化学是澳洲大学医学预科、生物医学、药学、化工、材料科学等专业的必修基础课。即使是来自中国理科背景的留学生，澳洲大学化学课也有几个明显的"陷阱"需要提前了解。
主要课程对应关系：
- UNSW：CHEM1011 Chemistry A / CHEM1031 Chemistry B
- USYD：CHEM1001 Fundamentals of Chemistry A / CHEM1002 B
- Monash：CHM1011 Chemistry 1 / CHM1022 Chemistry 2
- UQ：CHEM1100 Chemistry 1 / CHEM1200 Chemistry 2
- UniMelb：CHEM10003 Chemistry 1 / CHEM10006 Chemistry 2
考核结构（以 UNSW CHEM1011 为例）
| 组成部分 | 权重 |
|---|---|
| Lab 报告（每周/双周） | 15–20% |
| 在线 Pre-Lab Quiz | 5–10% |
| 期中考试 | 20–25% |
| 期末考试 | 50–60% |
关键：Lab 分数相对稳定，是安全分源；期末考试以计算题为主，需大量练习。
第一部分：原子结构与元素周期律
原子轨道与电子排布
电子排布规则：
- Aufbau 原理：电子填充能量从低到高的轨道
- Pauli 不相容原理：同一轨道最多 2 个电子，且自旋相反
- Hund 规则：同一能级的简并轨道，电子优先各占一个（平行自旋）
轨道填充顺序：1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → ...
例：Fe (Z=26)： $$1s^2,2s^2,2p^6,3s^2,3p^6,4s^2,3d^6$$
常见考试陷阱：Cu 和 Cr 的电子排布是例外
- Cu: [Ar] 4s¹ 3d¹⁰（而非 4s² 3d⁹）—— 因为全充满的 3d¹⁰ 更稳定
- Cr: [Ar] 4s¹ 3d⁵（而非 4s² 3d⁴）—— 因为半充满的 3d⁵ 更稳定
元素周期趋势（澳洲期末必考）
| 趋势 | 同周期（左→右） | 同族（上→下） |
|---|---|---|
| 原子半径 | 减小（核电荷增加） | 增大（电子层增加） |
| 电离能 | 增大 | 减小 |
| 电子亲和能 | 增大（趋势，有例外） | 减小 |
| 电负性 | 增大 | 减小 |
第二部分：化学计量（Stoichiometry）
化学计量是所有计算题的基础，澳洲化学期末 30–40% 的分数都靠这里。
摩尔计算基础
$$n = \frac{m}{M} \quad \text{（物质的量 = 质量 / 摩尔质量）}$$
$$n = \frac{V}{22.4,\text{L/mol}} \quad \text{（STP 条件下气体）}$$
$$c = \frac{n}{V} \quad \text{（浓度 = 物质的量 / 体积）}$$
限量试剂（Limiting Reagent）——高频考点
步骤：
- 写配平方程式
- 将各反应物转换为摩尔量
- 用化学计量比计算各反应物能消耗的量
- 最先耗尽的是限量试剂，以它计算产物量
例题：
将 2.0 g H₂ 与 16.0 g O₂ 反应：2H₂ + O₂ → 2H₂O，哪个是限量试剂？
n(H₂) = 2.0/2.0 = 1.0 mol
n(O₂) = 16.0/32.0 = 0.5 mol
按方程式，1.0 mol H₂ 需要 0.5 mol O₂ → 恰好完全反应
（若 O₂ 少于 0.5 mol，则 O₂ 是限量试剂）
产物 n(H₂O) = 1.0 mol，m(H₂O) = 1.0 × 18 = 18.0 g
百分产率（Percent Yield）
$$\text{Percent Yield} = \frac{\text{Actual Yield}}{\text{Theoretical Yield}} \times 100%$$
第三部分：化学键与分子结构
Lewis 结构（Lewis Dot Structure）
画法步骤：
- 计算总价电子数
- 确定中心原子（通常是电负性小的原子）
- 把所有原子用单键连起来
- 先满足外围原子的八隅体（Octet Rule）
- 剩余电子放在中心原子
- 若中心原子不满足八隅体，尝试多键
VSEPR 理论与分子形状
| 电子对数 | 成键对数 | 分子形状 | 键角 | 例子 |
|---|---|---|---|---|
| 2 | 2 | Linear（直线形） | 180° | CO₂, BeCl₂ |
| 3 | 3 | Trigonal planar（平面三角形） | 120° | BF₃ |
| 3 | 2 | Bent（V形） | <120° | SO₂ |
| 4 | 4 | Tetrahedral（正四面体） | 109.5° | CH₄ |
| 4 | 3 | Trigonal pyramidal（三角锥） | <109.5° | NH₃ |
| 4 | 2 | Bent（V形） | <109.5° | H₂O |
极性分子 vs 非极性分子：
- 若分子中存在极性键且结构不对称 → 极性分子（如 H₂O, NH₃）
- 若极性键方向对称抵消 → 非极性分子（如 CO₂, CCl₄）
第四部分：酸碱化学（Acid-Base Chemistry）
强酸强碱 pH 计算
强酸（HCl, H₂SO₄, HNO₃ 完全电离）：
$$[\text{H}^+] = c(\text{acid}), \quad \text{pH} = -\log[\text{H}^+]$$
强碱（NaOH, KOH）：
$$[\text{OH}^-] = c(\text{base}), \quad \text{pOH} = -\log[\text{OH}^-], \quad \text{pH} = 14 - \text{pOH}$$
弱酸平衡（Ka）
弱酸 HA 的电离平衡：
$$HA \rightleftharpoons H^+ + A^-$$
$$K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]}$$
pH 计算（近似法，适用于 Ka << c）：
$$[\text{H}^+] = \sqrt{K_a \times c}$$
缓冲溶液（Buffer Solution）——Henderson-Hasselbalch 方程：
$$\text{pH} = \text{pKa} + \log\frac{[A^-]}{[HA]}$$
第五部分：有机化学基础
官能团速查表
| 官能团 | 结构 | 化合物类型 |
|---|---|---|
| 羟基（-OH） | R-OH | 醇（Alcohol） |
| 羰基（C=O）末端 | R-CHO | 醛（Aldehyde） |
| 羰基（C=O）中间 | R-CO-R' | 酮（Ketone） |
| 羧基（-COOH） | R-COOH | 羧酸（Carboxylic Acid） |
| 氨基（-NH₂） | R-NH₂ | 胺（Amine） |
| 酯键（-COO-） | R-COO-R' | 酯（Ester） |
IUPAC 命名规则
链烷烃命名：
- 找最长碳链 → 确定母体（甲 Met, 乙 Et, 丙 Prop, 丁 But, 戊 Pent, 己 Hex...）
- 使取代基位置编号最小
- 前缀 + 主链名 + 后缀（烷 -ane, 烯 -ene, 炔 -yne）
澳洲化学 Lab Report 注意事项
与生物 Lab 类似，化学 Lab Report 也遵循 Abstract-Introduction-Methods-Results-Discussion-Conclusion 结构，但化学 Lab 有几个额外注意点：
- 误差分析（Error Analysis）：实验结果与理论值的差异必须用化学/物理原因解释（不能只说"人为误差"）
- 显著数字（Significant Figures）：所有计算结果的有效数字必须与实验精度匹配
- 单位贯穿始终：每个数值都必须带单位，失去单位即失分
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