热力学基础、动力学基础、化学平衡知识要点

1、热力学基础、动力学基础、化学平衡知识要点普通化学补充一、热力学基础（研究化学反应方向、程度（进行的可能性），反应涉及的能量）1.1对于化学反应：a a + bb t y y + zz0 = -aa -bb+ yy + zz0也bbb其中f为物质b的化学计量数。反应物的化学计量数为负，产物的化学计量数位正。反应进度:彳二知二如一弘 单位为mol反应进度必须对应的化学计量方 程式。1.2热和功1.2.1热系统与环境z间由于存在温差而传递的能量。系统吸热：q>0；系统放热：q<0o 功系统与环境之间除热z外以其它形式传递的能量；系统对环境做功，w<0 （失功）；环 境对系统做功，w

2、>o （得功）。功的分类：体积功（膨胀功）、非体积功（如表面功、电功）。1.2.2热力学第一定伦= q + w13熔：h = u + pv 吸热反应ah > 0,放热反应厶h <0人1.3.1反应的标准摩尔熠变：arm -个反应的焙变必须对应的化学计量方程式。标進状态：气体：t, p=100kpa；液、固体：t, 1个大气压0 纯物质；溶液：溶质 b, bb=lmol-kg_1' ,cb=lmol-l11.3.2 fhm （b,相态,7）,单位是kj-mof1: 在温度7下，由参考状态单质生成物质b（i/b=+1） 的标准摩尔焰变，称为物质b的标准摩尔生成熔。参考态单

3、质的标准摩尔生成焙为零。1.3.3相态,7）,单位是kjmol1：在温度t下,物质b（vb=-1）完全氧化成指定产物 时的标准摩尔焰变，称为物质b的标准摩尔燃烧熠。燃烧产物和02的标准摩尔燃烧焙均为 零。1.3.4 hess盖斯定律:化学反应不管是一步完成还是分儿步完成，其反应焙变总是相同的 对于化学反应：aa + bbtyy + zzr碼二弘亠碼 :焙变二生成物的生成焰之和一反应物的生成焙之和；r碼（门二.刃b2碼 焙变二反应物的燃烧焙之和一生成物的燃烧焙之和；1.4自发变讹在没有外界（即没有非体积功）作用下，系统自身发生变化的过程。许多放 热反应（/<（）能够自发进行。1.5爛（符号

4、为s）：表示系统中微观粒子混乱度的一个热力学函数。许多自发过程有混乱度 增加的趋势（as>0）。s鳥（d = 1vb 5m（b,相态,29815k）1.6吉布斯函数(gibbs)g定义g二hts, g = h-ts (gibbs 公式) 定义 g = h-tsgibbs函数（变）判据:在定温定压下，任何自发变化总是系统的gibbs函数减小。吉布斯自由能变的物理意义：4g越负，反应自发趋势越大；若ag=o,则推动力=0,体系达 平衡，宏观过程停止.1.6.1标准摩尔生成gibbs函数：（b,相态,7）:在温度7k下，由参考状态的单质生成物质b（且妒+1时）的标准摩尔gibbs函数变，称为物

5、质b的标准摩尔生成gibbs两数。（1）如果 t=298.15k,p=100kpafg身(298.15k)=”b相态z298.15k)(2) 如果 t#298.15k/p=100kpafim(ti-rm(298a5k)-trm(298.15k)rh1.6.2反应的可进行温度argme仃)=ahm°仃)tarsme(t),平衡时，argme (t)=0,自发进行的温度7"二、动力学基础（反应速率的快慢及反应速率的影响因素） 化学反应速率：某一有限时间间隔内浓度的变化量2.1浓度对化学反应速率的影响速率方程表达式：速率方程表达式：对于化学反应：aa + bb t yy + zz

6、其中a,6反应级数：a+6；总反应级数。通常ahaw k反应速率系数：k不随浓度而变，但受温度的影响，通常温度升高，k增大。 零级反应时mol-l1 -s1； 一级反应时单位为s b 对于一级反应，反应物浓度随时间的定量关系：通式:in- = -kt（一级反应） 5（a）2.2温度对化学反应速率的影响：一arrhenius邙可伦尼乌斯）方程式 指数形式：k = k.e-ejrt其中k。一指前参量，与速率常数k有相同的量纲；r：理想气体常数8.314j/mol.k； ea活化能，单位为kj mol1 （与化学反应及化合物本身性质有关）e 对数形式：in £ = in kq-rt2.3催

7、化剂对化学反应速率的影响：过渡态理论：从反应物到生成物之i'可形成了势能较高的活化络合物，它具有较高的势能&c， 它很不稳定，很快分解为产物，活化络合物所处的状态叫过渡态。催化作用的特点：1. 只能对热力学上可能发生的反应起作用（4g）2. 催化剂参与了化学反应，通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间。如对于反应：加入催化剂b。可以加快h2o2分解：催化剂参与的分解反应，改变了反应机理，降低了反应活化能，增大了活化分子分数，反应 速率显著增大。2.4总结 加快反应速率的方法从活化分子和活化能的观点来看，增加单位体积内活化分子总数可加快反应速率。活化分子总数=活化分子分数x分子总数

8、分子总数活化分了分数活化分了总数反应速率增大浓度（或压力）ttt升高温度ttt使用催化剂 （降低活化能）1tt三、化学平衡及化学平衡的移动（标准平衡常数、反应商、浓度、温度的影响）3.1化学平衡状态是化学反应在一定条件下所能达到的最大限度的状态。 特征：1热力学特征：agr （从agvof agr）；2动力学特征：正二逆工0 （动态平衡）3各物质量关系：各物质的相对量不再改变，化学反应宏观停止。表现平衡时这个关 系的物理量为标准平衡常数k。4平衡是有条件的。温度、压力、浓度。3.2标准平衡常数表达式( k)对于化学反应：da(g) + /?b(aq) + cqs)兀x(g) + yy(aq)

9、+ zz(l) 达到化学平衡吋：k二 b(x)/“ 円c(y)/c 卩 p(a)/p fc(b)/c b其中p(x)为气体的平衡分压，p°=100kpa, pd/ p0为相对分压；c(b)为物质的平衡浓度, ce=1.0mol.l4, c(a)/ ce为相对浓度；固体(s)、液体(i)写在表达式中；溶液中的反应，溶剂(i)不写入表达式中。标准平衡常数是温度的函数，与浓度、分压无关，必须与化学反应计量式相对应。3.3标准平衡常数的应用平衡常数的物理意义：炉值是反应进行程度的标志。炉值越大，说明反应进行得越彻底, 反应物的转化率越高。禁反应物的转化率二该反应扬己转化的量x100%该反应物

10、起始的量判断化学反应进行的方向：平衡常数与化学反应的方向一一反应商判据对于化学反应：da(g) + /?b(aq) + cqs)兀x(g) + yy(aq) + zz(l)在任意状态时：该反应的反应商q为：q = p(x)/p pc(y)/c卩 wa)/p 鬥c(b)/c b而任意态时反应或过程的吉布斯函数变ag,会随着系统屮反应物和生成物的分压(对于气体)或浓度(对于溶液)的改变而改变.恒温恒压、任意状态下一个反应的吉布斯函数变计算公 式热力学等温方程式即：argm(t) = argt) + ktlnq当反应达到化学平衡时，反应平衡常数k0 (也就是平衡时的反应商q)与标准吉布斯自市能变有如

11、下关系：(因为 0=5gm(t)°+rtlnk°,平衡时 rgni(t)=o)argm (t)e = rt in k 0argm(t) = arg：(t) + /?tlnqargm(t)0 = rt in k °则厶rgm(t)= rt in k 0 +rt inq 即gm(t)= rt in(k0/ q)由此得出化学反应反应商判据：若q<k°,则argm <0仮应正向进行；若q二则argm =0，平衡状态；若q>k°,则argm >0,反应逆向进行。3.4化学平衡的移动反应物> w生成物反应的自发方向3.4.1浓

12、度对化学平衡移动的影响 对于溶液中的化学反应，平衡吋，q=k当c(反应物)增大或c(生成物)减小时，q</c©，平衡向正向移动； 当c(反应物)减小或c(生成物)增大时，q>k，平衡向逆向移动。3.4.2温度对化学平衡移动的影响s argm (t)° =- rtlnk0 , in ke=-argm (t)e/rt而又 2金=厶rm - t、a需可得 g k0= -rs/rt+ar/rlnk°与l/t为直线，斜率为mm/r。对于放热反应，曲 <0,温度升高k减小，j>k& ,平衡向逆向移动。对于吸热反应垢，>0,温度升高，k增大，j<k& ,平衡向正向移动。设某一反应在不同