一级注册结构工程师基础考试普通化学复习资料docx.docx

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普通化学

考试大纲

3.1物质结构与物质状态

3丄1原了轨道波函数电了云四个量了数

3」.2核外电子分布三原则原子、离子核外电子分布式原子、离子外层电子分布式分子结构式

3.1.3化学键金属键离子键共价键价键理论

3.1.4电偶极矩极性分了非极性分了分了极性与键极性关系

3」.5杂化轨道理论杂化轨道类型分子空间构型与杂化轨道关系典型分子空间构型

3.1.6分了间力氢键分了间力与物质性质的关系

3」.7离了晶体原了晶体分子晶体金属晶体的组成、结构与性质的比较

3.1.8理想气体状态方程气体分压定律少计算

3.2溶液

321质量分数物质量浓度质量摩尔浓度摩尔分数的表示与计算

322蒸汽压蒸汽压下降沸点凝固点沸点上升凝固点下降渗透压溶液的依数性拉乌尔定律溶

液蒸汽压、沸点、凝固点、渗透压大小的比较

3.2.3水的离子积氢离子浓度红氧根离子浓度溶液pH值表示

3.2.4酸碱共轨酸碱对

325—元弱酸碱的解离平衡解离常数解离度氢离子浓度氢氧根离子浓度及溶液pH值的计算326多元酸碱的解离平衡溶液pH值的计算

3.2.7强碱弱酸盐的水解强酸弱碱盐的水解强酸强碱盐的水解盐类溶液pH值的计算

328同离子效应缓冲溶液缓冲作用缓冲溶液的组成、类型、pH值计算及配制

3.2.9难溶电解质的沉淀溶解平衡溶度积溶解度与溶度积的关系溶度积规则同离子效应

3.3周期

331周期表的组成元素的原了结构与元素在周期表屮位置的关系元素在周期表屮的分区

3.3.2元索性质的周期性递变原子半径、金属性与非金属性、电离能、电子亲和能及电负性的周期性递变

3.3.3氧化物及其水合物的酸碱性递变规律

3・4化学反应方程式，化学反应速率与化学平衡

341化学反应方程式的写法配平计算

3.4.2反应热吸热放热热化学反应方程式的写法

343反应方程式•反应热效应的关系及计算物质标准摩尔生成恰反应的焰变少计算

344爛物质的标准摩尔矯热力学笫三定律物质的爛值大小规律反应的标准摩尔爛变及计算

3.4.5吉布斯函数吉布斯函数变反应方向（自发性）的判断

3.4.6化学反应速率的表示质量作用定律速率方程式反应级数

3.4.7阿仑尼乌斯公式温度对反应速率的影响活化能催化剂从活化分子、活化能的观点解释加快反应速率的方法

3.4.8化学平衡的特征标准平衡常数k°的表达式多重平衡规则转化率平衡中物质量关系及有关平衡的计算温度对平衡常数的影响

3.4.9化学平衡的移动浓度对化学平衡的影响压力对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响

3.5氧化还原与电化学

3.5.1氧化反应还原反应氧化剂还原剂氧化还原反应方程式的配平

3.5.2原电池的电极反应（半反应）、电池反应（总反应）原电池的图式

3.5.3标准氢电极标准电极电势原电池电动势电动势的能斯特方程及电动势的计算电极电势

的能斯特方程及电极电势的计算

3.5.4电极电势的应用氧化剂、还原剂的相对强弱的比较氧化还原反应方向的判断氧化还原反应标准平衡常数k°的计算

3.5.5电解池阳极及阳极反应阴极及阴极反应

3.5.6电解产物判断及其规律电解的应用

3.5.7金属的腐蚀及防上化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氧腐蚀差异充气腐蚀

3.5.8金属腐蚀的防止缓蚀剂法牺牲阳极保护法外加电流法

3.6有机化学

3.6」有机物的特点、分类

3.6.2姪的分类及结构特征泾的衍生物的分类及结构特征

363冇机化合物的命名链怪及英衍生物的命名原则芳怪及其衍生物的命名原则

3.6.4氧化反应不饱和桂的氧化芳烧的氧化醇的氧化醛的氧化

365収代反应烷坯的取代反应芳姪的収代反应儿种重要的取代反应取代基的定位效应

3.6.6消去反应醇的消去反应竣酸的脱水反应

367加成反应不饱和桂的加成拨基的加成

3.6.8高分了化合物及其合成加聚反应均聚反应共聚反应缩聚反应

369聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS工程赠料、聚甲基丙烯酸甲酯等高分子材料的合成及性质

2.6.10天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、丁睛橡胶等橡胶的合成、性质及用途

2.6.11尼龙一6、尼龙一66、聚氯乙烯纤维、聚丙烯纤维等纤维的合成、性质及用途

2.6.12典型冇机物的分子式性质及用途如「卩烷乙烘苯甲苯乙醇酚乙醛乙酸乙酯乙胺苯胺

3・4化学反应方程式，化学反应速率与化学平衡

341化学反应方程式的写法配平计算

3.4.2反应热吸热放热热化学反应方程式的写法

343反应方程式与反应热效应的关系及计算物质标准摩尔生成焙反应的焰变与计算

344嫡物质的标准摩尔爛热力学第三定律物质的爛值大小规律反应的标准摩尔嫡变及计算

3.4.5吉布斯函数吉布斯函数变反应方向（自发性）的判断

3.4.6化学反应速率的表示质量作用定律速率方程式反应级数

3.4.7阿仑尼乌斯公式温度对反应速率的影响活化能催化剂从活化分子、活化能的观点解释加快反应速率的方法

3.4.8化学平衡的特征标准平衡常数U的表达式多重平衡规则转化率平衡屮物质量关系及有关平衡的计算温度对平衡常数的影响

3.4.9化学平衡的移动浓度对化学平衡的影响压力对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响

3.5氧化还原与电化学

3.5」氧化反应还原反应氧化剂还原剂氧化还原反应方程式的配平

3.5.2原电池的电极反应（半反应）、电池反应（总反应）原电池的图式

3.5.3标准氢电极标准电极电势原电池电动势电动势的能斯特方程及电动势的计算电极电势的能斯特方程及电极电势的计算

3.5.4电极电势的应用氧化剂、还原剂的相对强弱的比较氧化还原反应方向的判断氧化还原反应标准平衡常数k°的计算

3.5.5电解池阳极及阳极反应阴极及阴极反应

3.5.6电解产物判断及其规律电解的应用

3.5.7金属的腐蚀及防止化学腐蚀电化学腐蚀析氢腐蚀析氧腐蚀差界充气腐蚀

3.5.8金属腐蚀的防止缓蚀剂法牺牲阳极保护法外加电流法

3.6有机化学

361有机物的特点、分类

3.6.2烧的分类及结构特征怪的衍生物的分类及结构特征

363有机化合物的命名链坯及其衍生物的命名原则芳泾及其衍生物的命名原则

3.6.4氧化反应不饱和泾的氧化芳烽的氧化醇的氧化醛的氧化

365取代反应烷烧的取代反应芳桂的取代反应几种重要的取代反应取代基的定位效应

3.6.6消去反应醇的消去反应竣酸的脱水反应

3.6.7加成反应不饱和坯的加成拨基的加成

3.6.8高分了化合物及其合成加聚反应均聚反应共聚反应缩聚反应

369聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABSX程塑料、聚「卩基丙烯酸甲酯等高分了材料的合成及性质

2.6.10天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、丁猜橡胶等橡胶的合成、性质及川途

2.6.11尼龙一6、尼龙一66、聚氯乙烯纤维、聚丙烯纤维等纤维的合成、性质及川途

2.6.12典型有机物的分子式性质及用途如甲烷乙烘苯甲苯乙醇酚乙醛乙酸乙酯乙胺苯胺

3.1物质的结构与物质的状态

3.1.1原子结构

1.核外电子的运动特性

核外电了运动具冇能虽量了化、波粒二象性和统计性的特征，不能用经典的牛顿力学来描述核外电了的运动状态。

2.核外电子的运动规律的描述

由于微观粒子具有波的特性，所以在量子力学中用波函数屮来描述核外电子的运动状态，以代替经典力学屮的原了轨道概念。

（1）波函数屮（原子轨道）：

用空间塑标來描写波的数学函数式，以表征原子屮电子的运动状态。

一个确定的波函数屮，称为一个原子轨道。

（2）概率密度（几率密度）：

"2表示微观粒子在空间某位置单位体积内出现的概率即概率密度。

（3）电子云：

用黑点疏密的程度描述原子核外电子出现的概率密度（屮2）分布规律的图形。

黑点较密的地方,表示电子出现的概率密度较大,单位体积内电子出现的机会较多。

（4）四个量子数:

波函数屮由n.l.m三个量子数决定，三个量子数取值相互制约：

1）主最子数n的物理意义：

n的取值:

n=l,2,3,4,

意义：

表示核外的电子层数并确定电子到核的平均距离；确定单电子原子的电子运动的能量。

刀二1,2,3,4,对应于电子层K,L,M,N,•••

具有相同n值的原子轨道称为处于同一电子层。

2）角量子数i:

i的取值：

受n的限制，i=0,1,2……n-1（n个）。

意义：

表示亚层，确定原子轨道的形状；对于多电子原子，与共同确定原子轨道的能量。

…

1的取值：

1,

2,

3,

4

电了亚层：

S,

P,

d,

f…

轨道形状：

球形

纺锤形

梅花形

复杂

图3-1

3）磁虽了数m:

m的取值:

受i的限制,m=0,±1,±2……±i（2i+1个）。

意义：

确定原子轨道的空间取向。

1=0,

m二0,

s轨道空间取向为1；

1=1,

m二0,±1,

P轨道空间取向为3；

1=2,

m=0,±1,±2,

d轨道空间取向为5；

n,i札I同的轨道称为等价轨道。

s轨道冇1个等价轨道，表示为:

口

P轨道有3个等价轨道，表示为』||]

d轨道有5个等价轨道，表示为：

匚□

一个原子轨道是指n、i、m三种最子数都具有一定数值时的一个波函数屮（n,i』）,例如屮（1,0,0）代表基态氢原子的波函数。

n、i、ni取值合理才能确定一个存在的波函数，亦即确定电子运动的一个轨道。

n>im的取值与波函数：

n二1（1个），i=0,m=0,屮（1,0,0）

i二{0,加=0,屮（2,0,0）

1,心0,±1,屮（2,1,0）,屮（2丄1）,屮（2,1,・1）

n=3（9个）,

0,m=0屮（3,0,0）

={1,加=0,±1屮（3,1,0）,屮（3,1,1）,屮（3,1-1）

2,加=0,±1,±2屮G,2,0）屮（3,2,1）屮（3,2,—1）'''屮（3,2,2）,屮（3,2,-2）

n=4（16个）波函数屮数目=『

在一个确定的原子轨道下，电子白身还有两种不同的运动状态，这由应确定.

4）自旋量了数叫：

1

H

叫的取值：

m.s={?

~2

意义：

代表电子自身两种不同的运动状态（习惯以顺、逆自旋两个方向形容这两种不同的运动状态，可用tt表示自旋平行，t丨表示自旋反平行。

这样n、i、m、ms四个量了数确定电了的一个完整的运动状态，以屮（n,i,m,血）表示。

例：

屮（1,0,0,+-）,屮（1,0,0,--）,屮（2,1,1,+-）,屮⑵1,1,--）等等。

2222

3.原子核外电子分布三原则

（1）泡利不相容原理：

一个原子中不可能有四个量子数完全相同的两个电子.

1+_

因为同一个轨道的电了，n、I、m三个量了数已相同，第四个量了数叫={2必不相同

2

由此可得出:

一个原子轨道中最多能容纳自旋方向相反的两个电子。

表示为：

~n~

根据每层冇『个轨道，每个轨道授多能容纳两个电了，由此可得出每一层电了的最大容量为2

（2）最低能量原理：

电了总是尽先占据能量最低的轨道。

电子依据轨道近似能级图山低到高依次排布。

轨道近似能级图为：

6s

4f

5d

6p

5s

4d

5p

4s

3d

4p

3s

3p

2s

1o

2p

1s

（3）洪特规则：

在n

和I

值都相同的等价轨道中,

如2p3：

电了总是尽可能分山各个轨道自旋平行。

洪特规则特例：

当电子的分布处于全充满、半充满或全空时,全充满：

『或d”或严

半充满：

p'或J或F

全空:

p°或d°或f°

例如，24CrlS^S^P^S^P^d^S1，半充满比较稳定。

29CulS22S22P63S23P63d104SI,全充满比较稳定。

比较稳定。

（4）核外电子分布式：

原子的核外

原子的

离子的核外

离子的

电了分布式外层电子分布式

电了分布式外层电子分布式

（价电子构型）

\\NalslslpPs'

3s1

Na:

ls'2s‘2p"

2s22p6

"Sls^s^p^s^p1

3s和

S2_:

ls22s22p63s23p6

q2r\6

3s3p

26Fe1s22s22p63s23p63d64S2

3dli4s2

Fe34：

ls22s22p63s23p63d5

3s23p63d5

24CrlS^S^P^S^P^d^S1

3d34S'

24Cr3+:

lS22S22P63S23P63d3

3S23P63d3

29CulS^S^P^S^P^d^dS1

3dl04S1

29Cu2+:

lS22S22P63S23P63d9

3S23P63d9

根据电子的排布，还可判断出轨道中未成对电了的数冃。

例：

根据Fe原子的价电子构型3dMs

判断其轨道图小，未配对的电子数。

T

T

f

T

可见未成对电子数为4。

（3）原子、离子的电子式及分子结构式

电子式:

在元素符号周围用小黑点（或X）来表示原子或离子的最外层电子的式子。

例如:

H.Na..Mg..Ca.:

C:

分子结构式：

用“一”代表一对共用电子对的分子式。

例如：

N=N,0二OO,C1-C1,H—C1

3.1.2化学键和分子结构

1.化学键

化学键：

分了或晶体屮相邻的原了（离了）之间的强烈的相互作用。

化学键一般分为金属键、离了键和共价键。

（1）金属键：

金属原子外层价电子游离成为自由电子后，靠口由电子的运动将金属离子或原子联系在一起的作用，称为金属键。

金属键的本质：

金属离子与自由电子之间的库仑引力

（2）离子键：

电负性很小的金属原子和电负性很大的非金属离原子相互靠近时，金属原子失电子形成正离了，非金属离原了得到原了形成负离了，由止、负离了靠静电引力形成的化学键。

离子键的特征：

1）没有方向性

2）没有饱和性

离了的外层电了构型人致有：

8电子构型ns2np6,如Na,Al",Sc",Ti"等;

18电子构型ns2np6nd10；,如Ga"、Sn4\Sb5\Ag,Zi?

•等；

9—17电了构型ns2np°nd1-9,Fe3*,Mr?

Ni2，＞Cu2\Au"等；

18+2电子构型——（n-1）s2p6d10ns2,,如P『,Bi鎂等;

2电子构型——Is2,如Li：

Be2\

（3）共价键：

分子内原子I'可通过共用电子对（电子云重叠）所形成的化学键。

可用价键理论来说明共价键的形成：

1）价键理论：

价键理论认为典型的共价键是在非金属单质或电负性相差不大的原了Z间通过电了的相互配对而形成。

原子屮一个未成对电子只能和另一个原子屮白旋相反的一个电子配对成键，且成键时原子轨道要对称性匹配，并实现最大程度的重證。

共价键的特性:

1）共价键具有饱和性：

共价键的数H取决丁•成键原子所拥有的未成对电子的数FI。

2）共价键具有方向性：

对称性匹配；最大重叠。

2）根据重叠的方式不同，共价键分为：

。

键：

原了轨道沿两核连线，以“头碰头”方式重亞,例如：

H2:

H-H,S-So键.

兀键：

原子沿两核连线以“

例如：

单键：

。

双键：

。

+川三键：

o+JI+JI

HC1:

H-Cl,S-Pxo键,

用并启”方式进行重叠。

Cl2：

Px-Px0键.

-C=C-:

Px-Pxo键,

N2中N三N:

P-Pxo键，

Ch:

Cl-Cl,Px-Px0键

Py-P」键.

P、—Py刃键；Pz—P?

n键.

图3-2

2.分子的极性与电偶极矩

极性分子和非极性分子用电偶极矩卩来区别。

（1）电偶极矩H二q・i

q：

正负电荷屮心所带电量；“正负电荷屮心之间的距离。

（2）极性分子：

正负电荷中心不重合的分子•其电偶极矩大于零，即“>0

如：

H20,HX,SO2,H2S,HCN等其“>0,为极性分子。

（3）非极性分子：

正负电荷屮心重合的分子.其电偶极矩等于零，即件0。

如：

饷、CCSCO2、CS2、2、H2等严0,为非极性分子。

（4）分子极性与键的极性的关系

1）对于双原了分了：

分了的极性与键的极性一致，即键是极性的，其分了也是极性的，且键的极性越人，分了的极性越强,如极性HF>HC1>HBr>HI;若键是非极性的,其分子也是非极性的，如.2、比、O2等.

2）对于多原子分子：

分子的极性与键的极性不一定一致，分子的极性不仅取决于键的极性，而且与分子的空间构型有关.结构对称的分子，键的极性可相互抵消,分子为非极性分子。

如：

CH”CCli>CO2、CS2等分子，由于分子空间结构对称，具分子为非极性分子。

3.分子空间构型和杂化轨道理论

（1）杂化轨道理论要点：

1）原子在形成分子时，能级相近的原子轨道可相互混杂即杂化，杂化麻的轨道称为杂化轨道；

2）有儿个轨道参加杂化，便形成儿个杂化轨道即杂化轨道数目等于参加杂化的轨道数目；

3）朵化轨道比未朵化的轨道成键能力更强，形成的分子更稳定。

杂化轨道理论可用来解釋分了的空间构型。

杂化轨道类型

朵化轨道类型

SP杂化

SP?

杂化

（等性）SP'杂化

（不等性）

SP嗪化

参加杂化的轨道

一个S+—个P

一个S+两个P

一个S+三个P

一个S+三个P

空间构型

直线型

平而正三角形

正四而体

三角锥型

V字型

实例

BeClz,HgCU,ZnCl2

CO2,CS2,C2H2

BCh,BF3

（B,Al,Ga等

IIIA元素的卤

化物）C2H4

cili,

SiHi,

CCli,

SiCl-i

nh3

NF.3

PHs

PC13

AsH3

SbH3

lb.0

H2S

0F2

分子的极性

非极性

非极性

非极性

极性

极性

等性杂化：

各个杂化轨道所含成分完全相同。

不等性杂化：

各个朵化轨道所含成分不完全相同。

4.分子间力与氢键

（1）分子间力：

分子与分子之间的作用力。

分子间力的类型：

1）色散力：

瞬吋偶极和瞬吋偶极Z间产生的吸引力。

瞬时偶极：

由于分子在某瞬间正负电荷中心不重合所产生的一种偶极。

色散力普遍存在于一切分子之间。

2）诱导力：

由固冇偶极和诱导偶极Z间所产生的吸引力。

诱导偶极：

由于分子受外界电场包括极性分子固有偶极场的影响所产生的一种偶极。

3）.取向力：

由固有偶极之间所产生的吸引力。

分子间力是色散力、诱导力和取向力的总称,即分子间力二色散力+诱导力+取向力

非极性分了与非极性分了间之间：

只有色散力；

非极性分子与极性分子之间：

具有色散力和诱导力

极性分子与极性分子Z间：

具有色散力、诱导力和取向力。

分子间力也叫范德华力。

其中色散力最普遍，也最重要。

同类型分子中，色散力与摩尔质量成正比，故可近似认为分子间力与摩尔质量成正比。

例如，分了间力：

【2>Bq>CI2>F2

分子间力比般化学键弱得多，没有方向性和饱和性。

（2）氢键

1）氢键:

氢原子除能和电负性较人，半径较小的X原子（如：

I；、0、N）形成强的极性共价键外，还能吸引另一个电负性较大，半径较小的Y原子（如：

F、0、N）中的孤电子云对形成氢键。

X—H……Y,X、Y—电负性较大的原子如（F、0、N）

2）氢键和分子间力的强度、数最级相同，也具有方向性和饱和性。

3）分子中有F—H键、0—H键或N—H键的分子能形成氢键。

如：

HF、出0、Nib、无机含氧酸（HNO3、H2SO4、H3BO3等）、有机竣酸（一C00H）、醇（-0H）、胺（NHJ、蛋白质等分子之间都存在氮键。

而乙醛（CHsCH0）和丙酮（CHlC0—伽）等醛、酮及瞇等分了之间则不能形成氢键，但与水分子之间可形成氢键.

（3）分子间力对物质性质的影响

1）物质的熔点和沸点：

同类型的单质和化合物，其熔点和沸点一般随摩尔质量的增加而增大。

因为分了间的色散力随摩而质量的增加而增人。

因氢键的形成能加强分子间的作用力，因此含有氢键的物质比不含氢键的物质熔点和沸点要高。

例如，

HF、HCKHBr、HI

沸点CC）：

20、-85、一57、-36

因HF分了间存在氢键，其熔点和沸点比同类型的氢化物要高，出现反常现彖。

同理IM）、N&在同族氢化物中，沸点也出现反常现彖。

2）物质的溶解性：

（极性）“相似者相溶”即极性溶质易溶于极性溶剂；非极性（或弱极性）溶质易溶于非极性（或弱极性）溶剂。

溶质和溶剂的极性越相近，越易互溶。

例如，碘易溶于苯或四氯化碳，而难溶于水。

3.1.3晶体结构和性质

3.1.3.1晶体的基本类型和性质

（1）离子晶体

1）晶格结点上的微粒：

正、负离了。

2）微粒间作用力：

离子键即正、负离子Z间的静电引力。

其作用力随离子电荷的增多和半径的减少而增强。

3）晶体中不存在独立的简单分子。

例如NaCl晶体，表示Na:

Cr=l:

l0

4）晶体的特性：

熔点高、硬度大；延展性差；一般易溶于极性溶剂；熔融态或水溶液均易导电。

在相同类型的典型离了晶体屮，离了的电荷越多，半径越小，晶体的熔点越高，硬度越人。

离子电荷与半径的规律如卜':

（A）在同一周期中，口左而右随着正离子电荷数的增多，离子半径逐渐减少。

如半径：

Na+>Mg2+;Q>Ca2+>Sc3+

（B）同一元素，随着正离了电荷数的增多，离子半经减少。

如半径：

Fe24>Fe3^

（C）在同一族屮，自上而下离子半经逐渐增大。

如半径：

I->Br->Cr>F~

根据离了电荷与半径的规律，可判断离了键的强弱，从而可判断离了晶体熔点和硬度的大小

例1:

离了晶体

正、负离子半径和

正、负离了电荷数

熔点

硬度

XaF

2.30A

+1,-1

993°C

2.3

CaO

2.31A

+2,—2

2614°C

4.5

例2：

离子晶体

正离子半径

正、

负离子电荷数

熔点

硬度

CaO

0.99A

+2,

+2

2614°C

4.5

MgO

0.66A

+2,

+2

2852°C

5.5〜6.5

（2）原子晶体'

1）晶格结点上的微粒：

原了。

2）微粒间作用力：

共价键。

3）晶体中不存在独立的简单分子。

例如方石英（SiO?

）晶体，表示Si:

O二1:

2。

4）品体的特性：

熔点高、硬度大；延展性差；一般溶剂中不溶；是电的绝缘体或半导体。

常见的原子品体

有金刚石（C）和可作半导体材料的单晶硅（Si）、铭（Ge）、伸化谏（GaAs）、以及碳化硅（SiC）和方石英（SiO2）o

（3）分子晶体

1）晶格结点上的微粒一：

极性分子或非极性分子。

2）微粒间作用力：

分子间力（还有氢键）。

在同类型的分子屮，分子I、可力随分子量的增大而增大。

3）晶体中存在独立的简单分子。

例如C0?

晶体，结点上为C0?

分子。