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文档简介
大学普通化学期末复习资料1大学普通化学期末复习资料1
试卷结构一是非题(每小题1分,共10分)二单项选择题(每题2分,共20分)三填空题(每空1分,共20分)四简答题(每题3分,共6分)五完成并配平化学反应方程式:(每题2分,共8分)六计算题(共36分)2试卷结构21状态函数的特点:状态函数是状态的单值函数。(2)当系统的状态发生变化时,状态函数的变化量只与系统的始、终态有关。第一章
状态函数是用以确定系统状态的物理量,如气体的压力p、体积V、温度T、质量m、内能U、焓H、熵S、吉布斯函数G等。31状态函数的特点:状态函数是状态的单值函数。第一章2反应进度(用以表示物质变化进展的程度)
按一般反应式
而言,作如下定义:
ξ=
nB(ξ)-nB(0)νB(1)对同一反应式,不论选用哪种物质表示反应进度均是相同的;(2)反应进度与反应式写法有关;(3)ξ=1mol,表示各物质的物质的量的变化在数值上正好等于各自的化学计量数,此时称进行了1mol化学反应或简称摩尔反应。42反应进度(用以表示物质变化进展的程度)nB(ξ)-n系统吸热q>0,体系放热q<0。
3热、功以及符号的规定
系统对环境作功w<0,环境对系统作功w>0。
体积功(膨胀功)w=-pΔV=-p(V2-V1)。
热、功不是状态函数,数值与途径有关!4热力学第一定律封闭系统发生状态变化时,其热力学能的变化等于变化过程中环境与系统传递的热与功的总和。
ΔU=q+w5系统吸热q>0,体系放热q<0。3热、功以及符
在恒容、只做体积功的条件下
定容反应热=热力学能变5qP与qV的关系
H=U+pV
在恒压、只做体积功的条件下定压反应热=反应焓变6
盖斯定律
在恒容或恒压条件下,化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关,而与变化的途径无关。根据盖斯定律,可以将化学方程式象代数方程式一样进行加减运算,相应的热效应也加减。6在恒容、只做体积功的条件下定容反应热=热力学能变57
反应的标准摩尔焓变的计算(1)标准状态气体:
压力为标准压力pӨ=100kPa;液、固体:压力为标准压力pӨ的纯物质;溶液:溶质浓度为标准浓度cӨ=1moldm-3
。(2)标准摩尔生成焓
任意温度稳定单质=0,(H+,aq)=0
反应的标准摩尔焓变等于产物的标准摩尔生成焓之和减去反应物的标准摩尔生成焓之和。
即:对于一般反应dD
+eE=fF+gG77反应的标准摩尔焓变的计算(1)标准状态任意温度稳定单质●相对分子质量相近,分子结构复杂的,大;
●结构相似物质,随相对分子质量增大而增大;●结构相似,相对分子质量相近的物质,相近。
●混合物或溶液的熵值往往比相应的纯物质的熵值大。标准熵的一些规律:●同一物质,298.15K时●同一物质、同一状态,温度越高,就越大。
第二章1
标准摩尔熵(或标准熵)
稳定单质的Sөm≠0,Sөm
(H+,aq)=0,注意与相区别。8●相对分子质量相近,分子结构复杂的,大;●结构相
3吉布斯函数及反应的吉布斯函数变(2)
Gibbs等温方程(Gibbs
公式)
:化学反应(等温等压):△G=△H-T△S(1)Gibbs函数定义:G=H-TS
●△rGm或△rGӨm均服从Hess定律
●温度对△rGӨm
影响很大
rG⊝m(T)≈rH⊝m
(298.15K)T•rS⊝m
(298.15K)93吉布斯函数及反应的吉布斯函数变(2)Gibbs等温方(3)
由标准摩尔生成吉布斯函数(fG⊝m)计算ΔrGӨm
标准摩尔生成吉布斯函数与标准摩尔生成焓相似:10(3)由标准摩尔生成吉布斯函数(fG⊝m)计算ΔrGӨm
A.T=298.15K
r
G⊝m
(298.15K)=g
f
G⊝m
(G,s,298.15K)+df
G⊝m
(D,g,298.15K)-af
G⊝m
(A,l,298.15K)-b
f
G⊝m
(B,aq,298.15K)
B
f
(B,298.15K)
r
(298.15K)
=Gm,Gm对于一般化学反应式B.T≠298.15K
∆rG⊝m(T)=∆rH⊝m-
T·∆rS⊝m
rH⊝m(T)≈rH⊝m
(298.15K)
rS⊝m(T)
≈
rS⊝m
(298.15K),则rG⊝m(T)≈rH⊝m
(298.15K)T•rS⊝m
(298.15K)若各物种均处于标准状态rG⊝m是温度的线性函数11Bf(B,298.15K)r标准摩尔吉布斯函数变(ㅿrG⊝m)与标态下反应自发性判别ㅿrG⊝m≺0自发(正反应方向);ㅿrG⊝m≻0非自发性(正反应方向);ㅿrG⊝m=0处于平衡状态.
在实际中,反应混合物很少处于相应的标准态,须根据rGm来判断反应进行的方向。(4)标态下反应自发性判据—Gibbs函数变判据
12标准摩尔吉布斯函数变(ㅿrG⊝m)与标态下反应自发性判别(4(5)反应方向转变温度的估算
若反应在标态下进行,则反应实例ΔHΔSΔG=ΔH–TΔS正反应的自发性③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
吸热熵增反应++温度升高至某值时由正值变负值高温自发低温非自发④N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
放热熵减反应——降低至某温度时由正值变负值低温自发高温非自发13(5)反应方向转变温度的估算若反应在标态下进热力学等温方程:
ΔrGm(T)=ΔrGӨm
(T)+RTlnQㅿrGm≺0正向自发;ㅿrGm≻0逆向自发;ㅿrGm=0处于平衡状态.对于一般化学反应式(6)非标态下反应自发性判据—Gibbs函数变判据
14热力学等温方程:Δ(1)ΔG与ΔGӨ关系---热力学等温方程式:4
热力学等温方程
(2)反应方向的判据----Gibbs函数变判据
15(1)ΔG与ΔGӨ关系---热力学等温方程式:4热力学等5化学平衡的移动及解释
吕•查德里(A.L.LeChatelier)原理
如改变平衡系统的条件之一,如浓度、压力或温度,平衡就向能减弱这个改变的方向移动。
165化学平衡的移动及解释吕•查德里(A.L.LeC思考题:P107第2题(4)
为了减少汽车尾气中NO和CO染污大气,拟按下列反应进行催化转化:NO(g)+CO(g)=(1/2)N2(g)+CO2(g),△rH⊝m(298.15K)=-374kJ•mol-1。从化学原理考虑,下列措施中有利于提高反应转化率的是(A)低温高压
(B)高温高压(C)低温低压(D)高温低压答:(A).17思考题:P107第2题(4)为了减少汽车尾气中NO和
6标准平衡常数KӨ及其与温度T的关系2)标准平衡常数KӨ与温度T的关系--范特霍夫等压方程式1)多重KӨ规则:反应相加(减),KӨ相乘(除),倍数反应,KӨ以倍数为幂186标准平衡常数KӨ及其与温度T的关系2)标准平衡常7
基元反应的质量作用定律在给定温度条件下,对于基元反应(即一步完成的反应,无中间产物,又称元反应),反应速率与反应物浓度(以化学反应方程式中相应物质的化学计量数的绝对值为指数)的连乘积成正比。基元反应可直接由反应方程式写出反应速率方程。如
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)为基元反应
则
u=k
[c(NO)]2.c(O2)
197基元反应的质量作用定律基元反应可直接由反应方程式写出反8
温度对反应速率的影响-阿仑尼乌斯公式208温度对反应速率的影响-阿仑尼乌斯公式20第三章1.难挥发稀溶液的依数性:
Δp
=xB
pA
ΔTbp=kbpmΔTfp=kfpm(蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压)难挥发、非电解质、稀溶液其中xB是溶质B在溶液中的摩尔分数
m为溶液的质量摩尔浓度,单位为mol/kg;
V为溶液的体积(m3);c为溶液的浓度mol.m-3
R数值为8.314Pam3mol-1K-1
21第三章1.难挥发稀溶液的依数性:Δp=xBpA2酸碱质子理论:(1)一元弱酸(弱碱)的解离平衡:ceq(OH-)=cbα≈
Kbcbα
≈Kb
/cb一元弱碱:ceq(H+)=caα≈
Kacaα
≈Ka
/ca一元弱酸:222酸碱质子理论:(1)一元弱酸(弱碱)的解离平衡:ceq
例常温下,往1.0dm30.1mol•dm-3HAc溶液中加入一些NaAc晶体并使之溶解,可能发生的变化是(1)HAc的Ka值增大(2)HAc的Ka减小(3)溶液的pH值减小(4)HAc的解离度减小
答:(4)。HAc(aq)H+(aq)+Ac-(aq)3
缓冲溶液(1)同离子效应在弱酸的溶液中加入该酸的共轭碱,或在弱碱的溶液中加入该碱的共轭酸,使得弱酸或弱碱的解离度大大下降的现象,称为同离子效应。23例常温下,往1.0dm30.1mol•dm-3HAcNH3·
H2O—NH4ClpH=14-pOH
碱性缓冲溶液
酸性缓冲溶液HAc—NaAc(2)缓冲溶液的概念像HAc-NaAc这种能保持pH值相对稳定性能的溶液(即不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶液),称缓冲溶液。(3)缓冲溶pH值计算:24NH3·H2O—NH4ClpH=14-pOH碱性缓4
难溶强电解质的多相解离平衡:n+m过饱和溶液,有沉淀析出溶度积规则:(1)Q
<KS
:(2)Q
=KS
:(3)Q>KS
:无沉淀析出,或沉淀溶解饱和溶液,处于平衡254难溶强电解质的多相解离平衡:n+m过饱和溶液,有沉淀析结论:(1)溶度积大小反映了难溶电解质的溶解能力;(2)对同类型的难溶电解质,在相同的温度下,Ks较大,溶解度较大,Ks较小,溶解度较小。
(3)对不同类型的难溶电解质,不能认为Ks小的,溶解度一定小。26结论:26在难溶电解质饱和溶液中加入含有相同离子的易溶强电解质时,难溶电解质的溶解度降低,这种现象叫做同离子效应。CaCO3(s)Ca2++CO32-Na2CO32Na++CO32-此时:Q(CaCO3)>KS(CaCO3),向生成CaCO3的方向移动,使CaCO3的溶解度降低。例如:同离子效应27在难溶电解质饱和溶液中加入含有相同离子的易溶强电解质时,难溶负极:发生氧化反应正极:发生还原反应1.原电池:使化学能转化为电能的装置。
第四章
28负极:发生氧化反应正极:发生还原反应1.原电池:使ΔrGm=-nFE(1)原电池处于标准状态ΔrGθm=-nFEθ2电动势的能斯特方程式
Eθ=θ(正)-θ(负)
=θ(氧化剂)-θ(还原剂)(2)原电池在非标态下工作T=298.15K时,对电池反应:aA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)29ΔrGm=-nFE(1)原电池处于标准状态ΔrGθm=-结论:E的数值与电池反应计量式的写法无关!aA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)2aA(aq)+2bB(aq)=2gG(aq)+2dD(aq)E1=E2E1E230结论:E的数值与电池反应计量式的写法无关!aA(aq)+3电池反应的KӨ与标准电动势EӨ的关系:
=
-
nFEӨ
lnKӨ
=
nFEӨ/(RT)
298.15K时
lgKӨ
=
nEӨ/0.0592V
ΔrGӨm
(T)=-RTlnKӨ
设计一个原电池,使电池反应正好是所需判断的化学反应。
=n(⊝+-⊝-)/0.0592Kө越大,反应进行越彻底。313电池反应的KӨ与标准电动势EӨ的关系:=-n一般将电极反应写成还原反应的形式,通式:
a(氧化态)+ne-
b(还原态)T=298.15K时:4电极电势的能斯特方程32一般将电极反应写成还原反应的形式,通式:a(氧化(1)
氧化剂和还原剂相对强弱的比较
θ,电对的氧化态越易得电子,氧化性;
θ,电对的还原态越易失电子,还原性。5电动势与电极电势的应用
a(氧化态)+ne-
b(还原态)(2)氧化还原反应方向的判断设计一个原电池,使电池反应正好是所需判断的化学反应。ΔrGm=-nFEE=
(正)-(负)E>0,即
(正)>(负),ΔG<0,反应正向自发;
E=0,即
(正)=(负),ΔG=0,反应处于平衡状态;
E<0,即
(正)<(负),ΔG>0,反应正向非自发,逆向自发。33(1)氧化剂和还原剂相对强弱的比较θ
第五章1光的波粒二象性:20世纪初,根据光的干涉,衍射和光电效应等现象,光具有波、粒二象性1924年,法国的物理学家德布罗意提出电子、原子等也具有波粒二象性:1927年,德布罗意的粒子波的假设被电子衍射实验所证实。34第五章1光的波粒二象性:光具有波、粒二象性1924在求解Ψ的过程中,需要引入四个量子数——n、l、m①主量子数(n)n的取值:n=1,2,3,…(任意非零的正整数)n=1,2,3,4,···对应于电子层K,L,M,N,···
2波函数和四个量子数35在求解Ψ的过程中,需要引入四个量子数——n、l、m①主量子②角量子数(l)取0,1,2,…,(n-1)的整数l=0,1,2,3分别对应s、p、d、f轨道。
表示亚层,基本确定波函数即原子轨道的形状s轨道yxdxy轨道yxp轨道x球形对称无柄的哑铃形花瓣形36②角量子数(l)取0,1,2,…,(n-1)的整数表示亚③磁量子数(m)
m=0,±1,±2,…,±l,共可取2l+1个值(m的数值受l的限制)确定原子轨道的伸展方向p轨道,l=1,
m=-1,0,+1有三个伸展方向d轨道,l=2,
m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向除s轨道外,都是各向异性的37③磁量子数(m)m=0,±1,±2,…,±l④自旋量子数(ms)一个轨道中的电子可以有两种不同的自旋方向。ms取值:符号:↑,↓一套量子数(n,l,m,ms)取值要合理3,3,1,4,3,-1,
38④自旋量子数(ms)一个轨道中的电子可以有两种不同的自旋方3核外电子分布原理和核外电子分布方式A最低能量原理(1)核外电子分布的三个原理B
泡利不相容原理C洪特规则393核外电子分布原理和核外电子分布方式A最低能量原理(1)7s7p1s2s2p3s3p3d
4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d鲍林的多电子原子轨道的近似能级图注意:此图中,并非每个小圆圈代表一个原子轨道!n,l相同的轨道,能量相同,称为等价轨道。407s7p1s2s2p3s1s2s2p3s3p4s3d262622例
22Ti的电子分布式为:2
洪德规则的特例:
等价轨道在全充满(p6,d10,f14)、半充满(p3,d5,f7)或全空(p0,d0,f0)状态时比较稳定。1s2s2p3s3p3d4s262622225Mn的电子分布式为:1s2s2p3s3p4s3d26262521s2s2p3s3p3d4s2626522(2)掌握1~36号元素的电子分布方法411s2s2p3s3p4s3d2623V
1s22s22p63s23p63d34s226Fe1s22s22p63s23p63d64s224Cr1s22s22p63s23p63d44s23d54s129Cu1s22s22p63s23p63d94s23d104s14223V1s22s22p63s23p63d3σ键:原子轨道沿键轴方向“头碰头”式重叠;π键:原子轨道沿键轴方向“肩并肩”式重叠.4
共价键的键型43σ键:原子轨道沿键轴方向“头碰头”式重叠;π键:原子轨道沿键N2分子中,含有1个σ键,2个π键44N2分子中,含有1个σ键,2个π键445分子的空间构型与杂化轨道
等性杂化
A.sp杂化HgCl2分子直线形分子B.sp2杂化BF3的空间构型为平面三角形C.sp3杂化CH4的空间构型为正四面体(2)不等性sp3杂化三角锥型V型455分子的空间构型与杂化轨道等性杂化6分子间力
范德华力
A色散力特点:普遍存在(包括稀有气体)是最主要的分子间力。存在于一切分子之间。色散力随着相对分子质量的增大而增大,色散力增大,物质的熔点升高。B诱导力诱导力存在于极-非或极-极之间。C取向力存在于极-极分子之间。466分子间力范德华力A色散力特点:普遍存在((1)离子晶体EL∝|z+·z-|r++r-7
晶体的基本类型晶格能(EL)大,熔点高,硬度大。结论:A.当离子电荷数相同时,随着正、负离子半径的增大,晶格能减小,晶体熔点降低,硬度减小。B.当离子半径相近时,随着离子电荷数的增大,晶格能增大,晶体熔点升高,硬度加大。47(1)离子晶体EL∝|z+·z-|r++r-7晶体的原子与原子之间以共价键结合成一整体。如金刚石、SiO2、SiC等。(2)原子晶体:原子晶体中,原子间的共价键较牢固,所以原子晶体的熔、沸点高,硬度大。(3)分子晶体:分子间力作用弱,晶体硬度较小,熔、沸点较低,有的易挥发。(4)金属晶体:48原子与原子之间以共价键结合成一整体。如(2)原子晶体:第6章熔点最高的单质:C(金刚石)、W(金属之最)熔点最低的金属单质:硬度最大:HgC(金刚石)、Cr(金属之最)导电性最好的金属是:Ag49第6章熔点最高的单质:C(金刚石)、W(金属之最)熔点最低的
在外电场作用下,离子中的原子核与电子发生相对位移,离子变形产生诱导偶极的过程。2
离子极化理论及其应用(1)离子极化:离子极化结果:两离子电子云变形,轨道相互重叠离子键向共价键过渡50在外电场作用下,离子中的原子核与电子发生相对位(2)离子极化力:离子使其它离子极化而发生变形的能力影响离子极化力因素{(1)离子电荷Z:(2)离子半径r:(3)离子外层电子构型:Z↗,极化力↗。
r↘,极化力↗。8电子构型:极化力弱;9-18电子构型:极化力强以正离子为主51(2)离子极化力:离子使其它离子极化而发生变形的能力影响离3
金属的溶解性Pt、Au只能溶于王水:3Pt+4HNO3+18HCl=3H2[PtCl6]+4NO(g)+3H2OAu+HNO3+4HCl=H[AuCl4]+4NO(g)+2H2O523金属的溶解性Pt、Au只能溶于王水:3Pt+4HNO3+2MnO4–+6H++5SO32–=2Mn2++5SO42–+3H2O2MnO4–+6H++5H2O2=2Mn2++8H2O+5O22MnO4–+H2O+3SO32–=2MnO2(s)+3SO42–+2OH–2MnO4–+3H2O2=2MnO2(s)+2OH–+3O2+2H2O2MnO4–+2OH–+SO32–=2MnO42–+SO42–+H2O2MnO4–+2OH–+H2O2=2MnO42–+O2+2H2O酸性条件:中性条件:碱性条件:4
高锰酸钾532MnO4–+6H++5SO32–=2Mn2+5
重铬酸钾可将较强的还原剂(如Fe2+、NO22–、SO32–、H2S等)氧化Cr2O72–+14H++6Fe2+=2Cr3++6Fe3++7H2O
3H2S+Cr2O72–+8H+=2Cr3++3S↓
+
7H2O
6亚硝酸盐
2NaNO2+2KI+2H2SO4=
2NO+I2+Na2SO4+K2SO4+2H2O氧化剂Cr2O72–+8H++3NO2–=2Cr3++3NO3-+
4H2O还原剂545重铬酸钾可将较强的还原剂(如Fe2+、NO22–、SO3◆配体数+配体名称+合+中心元素名称(氧化态值)以二、三、四表示不同配体“•”分开以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示▲若含有多种配体时,先无机后有机,先简单后复杂.▲若为多种无机配体时,先阴离子后中性分子.▲若为同类配体时,按配位原子元素符号的英文字母顺序排列,如先NH3后H2O.配离子的命名—
类似无机化合物的命名7
配位化合物的命名55◆配体数+配体名称+合+中心元素名称(氧化态值)命名下列配合物和配离子:(1)(NH4)3[SbCl6](2)[Co(en)3]Cl3(3)[Cr(H2O)4Br2]Br六氯合锑(Ⅲ)酸铵
三氯化三(乙二胺)合钴(Ⅲ)
溴化二溴·四水合铬(Ⅲ)56命名下列配合物和配离子:六氯合锑(Ⅲ)酸铵三氯化三(乙二胺大学普通化学期末复习资料57大学普通化学期末复习资料1
试卷结构一是非题(每小题1分,共10分)二单项选择题(每题2分,共20分)三填空题(每空1分,共20分)四简答题(每题3分,共6分)五完成并配平化学反应方程式:(每题2分,共8分)六计算题(共36分)58试卷结构21状态函数的特点:状态函数是状态的单值函数。(2)当系统的状态发生变化时,状态函数的变化量只与系统的始、终态有关。第一章
状态函数是用以确定系统状态的物理量,如气体的压力p、体积V、温度T、质量m、内能U、焓H、熵S、吉布斯函数G等。591状态函数的特点:状态函数是状态的单值函数。第一章2反应进度(用以表示物质变化进展的程度)
按一般反应式
而言,作如下定义:
ξ=
nB(ξ)-nB(0)νB(1)对同一反应式,不论选用哪种物质表示反应进度均是相同的;(2)反应进度与反应式写法有关;(3)ξ=1mol,表示各物质的物质的量的变化在数值上正好等于各自的化学计量数,此时称进行了1mol化学反应或简称摩尔反应。602反应进度(用以表示物质变化进展的程度)nB(ξ)-n系统吸热q>0,体系放热q<0。
3热、功以及符号的规定
系统对环境作功w<0,环境对系统作功w>0。
体积功(膨胀功)w=-pΔV=-p(V2-V1)。
热、功不是状态函数,数值与途径有关!4热力学第一定律封闭系统发生状态变化时,其热力学能的变化等于变化过程中环境与系统传递的热与功的总和。
ΔU=q+w61系统吸热q>0,体系放热q<0。3热、功以及符
在恒容、只做体积功的条件下
定容反应热=热力学能变5qP与qV的关系
H=U+pV
在恒压、只做体积功的条件下定压反应热=反应焓变6
盖斯定律
在恒容或恒压条件下,化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关,而与变化的途径无关。根据盖斯定律,可以将化学方程式象代数方程式一样进行加减运算,相应的热效应也加减。62在恒容、只做体积功的条件下定容反应热=热力学能变57
反应的标准摩尔焓变的计算(1)标准状态气体:
压力为标准压力pӨ=100kPa;液、固体:压力为标准压力pӨ的纯物质;溶液:溶质浓度为标准浓度cӨ=1moldm-3
。(2)标准摩尔生成焓
任意温度稳定单质=0,(H+,aq)=0
反应的标准摩尔焓变等于产物的标准摩尔生成焓之和减去反应物的标准摩尔生成焓之和。
即:对于一般反应dD
+eE=fF+gG637反应的标准摩尔焓变的计算(1)标准状态任意温度稳定单质●相对分子质量相近,分子结构复杂的,大;
●结构相似物质,随相对分子质量增大而增大;●结构相似,相对分子质量相近的物质,相近。
●混合物或溶液的熵值往往比相应的纯物质的熵值大。标准熵的一些规律:●同一物质,298.15K时●同一物质、同一状态,温度越高,就越大。
第二章1
标准摩尔熵(或标准熵)
稳定单质的Sөm≠0,Sөm
(H+,aq)=0,注意与相区别。64●相对分子质量相近,分子结构复杂的,大;●结构相
3吉布斯函数及反应的吉布斯函数变(2)
Gibbs等温方程(Gibbs
公式)
:化学反应(等温等压):△G=△H-T△S(1)Gibbs函数定义:G=H-TS
●△rGm或△rGӨm均服从Hess定律
●温度对△rGӨm
影响很大
rG⊝m(T)≈rH⊝m
(298.15K)T•rS⊝m
(298.15K)653吉布斯函数及反应的吉布斯函数变(2)Gibbs等温方(3)
由标准摩尔生成吉布斯函数(fG⊝m)计算ΔrGӨm
标准摩尔生成吉布斯函数与标准摩尔生成焓相似:66(3)由标准摩尔生成吉布斯函数(fG⊝m)计算ΔrGӨm
A.T=298.15K
r
G⊝m
(298.15K)=g
f
G⊝m
(G,s,298.15K)+df
G⊝m
(D,g,298.15K)-af
G⊝m
(A,l,298.15K)-b
f
G⊝m
(B,aq,298.15K)
B
f
(B,298.15K)
r
(298.15K)
=Gm,Gm对于一般化学反应式B.T≠298.15K
∆rG⊝m(T)=∆rH⊝m-
T·∆rS⊝m
rH⊝m(T)≈rH⊝m
(298.15K)
rS⊝m(T)
≈
rS⊝m
(298.15K),则rG⊝m(T)≈rH⊝m
(298.15K)T•rS⊝m
(298.15K)若各物种均处于标准状态rG⊝m是温度的线性函数67Bf(B,298.15K)r标准摩尔吉布斯函数变(ㅿrG⊝m)与标态下反应自发性判别ㅿrG⊝m≺0自发(正反应方向);ㅿrG⊝m≻0非自发性(正反应方向);ㅿrG⊝m=0处于平衡状态.
在实际中,反应混合物很少处于相应的标准态,须根据rGm来判断反应进行的方向。(4)标态下反应自发性判据—Gibbs函数变判据
68标准摩尔吉布斯函数变(ㅿrG⊝m)与标态下反应自发性判别(4(5)反应方向转变温度的估算
若反应在标态下进行,则反应实例ΔHΔSΔG=ΔH–TΔS正反应的自发性③CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
吸热熵增反应++温度升高至某值时由正值变负值高温自发低温非自发④N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
放热熵减反应——降低至某温度时由正值变负值低温自发高温非自发69(5)反应方向转变温度的估算若反应在标态下进热力学等温方程:
ΔrGm(T)=ΔrGӨm
(T)+RTlnQㅿrGm≺0正向自发;ㅿrGm≻0逆向自发;ㅿrGm=0处于平衡状态.对于一般化学反应式(6)非标态下反应自发性判据—Gibbs函数变判据
70热力学等温方程:Δ(1)ΔG与ΔGӨ关系---热力学等温方程式:4
热力学等温方程
(2)反应方向的判据----Gibbs函数变判据
71(1)ΔG与ΔGӨ关系---热力学等温方程式:4热力学等5化学平衡的移动及解释
吕•查德里(A.L.LeChatelier)原理
如改变平衡系统的条件之一,如浓度、压力或温度,平衡就向能减弱这个改变的方向移动。
725化学平衡的移动及解释吕•查德里(A.L.LeC思考题:P107第2题(4)
为了减少汽车尾气中NO和CO染污大气,拟按下列反应进行催化转化:NO(g)+CO(g)=(1/2)N2(g)+CO2(g),△rH⊝m(298.15K)=-374kJ•mol-1。从化学原理考虑,下列措施中有利于提高反应转化率的是(A)低温高压
(B)高温高压(C)低温低压(D)高温低压答:(A).73思考题:P107第2题(4)为了减少汽车尾气中NO和
6标准平衡常数KӨ及其与温度T的关系2)标准平衡常数KӨ与温度T的关系--范特霍夫等压方程式1)多重KӨ规则:反应相加(减),KӨ相乘(除),倍数反应,KӨ以倍数为幂746标准平衡常数KӨ及其与温度T的关系2)标准平衡常7
基元反应的质量作用定律在给定温度条件下,对于基元反应(即一步完成的反应,无中间产物,又称元反应),反应速率与反应物浓度(以化学反应方程式中相应物质的化学计量数的绝对值为指数)的连乘积成正比。基元反应可直接由反应方程式写出反应速率方程。如
2NO(g)+O2(g)2NO2(g)为基元反应
则
u=k
[c(NO)]2.c(O2)
757基元反应的质量作用定律基元反应可直接由反应方程式写出反8
温度对反应速率的影响-阿仑尼乌斯公式768温度对反应速率的影响-阿仑尼乌斯公式20第三章1.难挥发稀溶液的依数性:
Δp
=xB
pA
ΔTbp=kbpmΔTfp=kfpm(蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压)难挥发、非电解质、稀溶液其中xB是溶质B在溶液中的摩尔分数
m为溶液的质量摩尔浓度,单位为mol/kg;
V为溶液的体积(m3);c为溶液的浓度mol.m-3
R数值为8.314Pam3mol-1K-1
77第三章1.难挥发稀溶液的依数性:Δp=xBpA2酸碱质子理论:(1)一元弱酸(弱碱)的解离平衡:ceq(OH-)=cbα≈
Kbcbα
≈Kb
/cb一元弱碱:ceq(H+)=caα≈
Kacaα
≈Ka
/ca一元弱酸:782酸碱质子理论:(1)一元弱酸(弱碱)的解离平衡:ceq
例常温下,往1.0dm30.1mol•dm-3HAc溶液中加入一些NaAc晶体并使之溶解,可能发生的变化是(1)HAc的Ka值增大(2)HAc的Ka减小(3)溶液的pH值减小(4)HAc的解离度减小
答:(4)。HAc(aq)H+(aq)+Ac-(aq)3
缓冲溶液(1)同离子效应在弱酸的溶液中加入该酸的共轭碱,或在弱碱的溶液中加入该碱的共轭酸,使得弱酸或弱碱的解离度大大下降的现象,称为同离子效应。79例常温下,往1.0dm30.1mol•dm-3HAcNH3·
H2O—NH4ClpH=14-pOH
碱性缓冲溶液
酸性缓冲溶液HAc—NaAc(2)缓冲溶液的概念像HAc-NaAc这种能保持pH值相对稳定性能的溶液(即不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶液),称缓冲溶液。(3)缓冲溶pH值计算:80NH3·H2O—NH4ClpH=14-pOH碱性缓4
难溶强电解质的多相解离平衡:n+m过饱和溶液,有沉淀析出溶度积规则:(1)Q
<KS
:(2)Q
=KS
:(3)Q>KS
:无沉淀析出,或沉淀溶解饱和溶液,处于平衡814难溶强电解质的多相解离平衡:n+m过饱和溶液,有沉淀析结论:(1)溶度积大小反映了难溶电解质的溶解能力;(2)对同类型的难溶电解质,在相同的温度下,Ks较大,溶解度较大,Ks较小,溶解度较小。
(3)对不同类型的难溶电解质,不能认为Ks小的,溶解度一定小。82结论:26在难溶电解质饱和溶液中加入含有相同离子的易溶强电解质时,难溶电解质的溶解度降低,这种现象叫做同离子效应。CaCO3(s)Ca2++CO32-Na2CO32Na++CO32-此时:Q(CaCO3)>KS(CaCO3),向生成CaCO3的方向移动,使CaCO3的溶解度降低。例如:同离子效应83在难溶电解质饱和溶液中加入含有相同离子的易溶强电解质时,难溶负极:发生氧化反应正极:发生还原反应1.原电池:使化学能转化为电能的装置。
第四章
84负极:发生氧化反应正极:发生还原反应1.原电池:使ΔrGm=-nFE(1)原电池处于标准状态ΔrGθm=-nFEθ2电动势的能斯特方程式
Eθ=θ(正)-θ(负)
=θ(氧化剂)-θ(还原剂)(2)原电池在非标态下工作T=298.15K时,对电池反应:aA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)85ΔrGm=-nFE(1)原电池处于标准状态ΔrGθm=-结论:E的数值与电池反应计量式的写法无关!aA(aq)+bB(aq)=gG(aq)+dD(aq)2aA(aq)+2bB(aq)=2gG(aq)+2dD(aq)E1=E2E1E286结论:E的数值与电池反应计量式的写法无关!aA(aq)+3电池反应的KӨ与标准电动势EӨ的关系:
=
-
nFEӨ
lnKӨ
=
nFEӨ/(RT)
298.15K时
lgKӨ
=
nEӨ/0.0592V
ΔrGӨm
(T)=-RTlnKӨ
设计一个原电池,使电池反应正好是所需判断的化学反应。
=n(⊝+-⊝-)/0.0592Kө越大,反应进行越彻底。873电池反应的KӨ与标准电动势EӨ的关系:=-n一般将电极反应写成还原反应的形式,通式:
a(氧化态)+ne-
b(还原态)T=298.15K时:4电极电势的能斯特方程88一般将电极反应写成还原反应的形式,通式:a(氧化(1)
氧化剂和还原剂相对强弱的比较
θ,电对的氧化态越易得电子,氧化性;
θ,电对的还原态越易失电子,还原性。5电动势与电极电势的应用
a(氧化态)+ne-
b(还原态)(2)氧化还原反应方向的判断设计一个原电池,使电池反应正好是所需判断的化学反应。ΔrGm=-nFEE=
(正)-(负)E>0,即
(正)>(负),ΔG<0,反应正向自发;
E=0,即
(正)=(负),ΔG=0,反应处于平衡状态;
E<0,即
(正)<(负),ΔG>0,反应正向非自发,逆向自发。89(1)氧化剂和还原剂相对强弱的比较θ
第五章1光的波粒二象性:20世纪初,根据光的干涉,衍射和光电效应等现象,光具有波、粒二象性1924年,法国的物理学家德布罗意提出电子、原子等也具有波粒二象性:1927年,德布罗意的粒子波的假设被电子衍射实验所证实。90第五章1光的波粒二象性:光具有波、粒二象性1924在求解Ψ的过程中,需要引入四个量子数——n、l、m①主量子数(n)n的取值:n=1,2,3,…(任意非零的正整数)n=1,2,3,4,···对应于电子层K,L,M,N,···
2波函数和四个量子数91在求解Ψ的过程中,需要引入四个量子数——n、l、m①主量子②角量子数(l)取0,1,2,…,(n-1)的整数l=0,1,2,3分别对应s、p、d、f轨道。
表示亚层,基本确定波函数即原子轨道的形状s轨道yxdxy轨道yxp轨道x球形对称无柄的哑铃形花瓣形92②角量子数(l)取0,1,2,…,(n-1)的整数表示亚③磁量子数(m)
m=0,±1,±2,…,±l,共可取2l+1个值(m的数值受l的限制)确定原子轨道的伸展方向p轨道,l=1,
m=-1,0,+1有三个伸展方向d轨道,l=2,
m=-2,-1,0,+1,+2有五个伸展方向除s轨道外,都是各向异性的93③磁量子数(m)m=0,±1,±2,…,±l④自旋量子数(ms)一个轨道中的电子可以有两种不同的自旋方向。ms取值:符号:↑,↓一套量子数(n,l,m,ms)取值要合理3,3,1,4,3,-1,
94④自旋量子数(ms)一个轨道中的电子可以有两种不同的自旋方3核外电子分布原理和核外电子分布方式A最低能量原理(1)核外电子分布的三个原理B
泡利不相容原理C洪特规则953核外电子分布原理和核外电子分布方式A最低能量原理(1)7s7p1s2s2p3s3p3d
4s4p4d4f5s5p5d5f6s6p6d鲍林的多电子原子轨道的近似能级图注意:此图中,并非每个小圆圈代表一个原子轨道!n,l相同的轨道,能量相同,称为等价轨道。967s7p1s2s2p3s1s2s2p3s3p4s3d262622例
22Ti的电子分布式为:2
洪德规则的特例:
等价轨道在全充满(p6,d10,f14)、半充满(p3,d5,f7)或全空(p0,d0,f0)状态时比较稳定。1s2s2p3s3p3d4s262622225Mn的电子分布式为:1s2s2p3s3p4s3d26262521s2s2p3s3p3d4s2626522(2)掌握1~36号元素的电子分布方法971s2s2p3s3p4s3d2623V
1s22s22p63s23p63d34s226Fe1s22s22p63s23p63d64s224Cr1s22s22p63s23p63d44s23d54s129Cu1s22s22p63s23p63d94s23d104s19823V1s22s22p63s23p63d3σ键:原子轨道沿键轴方向“头碰头”式重叠;π键:原子轨道沿键轴方向“肩并肩”式重叠.4
共价键的键型99σ键:原子轨道沿键轴方向“头碰头”式重叠;π键:原子轨道沿键N2分子中,含有1个σ键,2个π键100N2分子中,含有1个σ键,2个π键445分子的空间构型与杂化轨道
等性杂化
A.sp杂化HgCl2分子直线形分子B.sp2杂化BF3的空间构型为平面三角形C.sp3杂化CH4的空间构型为正四面体(2)
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