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活化能

对元反应来说,阿伦尼乌斯公式中的活化能(Ea)是活化分子的平均能量跟所有分子的平均能量的差。碰撞理论认为,分子碰撞的剧烈程度不取决于A、B两个分子的总移动能,而取决于它们在质心连线方向上的相对移动能。只有这个能量超过某一数值(叫临界能εc)时反应才能发生,碰撞理论就把εc×N A =Ec叫做反应活化能(N A 是阿佛加德罗常数)。关于活化能定义目前还没有完全统一的提法,随着反应速率理论的发展,人们对这概念的理解在不断深化。反应活化能的大小由反应物分子性质所决定,也就跟分子的内部结构密切相关。不同反应有不同的活化能(Ea),Ea越低,反应进行得越快。在通常反应温度下,大多数反应的活化能在40~400kJ/mol范围内。一般的中和反应Ea<40kJ/mol,所以中和反应速率很大,用通常的方法难以测定。活化能的实验测定常用阿伦尼乌斯公式的不定积分形式求得 只要测得几个不同温度下的反应速率常数k,以lnk对1/T作图,得到一条直线,由它的斜率-Ea/R就可求得活化能Ea=-(斜率)×R(R是气体常数)。

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醇是分子里含有跟链烃基结合的羟基化合物。烃分子中不直接跟芳环连接的氢原子被羟基取代后的生成物叫做醇。按烃基的结构,醇分脂肪醇、芳香醇、饱和醇、不饱和醇等。按羟基连接的碳原子不同,醇分羟基跟伯(一级)碳原子连接的醇叫伯(一级)醇,跟仲(二级)碳原子和叔(三级)碳原子连接的醇分别叫仲(二级)醇和叔(三级)醇,它们分别含有—CH 2 OH,CHOH和 链节。按醇分子中所含的羟基数,可以分为一元醇、二元醇和三元醇等。含两个以上羟基的醇总称为多元醇。同一个碳原子上连接两个以上的羟基,一般是不稳定的。羟基跟碳碳双键连接的醇叫烯醇(如—CH=CHOH)。它们一般不稳定,容易互变成比较稳定的醛或酮。一元醇命名时,选含有羟基的最长碳链作主链,编号从靠近羟基的一端开始。多元醇的命名基本上同一元醇,只是在“醇”字前面用数字注明羟基的数目和位次。 . 醇发生的化学反应主要是O—H键断裂和氢原子被取代、C—OH键断裂和羟基被取代及脱羟基的反应。又由于羟基的影响,跟羟基连接的碳原子上的氢比较活泼,容易被氧化而生成相应的醛或酮。醇的化学活泼性跟羟基碳原子上连接的烃基数目和种类有关。

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饱和烃

分子中的碳原子间全部以单键连接,碳原子余下的价键被氢原子饱和的碳氢化合物,叫做饱和烃。根据碳架结构,饱和烃分开链的烷烃(也称石蜡烃)和闭链的环烷烃。它们的通式分别是C n H 2n 2 和C n H 2n 。烷烃命名的基本原则:(1)选择最长的碳链为主链,根据主链上的碳原子数写出主链为某烷,支链当作取代基。(2)从靠近取代基的一端给主链上碳原子依次编号,把取代基的位次和名称写在母体名称前面。(3)同一碳原子上有两个相同的取代基,取代基的位次号应重复写两次;不同碳原子上有相同的取代基的应分别写出它们的位次。书写时把简单的取代基写在前,复杂的取代基写在后。(4)取代基的位次用阿拉伯数字表示,取代基的数目用汉字二、三、四等数字表示。阿拉伯数字间用“,”号分开,阿拉伯数字和汉字之间或和基团名称之间用短线分开。(5)有两种以上选择主链的可能性时,应选择含支链数较多的碳链为主链。如果支链数目也相同,应选择支链位次总和最小的碳链为主链。环上带有支链的环烷烃命名时,编号从环上连有支链的碳原子开始。如果有两个或两个以上的支链,常使较小的支链位次较小。如果支链所含的碳原子数超过环上的

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晶胞

晶胞是晶体的一个基本结构单位,它的形状是一个平行六面体。图 6-1 给出了 NaCl 晶体的一个晶胞,无数的这种晶胞在空间规则地重复排列就形成 NaCl 晶体。 要确定晶体的结构,首先要知道晶胞的大小和形状,其次要知道晶胞中原子的种类、数目和原子的坐标位置。 晶胞的大小和形状由晶胞参数规定。若把晶胞放在坐标系中 ,它的三条棱边 a , b , c 和三条棱边两两之间的夹角α,β,γ合称为晶胞参数。如 NaCl 晶体的晶胞参数为: a=b=c=562.8 pm ,α = β = γ =90 °,这种晶胞称为立方晶胞。 NaCl 晶体中 Na 与 Cl - 以离子键结合,所以 NaCl 晶体称为离子晶体。在 NaCl 晶体中,一个 Na 周围配有 6 个 Cl - ( 配位数为 6) 。这 6 个配位 Cl - 形成一个八面体, Na 处于八面体的空隙中。同样地,以一个 Cl - 为中心,周围也配有 6 个 Na , Cl - 也处于 Na 的八面体空隙中。由此可见, NaCl 只是个化学式,整块 NaCl 晶体是个

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晶体宏观对称性

晶体宏观对称性有旋转轴 ( 也称对称轴 ) 、对称面 ( 也称镜面 ) 和对称中心。 旋转轴 旋转轴是对称元素,绕旋转轴可做旋转操作。 n 次旋转轴 体对应面中心联线方向有 4 次旋转轴,绕此轴每旋转 90 °后,晶体形状不变;立方体对角线联线方向有 3 次旋转轴,绕此轴每旋转 120 °后,晶体形状不变;立方体对应棱边中心联线方向有 2 次旋转轴,绕此轴每旋转 180 °,晶体形状不变。 可以证明在晶体宏观外形中存在的旋转轴有 1 , 2 , 3 , 4 和 6 次旋转轴 5 种,不存在 5 次轴和大于 6 次的旋转轴。 对称面 对称面是对称元素,对称面也称镜面,常用 m 表示。凭借对称面可以做反映操作,如同物体与镜子中的像是反映关系。人的双手手心相对,平行放置,左右手就互为镜象。许多晶体中存在对称面, NaCl 晶体有 9 个对称面。 对称中心 对称中心也是对称元素,常用 i 表示。通过对称中心可以做倒反操作。例如人的双手手心相对,逆平行放置,此时左右手构成倒反关系。

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反应热效应

化学反应中常伴随有能量的变化。一个恒温化学反应所吸收或放出的热量称为该反应的热效应。一般把恒温恒压下的热效应又称为焓变(△ H )。同一个化学反应,若反应温度或压力不同,则热效应也不一样。 热效应通常可由实验测得。先使反应物在量热器中绝热变化,根据量热计温度的改变和体系的热容,便可算出热效应。现以锌粉和硫酸铜溶液反应为例,说明热效应的测定过程: Zn + CuSO 4 → ZnSO 4 + Cu 该反应是一个放热反应。测定时,先在一个绝热良好的量热器中放入稍微过量的锌粉及已知浓度和体积的硫酸铜溶液。随着反应进行,不时地记录溶液温度的变化。当温度不再升高,并且开始下降时,说明反应完毕。然后根据下列计算公式,求出该反应的热效应: △ H=- △ TCV ρ /n 式中,△ T 为溶液的温升( K ), c 为溶液的比热容 [kJ ( kg · K ) -1 ] , V 为 CuSO4 溶液的体积( L ),ρ为溶液的密度( kg · L -1 ), n 为体积为 V 的溶液中

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同离子效应

弱酸在水溶液中存在着解离平衡,且当加入与弱酸解离相同的离子时,解离平衡将移动。如在醋酸溶液中加入一定量的醋酸钠,由于醋酸钠为强电解质,因而它的解离将增加溶液中醋酸根离子浓度,一定数目醋酸根离子同溶液中氢离子结合,生成醋酸分子,使醋酸解离平衡向着醋酸分子方向移动: HAc H Ac - 即 HAc 的解高度降低,溶液中氢离子浓度减少。这种由于加入相同离子而使弱电解质(弱酸、弱碱等)解离度降低的现象,称为同离子效应。在化学反应中常常要用到同离子效应这一概念,如: MnS 是难溶于水的,如在 Mn 2 离子的中性溶液中通入 H 2 S 气可得到 MnS 沉淀。但在 Mn 2 离子的酸性溶液中不能产生 MnS 沉淀。这可用同离子效应解释:由于在酸性溶液中 H 离子对氢硫酸的解离产生同离子效应,使氢硫酸解离降低, S 2- 离子浓度很小,所以不能产生 MnS 沉淀。 弱碱在水溶液中也存在解离平衡和同离子效应。

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溶度积

难溶盐 BA 与其饱和溶液共存时,存在下列平衡: BA ( s ) B ( aq ) A - ( aq ) 其标准平衡常数表达式为: K sp φ 称为标准溶度积常数,简称溶度积。若向难溶盐 BA 中加水,当 B , A - 离子的浓度之积小于溶度积 K sp φ 时,沉淀溶解;等于溶度积时达到饱和。若将含 B 离子与 A - 离子的溶液混合,其离子浓度的乘积大于溶度积时,超过的部分就变成难溶性盐 BA 沉淀出来。综上所述归纳如下: 1 ) {c ( B ) /c φ }{c ( A - ) /c φ } < {K sp φ ( BA ) } 不饱和溶液,无沉淀; 2 ) {c ( B ) /c φ }{c ( A - ) /c φ }={K sp φ ( BA ) } 饱和溶液; 3 ) {c ( B ) /c φ }{c

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配位化合物

与中心原子直接相连的原子叫配位原子。配体的个数称为配位数。在 [Cu ( NH 3 ) 4 ]SO 4 中氮原子为配位原子,配位数是 4 。 含有一个配位原子的配体叫单齿配体。配体可能配位的原子数目用单齿、二齿、三齿等表示。一个多齿配体通过两个或两个以上的配位原子与一个中心原子形成的配合物称为螯合物,如: 在碱性溶液中形成的丁二肟镍是一螯合物,每一个丁二肟配体提供两个配位原子(氮原子)。 F , Cl , Br , I , O , S , N , C 等非金属元素原子都可作为配位原子。下面为由这些配位原子形成的常见配体: 在元素周期表中几乎所有的金属元素都可以作为配合物的中心原子,但生成配合物的能力不同。一般在周期表中,两端的元素表现得较弱,尤其是碱金属、碱土金属,一般只能形成少数稳定螯合物,位于中部的元素能力最强,特别是第Ⅷ族元素以及与其相邻的 Cu , Mn , Cr 等副族元素。

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离子鉴定

离子鉴定就是确定某种元素或其离子是否存在。离子鉴定反应大都是在水溶液中进行的离子反应,选择那些迅速而变化明显的反应,如溶液颜色的改变,沉淀的生成或溶解、气体的产生等。还要考虑反应的灵敏性和选择性。例如 Pb 2 与稀 HCl 或 K 2 CrO 4 溶液作用均能产生沉淀: Pb 2 2Cl - → PbCl 2 ↓       (白色) Pb 2 CrO 4 2- → PbCrO 4 ↓       (黄色) PbCl 2 和 PbCrO4 的溶度积分别为: K sp ( PbCl 2 ) =1.6 × 10 -5 K sp ( PbCrO 4 ) =2.8 × 10 -13 当溶液中含有少量 Pb 2 时,加入稀 HCl 不能产生 PbCl 2 沉淀,无法确定溶液中含有 Pb 2 离子,但当加入 K 2 CrO 4 时,由于 PbCrO 4

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元素符号

表示元素的化学符号,叫做元素符号。 通常用元素的拉丁文名称的第一个字母(大写)来表示。例如,碳( Carbonium)元素用 C表示。如果几种元素名称的第一个字母相同,就在第一个字母(必须大写)后面加上元素名称中另一个字母(必须小写)以示区别。例如,钙( Calcium)元素用 Ca表示,铜( Cuprum)元素用 Cu表示。 1978 年国际纯粹化学与应用化学联合会( IUPAC)所属无机化学命名委员会通过“原子序数大于 100的元素命名建议”。它的命名法如下: ( 1)用下列表示数目的词根,由元素的原子序数确定元素的名称。 0:nil      1:un       2:bi 3:tri      4:quad     5:pent 6:hex      7:sept     8:oct 9:enn ( 2)将表示数目的词根按原子序数相联,再加词尾 ium,就得该元素的名称。例如,原子序数为 104的元素名称是 Unnil-quadium,即

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结构式

用价键表示分子各个直接相连原子的结合次序和电子的共用情况,这种式子叫做结构式。 结构式是一种化学式。它用短线“—”代表一对共用电子,该短线叫做价键。例如, 结构式比电子式能更方便地表示原子间的连接顺序,因此用结构式表示有机物分子就显得十分重要。 结构式在一定程度上反映分子的结构和性质。例如,下式既表示丙烯分子中电子的共用情况和 C、 H原子间的连接顺序,又表示该分子内含有一个碳碳双键 ,因而具有烯烃的性质。 在有机化合物中同分异构现象比较普遍。用分子式不能区别分子组成相同而结构相异的物质。例如,分子式是 C2 H6 O的化合物有以下两种。 它们因为结构不同,性质也不同。因此,这里用结构式表示更显得重要。 通常书写的结构式,大多只表示分子中各原子的结合方式和顺序,而不表示分子中各原子的空间排列。

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电离方程式

  表示电解质在溶液中(或受热熔化时 )电离成自由移动离子的式子,叫做电离方程式。 强电解质(强碱、强酸和大部分盐类)在水溶液中完全电离。它的电离方程式用 ==或→表示。 NaOH=Na OH - 或 NaOH→ Na OH- 硫酸是强电解质,一级电离完全,而二级电离不完全( K2 =1.2× 10-2 ),所以硫酸的电离方程式是 弱电解质(弱酸、弱碱和个别盐类)在水溶液中仅部分电离,分子和离子之间存在电离平衡。所以电离方程式中常用 表示。例如,醋酸的电离方程式是 CH 3 COOH CH3 COO- H 在电离方程式中,阳离子带的正电荷总数和阴离子带的负电荷总数的绝对值相等。 电解质在水溶液中电离出的离子,都以水合离子的形式存在。例如,电 由于不能确定水分子的数目,有时用符号 H ( aq)表示水合的氢离子。为了简便,在通常的电离方程式中仍然用简单离子符号书写,如 H

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热化学方程式

表示化学反应和热效应关系的化学方程式,叫做热化学方程式。 1 摩碳和 1摩氧气在 25℃、 1.01× 105 Pa下生成 1摩二氧化碳,放出 393kJ的热。它的热化学方程式是 C (固) O2 (气) =CO2 (气) 393kJ 放出热量用 表示,吸收热量用 -表示。 化学反应的热效应跟反应进行的条件(温度、压力)有关。因此,必须注明反应时的温度和压力。如果温度是 25℃,压力是 101kPa,习惯上不用注明。 化学反应的热效应跟反应物、生成物的物态有关。因此,书写热化学方程式时必须在各物质化学式的右侧注明物态(固、液或气)。根据法定计量单位,物态应改写为 s、 l、 g(分别表示固、液、气)。例如, C ( s) O2 ( g) =CO2 ( g) 393kJ 在热化学方程式中,化学式前边的系数都指物质的量,可以是整数或简单分数。例如, 2H 2 ( g) O2 ( g) =2H2 O( g) 483.6kJ 热化学方程式还常用△ H(焓变)表示,它的

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离子方程式

表明溶液中离子间化学变化的式子,叫做离子方程式。 离子方程式是一类化学方程式,它比化学方程式更能反映离子反应的本质。它可以表示同一类化学反应。例如, Ag Cl- =AgCl↓ 能表示硝酸银跟氯化钠在溶液中的反应,还可以表示任何可溶性银盐跟任何可溶性氯化物(或盐酸)之间的反应。 书写离子方程式时要注意以下几点: ( 1)把易溶的强电解质写成离子形式,难溶物质、弱电解质以及气体、单质、氧化物都用化学式表示,再删去没有参加反应的离子。 ( 2)书写离子方程式时要遵循质量守恒定律和离子电荷守恒(即离子方程式两边离子的电荷总数相同)的原则。例如, Fe2 Cl2 =Fe3 2Cl- 是错的,应改正为 2Fe2 Cl2 =2Fe3 2Cl- 。 ( 3)盐类水解是酸碱中和反应的逆反应,一般不能进行到底,所以盐类水解的离子方程式常用 表示。 固体电解质之间的反应,如用固体 Ca( OH) 2 和固体 NH4 Cl制取 NH3 的反应,一般不用离子方程式,而用化学方程式表示。

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原子质量

  每种核素的一个原子的质量叫做该核素的原子质量。 原子非常小,所以它的质量很小。例如,核素 35Cl的质量是 5.80672× 10-26 kg,这样小的数字,书写、记忆和使用都很不方便。国际计量局规定:一个 12 C核素原子质量的 1/12为原子质量单位( atomic mass unit),符号是 u。 1u=1.6605402× 10-27 kg。 用原子质量单位来表示核素的原子质量,一个 12 c的原子质量等于 12 u,一个 35 Cl的原子质量等于 34.96885u,一个 37 Cl的原子质量等于 36.96590u。 某元素各种核素原子质量与丰度的乘积的和,叫做这种元素的平均原子质量。例如,氯元素在自然界有两种同位素: 35Cl的丰度是 75.77%, 37Cl的丰度是 24.23%。 Cl 的平均原子质量 =34.96885u× 75.77% 36.96590u × 24.23% = 35.453u Ar ( Cl) =35.453 可见,一种元素的不同核素

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摩尔质量

  1摩物质具有的质量叫做摩尔质量。 摩尔质量的符号是 M,它的单位是千克每摩( kg/mol)、克每摩( g/mol)。 有确定化学组成的物质,它的摩尔质量是 M=10 -3 Mrkg/mol =Mrg/mol 式中 Mr是有确定化学组成的物质的相对分子质量(或式量)。例如,氯气的摩尔质量是 M(Cl 2 )=70.9054× 10-3 kg/mol =70.9054g/mol 氢氧化钠的摩尔质量是 M ( Na0H) =40g/mol 非金属固体和金属的单质常用元素符号表示,所以它们的摩尔质量在数值上等于相对原子质量( Ar)。例如,铁的摩尔质量是 M ( Fe) =56g/mol 同理,氢氧根离子的摩尔质量是 M ( 0H- )= 17g/mol 物质的量( n)、物质的质量( m)和摩尔质量( M)三者之间的关系是 M=m/n。 . 假如在某一混合系统中,含有 a、 b、 c…物质(化学式),各物

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摩尔

摩尔是一系统的物质的量,该系统中所包含的基本单元数等于0.012kg12 C的原子数,该数量就叫1摩尔。1971年第十四届国际计量大会决定:物质的量的单位摩尔是国际单位制的第七个基本单位。摩尔的符号是mol。摩尔简称摩,一般情况下使用简称。使用摩尔时,基本单元必须指明,如原子、分子、离子、电子等,或这些粒子的特定组合。对基本单元能用化学式表示的,一定要注明化学式,否则会造成混淆。例如1molN2 、1molN、1mol0H- 、1mol Na2 CO3 、1molNa2 CO3 ·10H2 O,还可以指1molC-H键等。0.012kg12 C中含有的碳原子数是阿佛加德罗常数。阿佛加德罗常数经实验测得,随着科学技术的发展,测得的数值会不断趋于精确,所以给摩尔下定义时不采用具体数值。一般情况下,阿佛加德罗常数取6.02×1023 /mol。1mol12 C的质量是12g,所以1mol任何原子的质量,以克为单位,在数值上等于该元素原子的相对原子质量。例如,1mol0的质量是16g,1mol Fe的质量是56g。同样,1mol任何分子的质量,以克为单位,在数值上等于该物质分子的相对

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重水

重水又叫氧化氘或氘水,化学式是D2O。它是重氢D和氧的化合物。重水是无色、无臭、无味的液体,但它的一些物理性质跟普通水稍有差异。例如,重水的密度是1.1044g/cm3(25℃),而普通水是0.99701g/cm3(25℃)。这是重水得名的由来。重水的熔点是3.81℃,沸点是101.42℃。盐类在重水里的溶解度比在普通水里小。例如,在25℃,100g普通水中能溶解35.92gNaCl,而100g重水只能溶解30.56gNaCl。许多物质跟重水发生反应,反应比普通水慢。重水对生物有不利影响。植物种子浸在重水里不能发芽,鱼类在重水中会很快死亡。一般的普通水中含重水约0.015%。电解水时,由于普通氢气(H2)比重氢(D2)放出快6倍,所以电解水的残留液中重水被富集。目前生产重水的方法有电解法、精馏法和化学交换法。1935—1943年,挪威最早用电解法生产重水。我国在50年代起生产重水,80年代开始出口重水。重水的主要用途是在反应堆中作慢化剂(又叫减速剂)和冷却剂。重水分解时产生的氘是重要的热核燃料。在化学和生物学中,重水用作示踪物质来研究反应机理等。

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稀土元素

元素周期表中第IIIB族钪、钇和原子序数从57~71的镧系元素合称为稀土元素。“稀土”是18世纪初沿用下来的旧称。常用RE表示稀土元素。当时发现这些元素的矿物稀少,又难以分离,它们的氧化物难熔难溶,很像组成土壤的氧化物,因此得名稀土元素。实际上稀土元素并不稀少。17种稀土元素的地壳总量为0.0153%,大大超过铜、铅、锌、锡等常见金属元素的地壳含量。我国拥有很丰富的稀土资源,蕴藏量居世界首位。由于镧系收缩的影响,使得钇的原子半径和三价离子半径接近于铽和镝,因此钇和镧系元素在矿物中共生。钪的离子半径较小,它的化学性质不如镧系元素活泼,所以有人不把钪归入稀土元素中。稀土元素原子的最外电子层是2个s电子,次外层大都是8个电子,原子半径和离子半径很接近(除钪外),因此它们的化学性质很相似。稀土元素中钷是人工放射性元素,其余常以微量共存于独居石和钪钇等矿石中。稀土金属有银白色的金属光泽,质软。它们的化学性质很活泼,仅次于碱土金属,除钪外都能够跟热水反应而产生氢气,在潮湿的空气中难以保存。它们的化合价主要是 3价。稀土元素性质相似,难以分离。常用的分离方法是萃取和离子交换。稀土元素在玻璃和陶瓷

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