大學(xué)化學(xué)框架與特色.ppt

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大學(xué)化學(xué)概況與特色 大學(xué)化學(xué)框架 第一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 第二章化學(xué)反應(yīng)的能量 第三章化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率 第四章溶液與膠體 第五章電化學(xué)基礎(chǔ) 本教材是在 厚基礎(chǔ) 寬口徑 重實(shí)踐 的教學(xué)模式指導(dǎo)下 許多教師長(zhǎng)期教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)探索而編成的 大學(xué)化學(xué)概況與特色 全書(shū)有兩大部分 基礎(chǔ)部分 拓展部分 各專業(yè)的必修內(nèi)容 則可根據(jù)專業(yè)的不同特點(diǎn)選擇講授或在教師指導(dǎo)下由學(xué)生自學(xué) 基礎(chǔ)部分包括 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)化學(xué)反應(yīng)中的能量化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率溶液和溶膠電化學(xué)基礎(chǔ) 這一部分注重基礎(chǔ)性 系統(tǒng)性 完整性 拓展部分包括 化學(xué)與能源化學(xué)與工程材料化學(xué)與生命化學(xué)與環(huán)境 試圖分析化學(xué)在上述的學(xué)科領(lǐng)域中的滲透和應(yīng)用 為學(xué)生提供獨(dú)特的化學(xué)視角 內(nèi)容上力求體現(xiàn)出常識(shí)性 趣味性和前沿性 編寫(xiě)中 注意了下述問(wèn)題的正確處理 1 簡(jiǎn)化了理論要求 適當(dāng)降低了計(jì)算的難度和復(fù)雜性 化學(xué)熱力學(xué)中刪去了Gibbs函數(shù)的導(dǎo)出 著重強(qiáng)調(diào)了狀態(tài)函數(shù)的應(yīng)用 刪去了分子軌道理論和與此相關(guān)的固體能帶理論 如在物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了波函數(shù)的角度分布和徑向分布及其圖像 直接用量子數(shù)說(shuō)明 2 努力做到基礎(chǔ)性和應(yīng)用性 系統(tǒng)性和前沿性的有機(jī)結(jié)合 即強(qiáng)化必要的基礎(chǔ) 突出理論 規(guī)律的應(yīng)用 適當(dāng)反映當(dāng)代化學(xué)的新發(fā)展和新成就等前沿性內(nèi)容 如飛秒化學(xué) 綠色化學(xué) 人類基因計(jì)劃 DNA指紋鑒定 等離子體 激光材料和納米材料 等等 3 本教材以現(xiàn)行的中學(xué)化學(xué)和物理教學(xué)大綱為起點(diǎn) 做好與其銜接的工作 如酸堿理論中簡(jiǎn)介了 質(zhì)子理論 后 仍然以中學(xué)化學(xué)中的 水 離子理論 為基礎(chǔ)進(jìn)行討論 4 教材中每章前都有 內(nèi)容提要和基本要求 學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)目標(biāo)明確 大致內(nèi)容清楚 便于預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí) 也有利于自學(xué)能力的訓(xùn)練和培養(yǎng) 5 每章后設(shè)置 閱讀材料 是同類教材中最早的 也是教材的一大特色 這些內(nèi)容力爭(zhēng)文字流暢 生動(dòng) 目的是活躍思維 開(kāi)拓視野 增加新的知識(shí) 6 編寫(xiě)了 大學(xué)化學(xué)要點(diǎn)與題解 制作多媒體課件和網(wǎng)絡(luò)可件等配套教學(xué)輔助資料 實(shí)現(xiàn)了多媒體教學(xué)手段 1 1原子結(jié)構(gòu)的近代概念1 2原子核外電子的排布和元素周期律1 3化學(xué)鍵和分子構(gòu)型1 4共價(jià)分子的空間構(gòu)型1 5分子間力和氫鍵1 6晶體結(jié)構(gòu) 第一章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 1 1原子結(jié)構(gòu)的近代概念 1 1 1 經(jīng)典原子模型1 1 2 原子結(jié)構(gòu)的近代概念1 1 3原子軌道和電子云1 1 4多電子原子中軌道的能級(jí) 1 1 1 經(jīng)典原子模型 1 J Dalton原子模型 2 J J Thomson的 浸入式 原子模型 3 E Ruthorford的 含核 原子模型 4 Bohr原子模型 1 1 2 原子結(jié)構(gòu)的近代概念 1 波粒二相性2 運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)性 1 1 3原子軌道和電子云 1 波函數(shù)和原子軌道2 四個(gè)量子數(shù)3 波函數(shù)與電子云 1 1 4多電子原子中軌道的能級(jí) 能級(jí)排列屏蔽效應(yīng)鉆穿效應(yīng)能級(jí)交錯(cuò) 1 2原子核外電子的排布和元素周期律 1 2 1核外電子排布的規(guī)則 Pauli 泡利 不相容原理 能量最低原理 Hund 洪特 規(guī)則1 2 2核外電子構(gòu)型與元素周期律1 2 3原子結(jié)構(gòu)與元素周期表的關(guān)系1 2 4元素性質(zhì)變化的周期性 1 2 4元素性質(zhì)變化的周期性 1 原子半徑共價(jià)半徑金屬半徑范德華半徑2 電離能 I 3 電子親和能 EA 4 電負(fù)性 Kai 5 氧化數(shù) 1 3化學(xué)鍵和分子構(gòu)型 化學(xué)上將原子 或離子 間相互結(jié)合的強(qiáng)烈作用力稱為化學(xué)鍵 由于元素的電負(fù)性不同 相互形成的化學(xué)鍵有多種類型 通常有離子鍵 共價(jià)鍵 金屬鍵等 也不能用一種理論解釋 1 3 1離子鍵1 3 2共價(jià)鍵 1離子鍵 1 離子鍵的形成2 離子鍵的特征3 離子極化 2共價(jià)鍵 1 價(jià)鍵理論 2 雜化軌道理論 3 配位鍵 1 價(jià)鍵理論 1 形成2 共價(jià)鍵的特性3 共價(jià)鍵的類型4 價(jià)鍵理論存在的問(wèn)題 2 雜化軌道理論 1 Pauling提出了雜化軌道理論 2 常見(jiàn)的雜化軌道及空間構(gòu)型 3 非等性雜化 3 配位鍵 1 配合物的組成2 配合物的命名 1 4分子的空間構(gòu)型 共價(jià)鍵型簡(jiǎn)單分子 ABn 價(jià)層電子對(duì)互斥理 VSEPR法 1 5分子間力和氫鍵 1 5 1分子的極性1 5 2分子間力 VanderWaals力1 5 3氫鍵 4氫鍵 1 形成的條件 2 氫鍵的類型 3 氫鍵的性質(zhì) 4 氫鍵對(duì)物性的影響 1 6 1晶體和非晶體1 6 2晶體的基本類型1 6 3實(shí)際晶體1 6 4液晶 1 6晶體結(jié)構(gòu) 1 6 1晶體和非晶體 1 晶體與非晶體的特性比較2 晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1 晶體與非晶體的特性比較 單晶體 多晶體 微晶 非晶體 2 1基本概念 2 2熱力學(xué)第一定律 2 5Gibbs函數(shù) 2 4熵與熵變 第二章化學(xué)反應(yīng)的能量 2 3焓與Hess定律 2 1基本概念 1系統(tǒng)與環(huán)境2狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)3過(guò)程與途徑 2 2熱力學(xué)第一定理 數(shù)學(xué)表達(dá)式 U Q W 內(nèi)能功和熱 功 體積功W體 P外 V非體積功 有用功 W 只作體積功 不做有用功時(shí) 第一定理可寫(xiě)為 U Q P外 VQ P V 可逆過(guò)程 2 3焓與Hess定律 2 3 1焓2 3 2焓的性質(zhì)2 3 3化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)2 3 4化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算2 3 5Hess定律2 3 6Hess定律的應(yīng)用 恒壓熱效應(yīng)Qp 恒容熱效應(yīng)Qv 2 3 3化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng) 2 3 4化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算 1 熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)2 熱化學(xué)方程式3 標(biāo)準(zhǔn)生成焓4 標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓5 化學(xué)反應(yīng)焓的計(jì)算 2 4熵與熵變 1 自發(fā)過(guò)程2 混亂度與熵3 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)的判據(jù) 2 混亂度與熵 1 混亂度2 熵的定義3 熵的性質(zhì)4 標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵5 標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下反應(yīng)的熵變 2 5Gibbs函數(shù) 1 Gibbs函數(shù)的定義2 Gibbs函數(shù)的物理意義3 Gibbs函數(shù)判據(jù)4 化學(xué)反應(yīng)的Gibbs函數(shù)變5 Gibbs函數(shù)的應(yīng)用 4化學(xué)反應(yīng)中 rG 的計(jì)算 1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 rG 的計(jì)算 2 非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 rG 的計(jì)算 1 利用 fG 計(jì)算 rG i fG i fG 生成 fG 反應(yīng) 2 利用等溫方程式 rG T rH T T rS T計(jì)算 1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 rG 的計(jì)算 2 非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 化學(xué)反應(yīng)的自由焓變計(jì)算 rGT rG T 2 303RTlgQ式中R 8 314J mol K Q為反應(yīng)商 對(duì)于反應(yīng)aA aq dD l eE g zZ s Q PE P e CA C a 5Gibbs函數(shù)的應(yīng)用 1 判斷反應(yīng)的方向和限度2 判斷物質(zhì)的穩(wěn)定性3 估計(jì)反應(yīng)進(jìn)行的溫度4 設(shè)計(jì)耦合反應(yīng) 第三章化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率 3 1化學(xué)平衡3 2化學(xué)平衡系統(tǒng)的計(jì)算3 3化學(xué)反應(yīng)速率3 4幾種特殊的化學(xué)反應(yīng) 3 1化學(xué)平衡 3 1 1分壓定律3 1 2非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)反應(yīng)Gibbs函數(shù)變3 1 3化學(xué)平衡3 1 4多重平衡法則 3 2化學(xué)平衡系統(tǒng)的計(jì)算 3 2 1標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的計(jì)算3 2 2平衡系統(tǒng)中系統(tǒng)各物質(zhì)的量及轉(zhuǎn)化率的計(jì)算3 2 3化學(xué)平衡的移動(dòng) 3 2 3化學(xué)平衡的移動(dòng) 濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響 LeChatelier原理 如果改變平衡體系的條件之一 如濃度 壓力或溫度等 平衡就會(huì)向減弱這個(gè)改變的方向移動(dòng) 3 3化學(xué)反應(yīng)速率 3 3 1化學(xué)反應(yīng)速率的表示 3 3 2濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響3 3 3溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響3 3 4催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響3 3 5幾類特殊的化學(xué)反應(yīng) 3 3 2 濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 1 基元反應(yīng) 2 質(zhì)量作用定律 3 反應(yīng)級(jí)數(shù) 3 3 3 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 1 溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律阿侖尼烏斯 Arrhenius 公式 2 碰撞理論 3 過(guò)渡態(tài)理論 3 3 4 催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 催化劑與催化作用單相催化與多相催化 3 4幾種特殊的化學(xué)反應(yīng) 多相反應(yīng)鏈反應(yīng)光化學(xué)反應(yīng) 4 1分散系4 2溶液4 3水溶液中的平衡 第四章溶液與膠體 4 1分散系 1 溶液2 溶膠3 濁液 4 2 1稀溶液的通性4 2 2水的解離和水溶液的pH 4 2溶液 4 2 1稀溶液通性 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的通性其它類型溶液的通性 依數(shù)性 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的通性 1 溶液的蒸氣壓下降2 溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降3 具有一定的滲透壓 3 具有一定的滲透壓 1 滲透現(xiàn)象2 滲透壓3 滲透現(xiàn)象及應(yīng)用 其它類型溶液的通性 依數(shù)性 1 難揮發(fā)非電解質(zhì)濃溶液 2 電解質(zhì)溶液的依數(shù)性 4 2 2 水的解離和溶液pH值 1 水的離解2 pH函數(shù)3 水溶液的酸堿性 4 3 水溶液中的平衡 4 3 1 酸堿理論4 3 2 單相離子平衡4 3 3 多相離子平衡4 3 4 配位平衡 4 3 1 酸堿理論 1 阿累尼烏斯 Arrhenius 酸堿電離理論 2 布朗斯特酸堿質(zhì)子理論 3 路易斯 Lewis 酸堿電子理論 1 弱電解質(zhì)溶液中的解離平衡2 同離子效應(yīng)3 緩沖溶液 4 3 2 單相離子平衡 4 3 3多相離子平衡 1 溶度積與溶解度2 溶度積規(guī)則3 溶度積的應(yīng)用 1 溶度積與溶解度 1 多項(xiàng)離子平衡2 K SP與S的關(guān)系 3 溶度積的應(yīng)用 1 沉淀的生成2 沉淀的溶解3 沉淀的轉(zhuǎn)化 3 4配位平衡 1 配離子的離解平衡2 配合物的應(yīng)用 5 1氧化還原反應(yīng)5 2原電池5 3電極電勢(shì)5 4原電池?zé)崃W(xué)5 5電解與電化學(xué)技術(shù)5 6金屬的腐蝕與防護(hù) 第五章電化學(xué)基礎(chǔ) 5 1氧化還原反應(yīng) 1 氧化還原反應(yīng)2 氧化還原電對(duì)3 氧化還原反應(yīng)式的配平 5 2原電池 5 2 1原電池5 2 2電極及其分類 5 2 1原電池 1 原電池及其構(gòu)成2 原電池的符號(hào)表示 5 3電極電勢(shì) 5 3 1 電極電勢(shì)的產(chǎn)生5 3 2 標(biāo)準(zhǔn)電極電勢(shì)5 3 3 Nernst方程式 5 3 3 Nernst方程式 1 Nernst方程式2 應(yīng)用Nernst方程式注意事項(xiàng)3 Nernst方程式說(shuō)明 5 4原電池?zé)崃W(xué) 一 可逆電池二 電池電動(dòng)勢(shì)與反應(yīng)Gibbs函數(shù)變?nèi)?氧化還原反應(yīng)中的化學(xué)平衡四 電極電勢(shì)的應(yīng)用 一 可逆電池 1 可逆電池2 不可逆電池 二 電池電動(dòng)勢(shì)與反應(yīng)Gibbs函數(shù)變 對(duì)于電池反應(yīng) Gm We nFE可得出 Gm nFE G m nFE 上式對(duì)于電極反應(yīng)也適應(yīng) 三 氧化還原反應(yīng)中的化學(xué)平衡 當(dāng)T 298K時(shí) 由 G m nFE 得 四 電極電勢(shì)的應(yīng)用 1 裝置原電池并計(jì)算電池的電動(dòng)勢(shì)2 確定氧化劑 還原劑的相對(duì)強(qiáng)弱3 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向4 判斷氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的限度 5 5電解與電化學(xué)技術(shù) 一 電解裝置與原理二 電解產(chǎn)物的判斷三 電化學(xué)技術(shù) 二 電解產(chǎn)物的判斷 1 分解電壓與超電壓2 影響電解產(chǎn)物的因素及規(guī)律A 因素B 規(guī)律 三 電化學(xué)技術(shù) 1 電鍍2 電拋光3 電解加工4 鋁陽(yáng)極氧化 5 6金屬的腐蝕與防護(hù) 一 化學(xué)腐蝕二 電化學(xué)腐蝕三 金屬的防蝕 二 電化學(xué)腐蝕 1 電化學(xué)腐蝕2 腐蝕電池分類a 宏觀電池b 微觀電池 b 微觀電池 微觀電池?zé)o明顯分立的兩極 肉眼不能分辨 特點(diǎn) 1 形成的微電池?cái)?shù)目 電極多 兩極間的距離近 2 腐蝕速率很快 腐蝕程度嚴(yán)重分類 根據(jù)在陰極上獲得電子的物質(zhì)的不同又可分成析氫腐蝕吸氧腐蝕差異充氣腐蝕 三 金屬的防蝕 1 改善金屬的本質(zhì)2 形成保護(hù)層3 改善腐蝕環(huán)境4 電化學(xué)保護(hù)法5 腐蝕的應(yīng)用 4 電化學(xué)保護(hù)法 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法外加電流法