Fe) 2N(Fe) H2 2(Fe) 2H(Fe) N(Fe) H(Fe) NH(Fe) (Fe) NH(Fe) H(Fe) NH2(Fe) (Fe) NH2(Fe) H(Fe) NH3(Fe) (Fe) NH3(Fe) NH3 (Fe)
• 焓减、熵减、体积减少的反应；
*从热力学角度考虑：应高压、低温为佳。
• 但该反应的活化能Ea=326.4kJ.mol-1，反应速率在常温下非常慢，无可操作 性；
• 高压对成本的要求较高，能耗大；
第37页/共64页
有关的热力学数据：
组分
fHm0(kJ.mol-1) 温度S与m氨o(产J率.K之-间1.的m关o系l：-1)
二氧化硫的反应等； • 多相催化：反应物与催化剂不同相，一般催化剂为固相。 *多相催化的过程较复杂，含吸附、反应、解吸等过程；与复杂的吸附机理、
传质速率、反应活性等诸多因素有关。
第30页/共64页
第31页/共64页
催化反应举例：
• 2SO2+O2
2SO3 无催化剂参加的反应，活化能较大；
• 若用NO为催化剂，则上述反应可认为分成下列两个活化能较小、反应速率 较快的反应：
15.3
81.5
86.5
89.9
95.4
98.3
2.2
52
64.2 71
84.2
92.6
0.4
25.1
无机及分析化学课件(第四版)第一章
总结词
根据不同的分类标准，分析化学可以分为多种类型。按分析对象可以分为无机分析和有机分析，这是根据被测物质中是否含有碳元素来划分的。按分析方式可以分为化学分析和仪器分析，前者依赖于化学反应进行定量或定性分析，后者则利用各种精密仪器对物质进行测量。另外，根据待测组分的含量，分析化学可分为常量分析、微量分析和痕量分析。
分子结构
分子由原子通过化学键连接而成，分子的几何构型和成键方式决定了分子的性质。常见的分子结构有共价键、离子键和金属键。
晶体结构
晶体是由原子或分子在空间周期性排列形成的固体，晶体的性质与原子或分子的排列方式密切相关。晶体分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
分子结构和晶体结构
酸和碱之间的反应称为酸碱反应，反应中质子转移是酸碱反应的本质。酸和碱的相对强弱可以通过电离常数来衡量。
实验数据处理和误差分析
实验安全
01
实验安全是实验过程中的首要问题，需要遵守实验室安全规定，正确使用实验器材和防护用品。
环境保护
02
环境保护是每个实验者应尽的责任，需要合理处理实验废弃物，减少对环境的污染。
实验安全和环境保护的实验实例
03
通过具体的实验实例，如实验室安全规定、废液处理等，来掌握实验安全和环境保护的方法。
04
无机及分析化学实验基础
1
2
3
掌握实验基本操作技术是进行无机及分析化学实验的基础，包括称量、加热、冷却、萃取、蒸发、结晶等操作。
实验基本操作技术
在进行实验基本操作时，需要注意安全、准确、快速、环保等原则，避免误差和事故的发生。
实验基本操作技术的注意事项
通过具体的实验实例，如硫酸铜晶体的制备、碘的萃取等，来掌握实验基本操作技术。
根据不同的分类标准，分析化学可以分为多种类型。按分析对象可以分为无机分析和有机分析，这是根据被测物质中是否含有碳元素来划分的。按分析方式可以分为化学分析和仪器分析，前者依赖于化学反应进行定量或定性分析，后者则利用各种精密仪器对物质进行测量。另外，根据待测组分的含量，分析化学可分为常量分析、微量分析和痕量分析。
分子结构
分子由原子通过化学键连接而成，分子的几何构型和成键方式决定了分子的性质。常见的分子结构有共价键、离子键和金属键。
晶体结构
晶体是由原子或分子在空间周期性排列形成的固体，晶体的性质与原子或分子的排列方式密切相关。晶体分为金属晶体、离子晶体、共价晶体和分子晶体等。
分子结构和晶体结构
酸和碱之间的反应称为酸碱反应，反应中质子转移是酸碱反应的本质。酸和碱的相对强弱可以通过电离常数来衡量。
实验数据处理和误差分析
实验安全
01
实验安全是实验过程中的首要问题，需要遵守实验室安全规定，正确使用实验器材和防护用品。
环境保护
02
环境保护是每个实验者应尽的责任，需要合理处理实验废弃物，减少对环境的污染。
实验安全和环境保护的实验实例
03
通过具体的实验实例，如实验室安全规定、废液处理等，来掌握实验安全和环境保护的方法。
04
无机及分析化学实验基础
1
2
3
掌握实验基本操作技术是进行无机及分析化学实验的基础，包括称量、加热、冷却、萃取、蒸发、结晶等操作。
实验基本操作技术
在进行实验基本操作时，需要注意安全、准确、快速、环保等原则，避免误差和事故的发生。
实验基本操作技术的注意事项
通过具体的实验实例，如硫酸铜晶体的制备、碘的萃取等，来掌握实验基本操作技术。
无机及分析化学课件第四版第一章气体和溶液
21世纪化学四大难题:
1. 化学反应理论——建立精确有效而又普遍适用得 化学反应 多体量子理论和统计理论;
2、 结构与性能得定量关系; 3、 生命现象得化学理论——生命化学难题; 4、 纳米尺度难题。
四、学习化学得重要性及必要性
数、理——化学——生物
20世纪发明了七大技术:
信息技术
认知科学
生物技术 核科学和核武器技术 航空航天和导弹技术 激光技术 纳米技术
科学原子论:道尔顿于1808年发表《化学哲学新体系》, 提出原子论,其要点为:
●物质由不可分割得原子组成; ●同种元素得原子其形状、质量及性质都相同,不同元素得
原子,其形状、质量及性质都不相同; ●两种元素得化合作用就是一种元素得一定数目得原子与
另一种元素得一定数目得原子结合形成复杂原子。
此学说意义重大: ●给化学奠定了唯物主义基石—原子。她得原子说把古代
1、什么就是化学?
化学就是在原子和分子层次上研究物质得组成、 结构、性质以及物质之间相互转化得科学。 研究层次:原子和分子 研究内容:
物质得组成、结构、性质与相互转化 核心与特征:合成新物质,对其性质进行表征,开发 其新得应用并探讨其中得机理。
2 、研究化学得目 得
人类生活得各个方面,社会发展得各种需要都与化学息息相关。 (1)化学对我们得衣食住行贡献巨大。 (2)化学对于实现农业、工业、国防和科学技术现代化具 有重要作用。 (3)促进其她基础学科和应用科学得发展和交叉学科得形 成。如:环境化学、能源化学、材料化学、地球化学 正如[美]Pimentel G C在《化学中得机会---今天和明天》一 书中指出得“化学就是一门中心学科,她与社会发展各方面得需 要都有密切关系。”
这就是唯物得,同时她又认为万物得本源就是四 种原始性质:冷、热、干、湿。元素由这些原始性 质依不同比例组合而成。
无机及分析化学[全]ppt课件
![无机及分析化学[全]ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/9513af63fd0a79563d1e72ad.png)
47ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分子可以通过膜，水中的无机盐、重金属离子、 有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分
开来。
p
p >
淡水
盐水
48
反渗透法净化水
【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通 过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?
溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tf* 。 原因：溶液的蒸气压下降。
36
溶液的凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。
溶剂 的凝 固点 下降 示意 图
pº (kPa)
p
0.6105
△p
纯水A'
B'溶液
A
B
△Tf
37
Tf Tf*(273K)
373K
T
小结：
溶液的沸点上升和凝固点下降的原因都是溶液的蒸气压下降。而溶液的蒸气压下降服 从拉乌尔定律，那么这两种特性也服从拉乌尔定律与溶液的质量摩尔浓度成正比： △Tb=Kb× b(B) △Tf=Kf× b(B)
38
1.3.1.4 溶液的渗透压
39
渗透作用产生的条件： •半透膜存在； •膜两侧溶液的浓度不相等。
40
半透膜的作用：只许溶剂分子通过，溶质分子不能通过。 初始：溶剂分子扩散速度 V纯水 > V糖水
渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水 = v糖水渗透停止。 糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。
10
1.1.9 质量分数
反渗透膜孔径小至纳米级，在一定的压力下，H2O分子可以通过膜，水中的无机盐、重金属离子、 有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过膜，从而使可以透过的纯水和无法透过的浓缩水严格区分
开来。
p
p >
淡水
盐水
48
反渗透法净化水
【例】海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通 过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?
溶液的凝固点Tf总是低于纯溶剂的凝固点Tf* 。 原因：溶液的蒸气压下降。
36
溶液的凝固点下降的原因：溶液的蒸气压下降。
溶剂 的凝 固点 下降 示意 图
pº (kPa)
p
0.6105
△p
纯水A'
B'溶液
A
B
△Tf
37
Tf Tf*(273K)
373K
T
小结：
溶液的沸点上升和凝固点下降的原因都是溶液的蒸气压下降。而溶液的蒸气压下降服 从拉乌尔定律，那么这两种特性也服从拉乌尔定律与溶液的质量摩尔浓度成正比： △Tb=Kb× b(B) △Tf=Kf× b(B)
38
1.3.1.4 溶液的渗透压
39
渗透作用产生的条件： •半透膜存在； •膜两侧溶液的浓度不相等。
40
半透膜的作用：只许溶剂分子通过，溶质分子不能通过。 初始：溶剂分子扩散速度 V纯水 > V糖水
渗透：溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水 = v糖水渗透停止。 糖水溶液增高的这部分水的静压力就是糖水溶液的渗透压。
10
1.1.9 质量分数
无机及分析化学-PPT课件精选全文
溶液的浓度 0.02080 mol/L
四位有效数字
溶液的浓度 0.10 mol/L
二位有效数字
被测物含量 56.12％
四位有效数字
平衡常数 K＝1.8x10
二位有效数字
pH值(注) 12.08
二位有效数字
pH值
5.1
一位有效数字
注：
考虑pH值的有效数字时，因为pH值是氢离子浓度 的负对数，所以pH值的有效数字位数只考虑小数点后 数字个数，小数点前面的数字不是有效数字，因为它实 际上只反映了氢离子浓度的数量级。
化学是一门以实验为基础的科学：Chem-is-try
化学在21世纪焕发着新的青春
20世纪化学的标志性成果 1. 合成氨技术 2.三大合成高分子材料:塑料、橡胶、纤维。 3.药物的发明
化学发展的现状（ 21世纪）
化学和其他学科交叉,形成了许多新兴学科:
如地球化学、环境化学、化学生物学、药物化学等 化学已经成为生命、农业、医学、材料、环境等学科 的基础。
(±0.2)+(±0.0002)≈±0.2
所以计算结果的正确表示应为 36.5 。有效数字36.5 正好 与0.2的绝对误差相匹配。
(2)乘除法 例如，以下三个有效数字进行乘除法运算时 0.024×8.156 12.576 ＝0.015564885…… 因为每个数据的最后一位数字均为可疑数字，若最后一位有1
在有效数字中，数字“0”具有双重意义：(1)作为普通 数字使用，它是有效数字；(2)只起定位作用，它不是有效 数字。
例如，测得以下数据：
试剂的体积 12mL (量筒量取)
二位有效数字
试样的质量 0.6283g (分析天平称取) 四位有效数字
滴定液体积 23.58mL (滴定管读取) 四位有效数字
大学课件无机及分析化学-第九章氧化还原反应与氧化还原滴定法
质都处于标准状态，即 所有的气体分压均为1105Pa， 溶液中所有物质的活度均为1（m=1mol·kg1）， 所有纯液体和固体均为1105Pa条件下最稳定或最
常见单质，所产生的电势称为标准电极电势，常用符号
表示。
三、电极电势
标准氢电极
Pt | H2 (p ) | H (aH 1) 电极反应：
1 2
（1） (Fe3+/Fe2+ ) (Fe3+/Fe2+ ) 0.0592 lg c(Fe3+ ) / c
1 c(Fe2+ ) / c
0.771 0.0592 lg 1.0 0.830V 1 0.1
（2） (Fe3+/Fe2+ ) 0.771 0.0592lg 0.1 0.712V
1.0
H2
(
p
) H (aH+
1) e
规定：H/H2 0.00 V
电池的电动势 E
第九章第三节
三、电极电势
第九章第三节
3. 铜电极电势的测定
标准铜电极与标准氢电极构成右图所示电池： ) Pt | H2(1atm) | H+(1mol·L 1 )|| Cu2+(1mol·L1 )|Cu (+
测得： E 0.340V
第一节 基本概念
第九章第一节
注意：化合价与氧化数的区别与联系
化合价反映了一种元素的原子与其它元素的原子化合
的数量比。氧化数是指形式上的得失电子数。
在离子型化合物中，两者是一致的；
在共价型化合物中，两者是不同：
化合价=共价键数目
如
CH4 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4
化合价： 4
常见单质，所产生的电势称为标准电极电势，常用符号
表示。
三、电极电势
标准氢电极
Pt | H2 (p ) | H (aH 1) 电极反应：
1 2
（1） (Fe3+/Fe2+ ) (Fe3+/Fe2+ ) 0.0592 lg c(Fe3+ ) / c
1 c(Fe2+ ) / c
0.771 0.0592 lg 1.0 0.830V 1 0.1
（2） (Fe3+/Fe2+ ) 0.771 0.0592lg 0.1 0.712V
1.0
H2
(
p
) H (aH+
1) e
规定：H/H2 0.00 V
电池的电动势 E
第九章第三节
三、电极电势
第九章第三节
3. 铜电极电势的测定
标准铜电极与标准氢电极构成右图所示电池： ) Pt | H2(1atm) | H+(1mol·L 1 )|| Cu2+(1mol·L1 )|Cu (+
测得： E 0.340V
第一节 基本概念
第九章第一节
注意：化合价与氧化数的区别与联系
化合价反映了一种元素的原子与其它元素的原子化合
的数量比。氧化数是指形式上的得失电子数。
在离子型化合物中，两者是一致的；
在共价型化合物中，两者是不同：
化合价=共价键数目
如
CH4 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4
化合价： 4
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
稳定。
例外：Pt，W
三、核外电子的排布和元素周期系
➢电子的分布
按三原则，利用能级图的填充顺序，写出原子的电子排布式 能级组由低（n，l）至高(n，l)、由左至右的次序填入诸能级。 然后在各轨道符号的右上角用数字表示该轨道上的电子数，没有 填入电子的全空轨道则不必列出。 例如，基态钛原子（Z=22）的电子分布为（右上角数字为填入 的电子数）：
周期
短周期（一，二，三） 长周期（四，五，六，七）
•按照各元素原子核外电子排布的顺序排列就形成了元素周期表
族
周
期 IA
0
H 1 氢 IIA
Li Be 2 锂铍
He
s区
p区
IIIA IVA VA VIAVIIA 氦
B C N O F Ne
d区
f区
硼碳 氮氧氟氖
Na Mg 3 钠 镁 IIIB IVB VB VIBVIIB VIII
0
1 ⅡA
Ⅲ A Ⅳ A ⅤA ⅥA Ⅶ A
2
3
Ⅲ B ⅣB ⅤB Ⅵ B Ⅶ B ⅦB ⅠB ⅡB
4 s区
5
ns1-ns2
6
d区 (n-1)d1-8 ns2
ds区 (n-1)d10 ns2
p区 ns2 np1-6
7
镧系
锕系
f 区 (n-2)f1-14 (n-1)d0-1 ns2
例 写出下列各原子序数的电子层构型，并指出元素所在周期 表中的周期、族、元素名称及元素符号。 (1) Z = 18；(2) Z = 24；(3) Z = 29；(4) Z = 80
24Cr：1s22s22p63s23p63d54s1，为第四周期ⅥB族、d区元 素；
29Cu：1s22s22p63s23p63d104s1，为第四周期ⅠB族、ds区元素
例 有A、B、C三元素，C原子M层电子数比A原于M层电 子数多8个，C原于N层电子数比A原子、B原子N层电子数 分别多5个和6个，且B为副族元素，试判断A、B、C 各为 何元素，写出其电子排布式，并指出推理过程。
Cs Ba Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 铯钡镥铪钽钨铼锇铱铂金汞铊铅 铋钋砹氡 6 Fr Ra Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uun Uun 钫镭铹 7
镧 La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb 系镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱
§5.2 多电子原子结构
决定能级高低的因素
主量子n和角量子l
影响能级高低的原因
屏蔽效应和钻穿效应
➢屏蔽效应-多电子原子中，其余电子对指定电子 的排斥导致核电荷对指定电子的吸引作用
对于同层电子间的屏蔽，当n相同时，l值越大的电子， 受到其同层电子的屏蔽作用越强，即ns>np>nd>nf，其 相应能级高低为：Ens<Enp<End<Enf 屏蔽效应主要表现在对不同的原子轨道能级高低的影 响上，如E4s>E3s>E2s>E1s
（4）区（Blocks）
区与原子结构的关系
价层电子构型
电子数
族区
ns1-2
ns=1-2
ⅠA,ⅡA s
ns2np1-6 ns2np6 (n-1)d10ns1-2
ns+np=3-8 ns+np=8 ns=1-2
ⅢA-ⅦA p
零族
p
ⅠB,ⅡB d
(n-1)d1-5ns1-2 (n-1) d+ns=3-7 ⅢB-ⅦB d
举例：
Cr：3d54s1 Cu：3d104s1
原子
电子排布式
Na
1s22s22p63s1
Al
[Ne]3s23p1
Fe
[Ar]3d64s2
Cl
[Ne]3s23p5
Cr
[Ar]3d54s1
Cu
[Ar]3d104s1
价电子层结构
3s1 3s23p1 3d64s2 3s23p5 3d54s1 3d104s1
➢屏蔽效应使核对电子的有效吸引减弱，将导致轨道能 级升高；而钻穿效应使核对电子的有效吸引加强，将 导致轨道能级降低。
电子与电子之间的作用使各自拥有了这种能量
5.2.1 多电子原子轨道能级 1. Pauling 近似能级图
6p
5d
6 6s
5p
4d
5 5s
4p
3d
能 4 4s
量
3p
3p
3 3s
3s
2p
是：np>ns>(n-1)d>(n-2)f
26Fe [Ar]3d64s2
Fe2+
Fe3+
× × [Ar]3d44s2 [Ar]3d34s2
[Ar]3d64s0
[Ar]3d54s0
2.电子层结构与周期表
思考1： 以下排列 s→p→s→d→p→s→f→d→p 是否具有周期性？ 答：若按以下方式排列
s→p s→d→p s→f→d→p 从s始，至p终，具有周期性。 思考2：元素性质为何呈现周期性？
（3）每一轨道只能容纳自旋方向相反的两 个电子。
2. 能量最低原理(The Lowest Energy Principle)
在不违背保里不相容原理的前提下，电 子在各轨道上的排布方式应使整个原子能量 处于最低状态，这就是能量最低原理。
提问： (Z=6) C: 1s22s22p2 2p有三个轨道，两个电子如何填充?
➢钻穿效应-外层电子能够避开其它电子的屏蔽而钻穿 到内层，在离核较近的地方出现。钻穿效应强弱顺序 为：ns>np>nd>nf
➢钻穿效应导致电子在离核较近的区域内出现的概 率增大，因而受到其它电子的屏蔽减少，受核的吸 引增强，响应的能级降低。钻穿效应使各电子亚层 能级的顺序为：Ens<Enp<End<Enf
[ Ar ] — 原子实， 表示 Ar 的电子结构式 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 同周期惰性元素的电子结构式
➢ 基态阳离子的电子排布
• 原子失电子变成简单阳离子时总是先失去最外层电子 • 一般，在原子的最高能级组中同时有ns ,np, • (n-1)d和(n-2)f，按规则，失电子的先后次序
5s 4d 5p
6s4f 7s5f 5d6p 6d7p
能级组 一 二 三
四
五
六七
周期 1 2
3
4
电子最 大容量
2
8
8
18
5
67
18
32 未满
➢ 其三，对n，l 相同的轨道(等价轨道)，其
能量相同。
➢ 其四，各原子轨道的能级由n，l 共同决定。
• l 相同，n 不相同：n 越大，能量越高；
E1s<E2s<E3s
n+0.7l 1.0
2.0, 2.7
第一能级组 第二能级组
3s, 3p
3.0, 3.7
第三能级组
4s, 3d, 4p
4.0, 4.4, 4.7
第四能级组
5s, 4d, 5p
5.0, 5.4, 5.7
第五能级组
6s, 4f, 4d, 6p 6.0, 6.1, 6.4, 6.7 第六能级组
7s, 5f, 5d, 7p 7.0, 7.1, 7.4, 7.7 第七能级组
(n-1)d ns (ⅠB,ⅡB, Ⅷ族的两除外)
按电子填充顺序,最后电子若填入到次外层的(n-1)d或倒 数第三层(n-2)f轨道的称为副族。
周期、族与原子的电子层结构
ⅠA
1 ⅡA
Ⅲ A Ⅳ A ⅤA ⅥA Ⅶ A
2
3
Ⅲ B ⅣB ⅤB Ⅵ B Ⅶ B
Ⅷ
ⅠB ⅡB
4
5
6
La*
7
Ac*
La* Ac*
14 9 2
[Xe] 4f 5d 6s
光谱实验序列
51
[Ar] 3d 4s
51
[Kr] 4d 5s
10 1
[Ar] 3d 4s
10 1
[Kr] 4d 5s
14 10 1
[Xe] 4f 5d 6s
特例：等价轨道处于全满( p6、 d10、 f14 ) 、半满( p3、
d5、 f7 )或全空状态( p0、 d0、 f0 )时能量较低，比较
E2p<E3p<E4p
• n 相同，l 不相同：l 越大，能量越高；
（除氢原子外）
E3s<E3p<E3d
Ens<Enp<End<Enf
• n , l 都不同：能级交错。
E4s<E3d<E4p
E6s<E4f<E5d<E6p
•反应电子进入轨道顺序
徐光宪，1920
中国科学院资深院士，
北京大学教授
1s 2s, 2p
解 1)由题意知：C原于N层电子数至少为6个，因此，C原于M 层应是全充满，为18个电子．由此可知，A原于M层有10个电子， 即A原子3d亚层满足有2个电子，所以，A原子N层电子排布为 4s2，即；A原子电于排布式为：1s22s22p63s23p63d24s2，为Ti。
(n-1)d6-8ns1-2 (n-1) d+ns=8-10 Ⅷ
d
(n-2)f1-14ns2
f
主族元素 ( main group elements )
过渡元素 ( transition elements )
内过渡元素 (inner Transition elements)
长式周期表元素分区示意图
ⅠA
徐光宪教授 (n + 0.7l)规则，与Pauling的近似能级图一致。