1、绪论（无机化学第二章 气体） 通过学习本章内容，了解气体的性质和理想气体方程式、道尔顿分压定律和气 体分子运动理论及其应用。具体要求如下： 1熟练掌握理想气态方程式，并能很好地运用其计算不同条件下气体的压力、 体积、温度、物质的量、气体的密度和气体物质的摩尔质量等； 2熟练理解道尔顿分压定律，掌握混合气体中总压与各组分分压、总体积与分 体积、总物质的量与分量的关系和压力分数与体积分数、摩尔分数的关系；并 能很好地运用其解决混合气体中各组分气体的分压、分体积、物质的量以及总 压、总体积、总物质的量； 理解气体分子运动的基本要点，气体扩散速率与气体分子摩尔质量的关系 （注意单位） ，掌握恒温时不同
2、气体的扩散速率与气体的密度和摩尔质量的关系。 第 1 章 原子结构（无机化学第 9 章） 通过学习本章内容，了解物质结构决定其性质的一般规律，能运用结构化学基 础理论解释物质的基本性质。具体要求如下： 1了解原子的内部组成、微观粒子的基本特征和微观粒子运动的一般规律以及 处理方法； 2认识单电子原子（氢原子）的结构，理解薛定鄂方程的解波函数的概念及 图解方法，电子云的概念及图解方法。掌握四个量子数的基本概念使用方法以 及相互联系； 理解多电子原子核外电子能量高低的影响因素、核外电子排布原则；掌握 多电子原子结构的表示、原子结构（核外电子的排布方式）与元素周期表的关 系；认识元素基本性质（含原子
3、半径、电离能、电子亲合能与电负性）的基本 概念与周期性变化规律。 第 2 章 分子结构与晶体结构（无机化学第 10 章和第 11 章） 1了解物质结构的基本层次、化学键的类型和性质对物质性质的影响，了解晶 体结构的表示方法与分类。掌握分子结构的基本概念与表示方法：了解共价键 的定义和共价键的性质与分子性质的关系；使用杂化轨道理论和价层电子对互 斥理论判断分子的空间几何构型；了解分子轨道理论基本原理，学会使用分子 轨道解释分子的性质（分子的键级、磁性和分子的稳定性） ，掌握分子结构简式。 2. 了解分子间作用力与分子晶体的性质：认识分子间作用力的形成、分类和性 质；了解氢键的概念、形成条件、分类
4、与性质；了解分子间作用力大小以及氢 键的形成对分子物理性质的影响。掌握离子键理论与离子晶体的性质：了解离 子键的定义和性质、离子键强弱的影响因素，包括离子极化的影响；了解离子 晶体的定义、分类与表示方法；了解离子键的性质与离子晶体性质的关系。 3. 掌握金属键理论与金属晶体的性质：了解金属的自由电子理论和金属能带 理论；了解金属晶体的定义、分类与表示方法。 第 3 章 配合物化学（无机化学第 12 章） 在掌握了结构理论的基础上进行高起点教学。强调配合物的结构、性能及实际 应用。具体要求如下： 1了解配合物的基本概念 ，包括：配位键的形成条件，配合物的组成、结构、 分类和命名。 2理解配合物的
5、价键理论的基本要点，掌握中心离子（原子）轨道杂化方式与 配位个体空间构型的关系，了解内轨型、外轨型配合的概念。 3理解配合物的晶体场理论的基本要点 ，了解中心离子（原子）d 轨道分裂、 晶体场分裂能、d 电子的重新排布原则、晶体场稳定化能的计算以及高自旋和 低自旋配合物的概念。了解配合物颜色与电子 d-d 跃迁的关系。 第 15 章 元素化学（无机化学第 13 章至第 22 章） 通过本章的讲授，培养和“教会”学生自主收集、整理、归纳元素化学知识的 能力和方法。本章突出物质性质与结构的关系，强调元素性质的周期性规律。 具体要求如下： 1. 掌握单质的典型的物理性质和化学性质，了解单质性质在周期
6、表中的规律性； 2了解元素、化合物的分类，重点掌握典型二元化合物的基本性质； 3在了解化合物基本性质的基础上，重点掌握化合物化学性质的基本规律性， 包括氧化还原性质、沉淀反应性质、配位反应性质、酸碱反应性质、稳定性 （含热分解和歧化反应）规律。 4通过无机合成基本常识了解元素化学在工业生产上的作用。 各章节中的学习要点： 1、第 2 章：理想气体状态方程式（2.2） ，气体混合物及分压定律（2.3） ，气体 分子运动论（2.4，重点是不同气体扩散速率与气体分子摩尔质量的关系） ； 2、第 9 章：原子核外原子能级能量的计算公式E=hv=B1/n12-1/n22（9.1） ， 单电子原子的结构（
7、9.2，重点是四个量子数） ，多电子原子的结构（9.3，重点 是原子核外电子的排布、屏蔽效应系数的计算、钻穿效应中径向分布图中的峰 数计算） ，元素周期律（9.4，重点是电离能的周期性） ； 3、第 10 章：共价键理论（10.1） ，杂化轨道理论（10.2） ，价层电子对互斥理论 （10.3） ，分子轨道理论（10.4） ； 4、第 11 章：金属键理论与金属晶体（11.2） ，离子键理论与离子晶体（11.3） ， 分子间作用力与分子晶体（11.4） ； 5、第 12 章：配位物的基础知识（12.1，重点是含有多个不同配位体的配合物 命名、判断配合物中的中心原子、配位体、配位体数、配位原子与
8、配位原子数） ， 配合物的价键理论（12.4，重点是配位离子的空间构型及杂化方式、中心离子 的价电子的构型、单电子数和磁性） ，配合物的晶体场理论（12.5，重点是八面 体体晶体场中中心离子 d 轨道的分裂及 d 电子的分布，分裂能、晶体场稳定化 能的计算） ； 6、第 15 章：卤素元素，重点是卤化氢及氢卤酸的性质及变化规律，卤素的含 氧酸及其盐的性质和变化规律，卤素单质在水中反应的产物； 7、第 16 章：氧族元素，重点是金属硫化物的溶解性差异和颜色特征，硫代硫 酸盐的特性，不同浓度的硫酸与不同单质和化合物反应的特点； 8、第 17 章：氮族元素，重点是氮的氧化物和含氧酸及其盐的性质，不同
9、浓度 的硝酸与不同单质和化合物反应的特点； 9、第 18 章：碳族元素，重点是碳的氧化物和含氧酸及其盐的性质，锡、铅的 重要化合的性质； 10、第 19 章：硼族元素，重点是硼的氢化物中的氢桥键，铝的化合物（19.4） ， P 区元素化合物性质的变化规律（19.5，氧化物及其水化物【离子势】 、含氧酸 【非羟基氧数】 ） ； 11、第 20 章：过度元素（） ，重点是铬的氧化物和化合物（20.4） ，锰的化合 物（20.5） ； 12、第 21 章：过度元素（） ，重点是铁、钴、镍的化合物（21.1） 13、第 22 章：重点是铜、银、锌、镉、汞的重要化合物。 习题 1有一真空系统，容积为 1
10、0.0L，25时的压力为 1.3310-3Pa，问容器中余 气有多少摩尔？ 解：PV=nRT n = PV / RT = 1.3310-3Pa10.010-3m3 / 8.314Pam3mol-1K-1（25+273.15 ） K = 5.3710-9 (mol) 答：容器中余气约有 5.3710-9 mol 2在一容器中装有混合气，恒温下，经实验测得其压力为 86.66kPa，现从容器 中抽出一定量的气体，在 100kPa 压力下其体积为 1.52ml，此时容器中气体的压 力减小到 80kPa，求该容器的体积。 解：设该容器体积 V0 ml，抽出的气体为 n 1 mol，剩 n 2 mol
11、由 PV = nRT 得 n = PV/RT 则 n0 = n1+ n2 且 V2 = V0 PV0/RT = P1V1/RT + P2V2/RT PV0 = P1V1 + P2V0 则 V0 = P1V1 / (P-P2) 22.8 ml 答：该容器的体积约为 22.8 ml 3一盛有 N2 的容量在 25时，测得其压力为 2.010-3kPa。然后再通入一定 量的 O2 于容器中，测得容器中气体的压力为 0.1kPa。求容器中 N2 和 O2 的摩 尔分数。 解：根据混合气体的分压定律 摩尔分数 xi = ni/n 总 = Pi/P 总 = Vi / V 总，已知 PN2=2.010-3k
12、Pa，又 PO2 = P 总PN2 = 9.8010-2kPa xN2 = PN2 / P 总 = 2.010-3kPa / 0.1kPa = 0.02 xO2 = PO2 / P 总 = 9.8010-2kPa / 0.1kPa = 0.98 答：容器中 N2 和 O2 的摩尔分数分别为 0.02 和 0.98。 4用排水集气法在 20和 100kPa 下收集到氢气 200ml。计算该温度和压力下 干燥氢气的体积。20时 P(H2O) = 2.338kPa 解：设排水集气法收集到的氢气体积为 V1（V1=200ml） ，压力为 P1；其中干 燥氢气的体积为 V2，压力为 P2 （P2=100
13、kPa） 由题意可知，T = 20恒定，则有： P1V1 = P2V2 又知道 20时，P(H2O) = 2.338kPa P1 = P 总-P(H2O) = 100kPa 2.338kPa = 97.662kPa V2 = P1V1/P2 = 97.662kPa200ml/100kPa =195.324 ml 5将 N2 与 H2 以 13 的比例装入密封容器，在温度为 637K，1418.55kPa 条 件下反应平衡时，测得氨的体积分数为 9%，试计算平衡时各气体的分压。 解：由混合气体的组成摩尔分数表示法，且反应恒温恒压条件下进行 xi = Vi / V 总 = Pi / P 总 P(N
14、H3) = P 总Vi/V 总 = 1418.55kPa9% = 127.670kPa 由混合气体分压定律 P（N2+H2）=P 总-PNH3=1418.55kPa-127.670kPa=1290.880kPa 由 N2 与 H2 反应生成氨的反应方程式：N2 + 3H2 = 2NH3 N2 与 H2 反应前体积比为 13 反应后 N2 与 H2 体积比仍为 13 则 P(N2) = P（N2+H2）1/4 = 322.72kPa P(H2) = P（N2+H2）3/4 = 968.16kPa 答：平衡时 N2 的分压为 322.72kPa， H2 的分压为 968.16kPa。NH3 的分压
15、为 127.67 kPa。 6在 1m 长的透明玻璃管两端分别同时放置浓氨水和浓盐酸，试计算在玻璃管 离盐酸端多长的距离，首先出现 NH4Cl 白色烟雾。 解：设首先出现 NH4Cl 白色烟雾的位置离浓氨水的距离为 LNH3，离浓盐酸的 距离为 LHCl。 =1.465 已知 M（HCl ）= 36.5 M（NH3） = 17.0 扩散距离之比等于扩散速率之比 LNH3/LHCl=1.465/1 又 LNH3 + LHCl = 1m LNH3 = 1.465LHCl LHCl = 1m/(1+1.465)0.406m BAAABBV 答： 距盐酸端约 0.406m 处首先出现白色烟雾。 7、一
16、个 280K 的敞开广口瓶里的气体需要加热到什么温度才能使三分之一的气 体逸出瓶外？ 解：PV=nRT; V,P 一定时，n1T1=n2T2; T2 时瓶内气体物质的量为 n2=n12/3 T2=n1T1/n2=T13/2=280K3/2=420K 当温度到达 420K 时，有三分之一的气体逸出瓶外。 运算注意：带入单位进行计算，避免发生错误，熟悉各种物理量的单位和量纲。 8、常温常压下充满气体的石英安瓿整体加热到 800K 时急速用火焰封闭，问： 封闭瓶内的气体在常温下的压力多大？ 解：石英安瓿热膨胀系数很小，温度引起的体积变化可忽略不计。封闭前气 体的压力等于环境压力。Pv=nRT; V,
17、P 一定时，n1T1=n2T2;n2=n1T1/T2; 封闭后气体的体积和质量(n2)不变。达到常温时与原气体比较，有： P1/P2=n1/n2;P2=p1n2/n1=p1(n1T1/T2)/n1=1.013105Pa298K/800K =3.77104Pa 800K 下封闭的石英安瓿内的气体在常温下压力为 3.77104Pa 9分别用 4 个量子数表示 P 原子的 5 个电子的运动状态：3s23p3 解：p 的 5 个电子的（n、l、m、ms）表示如下 （3，0，0，+1/2） （ 3，0，0，1/2） （3，1，0，+1/2） （ 3，1，1，+1/2 ） （3 ，1，1，+1/2） 或：
18、（3，1，0，1/2） （3，1，1，1/2） （3，1，1，1/2） 10解释下列现象 （1）Na 的 I1 小于 Mg 的，但 Na 的 I2 却大大超过 Mg 的； 解：Na 的价电子层为 3s1，而 Mg 的为 3s2，相对来说，Mg 的较稳定不易失电 子，所以 Na 的 I1，小于 Mg 的；而 Na+的价电子变为 2p6，Mg+的变为 3s1， 这样 Na+处于较稳定状态，而 Mg+又处不太稳定状态，所以 Na 的 I2 远远大于 Mg 的。 （2）Be 原子的 I1I4 各级电离能分别为： 899KJmol-1、1757 KJmol-1、1.484104 KJmol-1、2.10
19、0104 KJmol- 1、 解释各级电离能逐渐增大并有突跃的原因。 解：规律为：I1I2 I3I4 ，且在 I3 处有突跃，原因为： 由于原子序数不变，主量子数也不变，而又失去一个电子，则屏蔽常数减小， Z*变大，所以 I2 比 I1 大；由于原子序数不变而主量子数突然由 2 减小为 1，所 以 I3 比 I2 有突跃；由于原子序数不变，主量子数也不变，而又失去一个电子， 屏蔽常数减小，Z*增大，所以 I4 比 I3 大。 11计算 O 原子的第一、二电离能 I1，I2 解：O 原子的基电子组态为 1s22s22p4，核电荷为 8，根据电离能的定义式有： 12. 写出下列分子或离子中，中心原
20、子所采用的杂化轨道： CS2、NO2+、NO3-、BF3、CBr4、PF4+、SeF6、SiF62- 、AlF63-IF6+。 解: 分子/离 子 CS2 NO2+ NO3- BF3 CBr4 杂化轨道 sp sp sp2 sp2 sp3 分子/离 子 PF4+ SeF6 SiF62- AlF63- IF6+ 杂化轨道 sp3 sp3d2 sp3d2 sp3d2 sp3d2 13. 为什么存在 H3O+和 NH4+而不存在 CH5+?为什么存 SF6 而不存在 OF6？ 解： 在 H2O 分子中 O 为不等性 sp3 杂化轨道，氧原子上有 2 个孤电子对， 可以进入 H+的空轨道，从而得到 H
21、3O+。 在 NH3 分子中 N 为不等性 sp3 杂化轨道，氮原子上有 1 个孤电子对，可 以进入 H+的空轨道，从而得到 NH4+。 在 CH4 分子中 C 为等性 sp3 杂化轨道，碳原子上无孤电子对，所以不能 和 H+结合形成 CH5+。 S 的价电子构型为 3s23p4, S 还有空的 3d 轨道，可以形成 sp3d2 杂化轨道， 与 F 形成 SF6 分子。 O 的价电子构型为 2s22p4, 没有空的 2d 轨道，不能形成 sp3d2 杂化轨道， 所以不能与 F 形成 OF6 分子。 14用价层电子对互斥理论，说明 XeF4、XeO4 、XeO3、XeF2、XeOF2、XeOF4
22、 的分子形状。 解： 分子式 中心原子 电 子 数 端原子 电子数 价层电子 对 数 价层电子 对 构 型 孤 对 电子对数 分子构型 XF4 8 4 6 正八面体 2 平面正方型 XeO4 8 0 4 正四面体 0 正四面体 XeO3 8 0 4 正四面体 1 三角锥 XeF2 8 2 5 三角双锥 3 直线型 XeOF2 8 2 5 三角双锥 2 T 型 XeOF4 8 4 6 正八面体 1 四方锥 15下列分子中有无大 键？若有，请以 的形式给出。 （1）CH2=CH-CH2-CH = CH2-无 （2）CH2=C=CH2 -无 C 原子杂化 SP2 SP SP2 （3）CH2=C=O-
23、 - （4）CH2=CHCl- （5）C6H5Cl （6）O=C(NH2)2 16写出 O2，O2+，O2-，O22-的键级，键长长短次序及磁性。 解： O2KK( 2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz) 2 (*2py)1(*2pz)1 O2 分子的键级=（10-6）/2=2， 顺磁性 O2+KK( 2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2( 2pz)2 (*2py)1 O2+分子的键级= （10-5 ）/2=2.5 , 顺磁性 O2- KK(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2 (*2py)2(*2pz)1 O2- 分子的键级=（10-7）/2=1.
24、5，顺磁性 O22-KK(2s)2(2s*)2(2px)2(2py)2(2pz)2 (*2py)2(*2pz)2 O22-分子的键级=（10-8）/2=1，反磁性 键长长短次序： O2+ -O2-O2O22- （2.5） （2） （1.5） （1） （键级越高，键长越短） 17已知下列两类晶体的熔点（） （1）NaF 993 NaCl 801 NaBr 747 NaI 661 （2）SiF4 -77 SiCl4 -70 SiBr4 5.4 SiI4 120.5 为什么钠的卤化物的熔点比相应的硅的卤化物的熔点高？ 为什么钠的卤化物的熔点递变顺序和硅的卤化物不一样？ mn4 3()43 87 64
25、 答：（1）钠的卤化物是离子晶体，晶体中质点间作用力是离子键，硅的卤化物 是分子晶体，其晶体中质点间作用力以范德华力为主，因离子键的强度远大于 范德华力，故钠的卤化物的熔点高于硅的卤化物。 （2）离子晶体中的晶格能随离子半径的增大而减小，由于从 F 到 I，其半径逐 渐增大，故晶格能减弱，其熔点降低，分子晶体中的范德华力以色散力为主， 而色散力随分子半径 大小的增大而增加，从 F 到 I，半径增大，范德华力增大， 其熔点升高。 18解释下列各组中化合物间的熔点的差别 （1）BeO(2530 )，MgO（2800） ，CaO（2570） ，SrO（2430） ， BaO(1923) （2）NaF
26、（992） ，NaCl（800） ，AgCl（455） （3）CaCl2（782） ，ZnCl2（251） （4）FeCl2 （67） ，FeCl3（282） 答（1）BeO 是 ZnS 型离子晶体，MgO、CaO、SrO、BaO 是 NaCl 型晶体，由 于离子电荷相同，半径相差不多，所以 BeO 熔点小于 MgO、CaO，由于 MgO、CaO、SrO、BaO 半径递增，晶格能递减，所以 MgO、CaO、SrO、BaO 熔点递减。 （2）NaF、NaCl 是离子晶体，离子电荷，晶体结构相同，因为 NaF 离子半径 小于 NaCl，所以 NaF 熔点较高，AgCl 已经轻微 明显极化， 而且离
27、子半径较 大，所以熔点较低。 （3）CaCl2 是离子晶体，ZnCl2 是过渡型晶体，所以 ZnCl2 的熔点比 CaCl2 低。 （4）FeCl2 是离子晶体，FeCl3 是过渡型晶体，所以 FeCl3 的熔点比 FeCl2 19.配合物 命名 中心离子 配位数 Cd(NH3)4Cl2 二氯化四氨合镉（） Cd2+ 4 Co(NH3)6Cl3 三氯化六氨合钴（） Co3+ 6 Pt(NH3)2Cl2 二氯化二氨合铂（） Pt2+ 2 K2PtI4 四碘合铂（）酸钾 Pt2+ 4 Co(NH3)5ClCl 氯化氯五氨合钴（） Co2+ 6 20根据磁矩，判断下列配合物中心离子的杂化方式，并指出
28、它们属于何类配 合物内 外轨型，高（低）自旋。 （1）FeF63- m = 5.9B （3）Cd(NH3)42+ m=0 （2）Fe(CN)63- m = 2.4B （4）Co(NH3)63+ m = 0 （5）Ni(NH3)62+ m = 3.2B （7）顺-PtCl4(NH3)2 m=0 （6）Ni(CN)42- m = 0 （8）顺-PtCl2(NH3)4 m = 0 答： 物质 单电子数 杂化方式 内（外）轨 高(低 )自旋 （1）FeF63- m = 5.9B 5 sp3d2 外轨型 高自旋 （2）Fe(CN)63- m =2.4B 2 d2sp3 内轨型 低自旋 （3）Cd(NH3
29、)42+ m = 0 0 sp3 外轨型 高自旋 （ 4）Co(NH3)63+ m = 0 0 d2sp3 内轨型 低自旋 （5）Ni(NH3)62+ m = 3.2B 2 sp3d2 外轨型 高自旋 （6）Ni(CN)42- m = 0 0 dsp2 外轨型 低自旋 （7）顺-PtCl4(NH3)2 m = 0 0 d2sp3 内轨型 低自旋 （8）顺-PtCl2(NH3)4 m = 0 0 sp3d2 外轨型 低自旋 21、配合物Co(CN)63-为低自旋配离子，其电子吸收光谱的最大吸收峰在 34000cm-1 处。 （1）求该配离子吸收光的频率 v/S-1=？ （2）求该配离子的分裂能是
30、多少 cm-1？是多少 kJmol-1？ （3）求该配离子的晶体场稳定化能 CFSE，分别以 Dq 和 cm-1 表示（不考虑 电子成对能 P） 。 解 (1)解：1/=34000cm-1 =34000/10-2 m1 = 3.4106 m1 v = C/= 3108 mS-1 3.4106 m1 = 1.021015 S-1 (2)解：其电子吸收光谱的最大吸收峰在 34000cm-1 处。 o = 34000cm-1 o = hv = 6.62610-34JS1.021015 S-1= 6.75910-19J = 6.75910-19NA10-3KJmol-1=6.75910-196.022
31、102310- 3KJmol-1 = 407.03 KJmol-1 （3）解：Co3+ 为 d6 构型，弱场中电子结构为（t2g ）6（eg）0 CFSE/Dq = -4X6 = -24 Dq o =10 Dq Dq=3400cm-1 CFSE/ cm-1 = -243400cm-1 = 81600 cm-1 22. 用价层电子互斥理论描述下列分子的结构，XeOF4 、XeO3、XeO4 解：XeO3 Xe 的价电子总数为 8，电子对数为 4，形成正四面体构型，由三 个氧子原子占据三个电子对，留下一对孤电子对，因此 XeO3 为三角锥结构 XeO4 Xe 价电子总数为 8 电对数为 4 ，形成
32、正四面体，四个氧原子占据四 个电对，因此 XeO4 为正四面体结构 XeOF4 Xe 价电子总数为 8+4=12 电对数为 6，形成正八面体构型，四个氟原 子，一个氧原子占据五个电对位置，留下一对孤电子对，因此 XeFO4 为四方锥 结构 23. 用离子极化理论说明下列物质的酸碱性递变情况。 NaOH、 Mg（OH ）2、Al （OH）3、H4SiO4、H3PO4、H2SO4、HClO4 解： Na Mg Al Si P S Cl 离子势：，Z 为离子电荷， 为半径 可知从 Na 到 Cl，Z, 离子势越来越大，从而它们的水化物性质 由：强碱 弱碱 两性 酸性 强酸性 24. 分别写出浓盐酸，
33、稀硫酸与 Co(OH)3、Ni(OH)3 的反应方程式，比较浓盐 酸、稀硫酸与 Fe(OH)3 的反应，说明 Fe3+ 、Co 3+、Ni3+ 的氧化性强弱。 解： 2Co(OH)3 + 6HCl 2CoCl2 + Cl2+ 6H 2O 4 Co(OH)3 + 4H2SO4 2CoSO4+ O2+ 10H 2O 2Ni (OH)3 + 6HCl 2NiCl2+ Cl2+ 6H 2O 4 Ni (OH)3 + 4H2SO4 4CoSO4+ O2+ 10H 2O Fe (OH)3 + 3HCl FeCl3 + 3H2O 2Fe (OH)3 + 3H2SO4 Fe2(SO4) + 6H2O 由反应方程可知，Fe3+ 氧化性明显比 Co3+、Ni3+ 弱，又对 Fe 、 Co、Ni 从 左至右的关系与同一族元素从上至下的关系类似，可知 Fe3+的氧化性最弱， Co3+ 氧化性居中，Ni3+ 氧化性最强，氧化性由强至弱为 Ni3+ Co3+ Fe3+ 。
