大学化学基础重点知识详解课件.ppt
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- 大学化学 基础 重点 知识 详解 课件
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1、 第第1 1章章 热力学基础热力学基础 1.什么叫体系、环境?在敞口容器里进行的化学反应是什么体系?答:体系:被划出来作为研究对象的这部分物体或空间称为体系。环境:体系以外的部分。环境通常是指与系统有相互影响的有限部分。在敞口容器里进行的化学反应是敞开体系。敞开体系。因为反应体系与环境既有物质交换,又有能量交换。思考与习题思考与习题 2.影响化学反应进行方向的主要因素有哪些?自由能判据使用的条件是什么?答:影响化学反应进行方向的主要因素有:反应的焓变、反应的熵变、温度。自由能判据使用的条件是:对于封闭体系,在恒温、恒压和只做体积功的条件下。3.影响化学平衡的主要因素有哪些?答:影响平衡移动的主
2、要因素:反应的温度、压力和物质的浓度等 4.什么是化学反应的反应商?如何应用化学反应商和平衡常数的关系来判断化学反应进行的方向及化学平衡移动的方向?答:对于反应:()()()()aA aqbB aqcC aqdD aq dcabDCCCQABCC 在任一状态时:Q 称为反应商。如果参与反应的为气体,则以相对分压P/P 表示。Q=K 系统处于平衡状态,Q K 反应向逆方向自发进行,5.试计算下列情况的热力学能变化。(1)体系吸收热量500J,对环境做功400J.(2)体系吸收热量500J,环境对体系做功800J。解:由热力学第一定律 U=Q w代入已知数据得:(1)U=500J-400J=100
3、J (2)U=500J (-400J)=900J 6.反应:反应:N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在恒容量热器中进行,生在恒容量热器中进行,生成成2molNH3时放热时放热82.7KJ,求反应的,求反应的 rUm 和和298K时反应时反应的的 rHm。根据。根据解:解:Qv=1mol rUm Qv=82.7JrUm =82.7J/mol根据热力学第一定律:根据热力学第一定律:U=Q+W,由由 Qp=H 得得:rHm=rUm nRTrHm=82.7KJ/mol+(2)8.314 Jmol-1 K-1 298K 10-3 7.查表求查表求298K及标准状态下,下列反应的反应热。及标准状态下
4、,下列反应的反应热。(1)3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(l)+NO(g)(2)CuO(s)+H2(g)=Cu(s)+H2O(g)解:查表得解:查表得298K时各物质的时各物质的fHm (1)3NO2(g)+H2O(l)=2HNO3(l)+NO(g)fHm/kJ/mol33.18 -285.83 -174.10 90.25 322(298.15),2,3,mfmfmfmfmrHKHNO gHHNO lHH OlHNO g 90.252(174.10)285.833 33.18 71.66/kJ mol (2)CuO(s)+H2(g)=Cu(s)+H2O(g)fHm/kJ/mol-15
5、7.3 0 0 -241.8222(298.15),mfmfmfmfmrHKHCu sHHO gHH gHCuO s 241.82(157.3)84.5/kJ mol rHm.1=-414.8kJ/mol 8.已知下列热效应:已知下列热效应:(1)N2(g)+3O2(g)+H2(g)=2HNO3(aq)(2)N2O5(g)+H2O(l)=2HNO3(aq)(3)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)求下列反应的热效应求下列反应的热效应:(4)N2(g)+5O2(g)=2N2O5(g)rHm.2=-140kJ/molrHm.3=-571.6kJ/mol解:对以上四个方程式进行进行计算解:对以上
6、四个方程式进行进行计算(4)2 (1)(2)(3)根据盖斯定律:根据盖斯定律:=414.8(140)2(571.6)rHm.4=rHm.1rHm.2rHm.32 9.已知下列反应中前三个反应的热效应分别为已知下列反应中前三个反应的热效应分别为-27.6 kJ/mol,-58.58kJ/mol,38.07kJ/mol,求第四个反应的热效应:,求第四个反应的热效应:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)(1)3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)(2)Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)(3)FeO(s)+CO(g)=Fe(s)
7、+CO2(g)(4)解:对已知反应方程式进行运算解:对已知反应方程式进行运算 (4)(1)3(3)2 (2)6 根据盖斯定律:根据盖斯定律:Q(4)Q(1)3Q(3)2-Q(2)6=16.7 kJ/mol 10.分析下列反应的熵值是增加还是减少?分析下列反应的熵值是增加还是减少?(1)O2(g)+2CO(g)=2CO2(g)(2)2NO2(g)=N2O4(g)(3)2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)(4)A2(s)+B2(g)=2AB(g)解:解:(1)反应前气体分子数多于反应后的气体分子数,因反应前气体分子数多于反应后的气体分子数,因此反应的熵值减少;此反应的熵值减少;(2)反应前
8、气体分子数多于反应后的气体分子数,因此反反应前气体分子数多于反应后的气体分子数,因此反应的熵值减少;应的熵值减少;(3)反应前气体分子数少于反应后的气体分子数,因此反反应前气体分子数少于反应后的气体分子数,因此反应的熵值增加;应的熵值增加;(4)反应前气体分子数少于反应后的气体分子数,因此反反应前气体分子数少于反应后的气体分子数,因此反应的熵值增加。应的熵值增加。11.试分析下列反应自发进行的温度条件:试分析下列反应自发进行的温度条件:(1)2N2(g)+O2(g)=2NO2(g)(2)Ag(s)+1/2Cl2(g)=AgCl(s)(3)HgO(s)=Hg(l)+1/2O2(g)(4)2H2O
9、2(l)=2H2O(l)+O2(g)rHm=-163.0kJ/mol解:解:查表得查表得298K时各物质的时各物质的Sm(1)2N2(g)+O2(g)=2NO2(g)11()mSJ molK191.5 205.03 210.6511(298.15)2 210.65205.032 191.5165.8rmSKJ molK 163.0/mrHkJ mol 127/mrHkJ mol 91/mrHkJ mol196/mrHkJ mol 要使反应自发进行,则要使反应自发进行,则113(298.15)(298.15)0163.0/(165.8)100rmrmrmGHKTSKkJ molTJ molK 9
10、83.1TK(2)Ag(s)+1/2Cl2(g)=AgCl(s)127/mrHkJ mol 11()mSJ molK42.55 222.96 96.211(298.15)96.2222.96 1/242.5557.83rmSKJ molK 要使反应自发进行,则要使反应自发进行,则113(298.15)(298.15)0127.0/(57.83)100rmrmrmGHKTSKkJ molTJ molK 2196.1TK(3)HgO(s)=Hg(l)+1/2O2(g)91/mrHkJ mol11()mSJ molK70.29 76.06 205.0311(298.15)205.03 1/276.0
11、670.29108.2rmSKJ molK要使反应自发进行,则要使反应自发进行,则113(298.15)(298.15)091.0/(108.2)100rmrmrmGHKTSKkJ molTJ molK 841TK 12.查表求下列反应:查表求下列反应:2Fe2O3(s)+3C(s)=4Fe(s)+3CO2(g)在什么温度下能够自发进行?在什么温度下能够自发进行?(/)fmHkJ mol11()mSJ molK解:解:查表得查表得298K时各物质的时各物质的mSfmH和和2Fe2O3(s)+3C(s)=4Fe(s)+3CO2(g)-824.2 0 0 393.587.4 5.74 27.28
12、213.64(298.15)3(393.5)002(824.2)rmHK (298.15)3(213.64)4 27.283 5.742 87.4rmSK 11558J molK467.9/kJ mol要使反应自发进行,则要使反应自发进行,则113(298.15)(298.15)0467.9/558100rmrmrmGHKTSKkJ molTJ molK 838.5TK 13.如果下列反应:如果下列反应:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的标的标准平衡常数为准平衡常数为10,试求该反应达到平衡时的温度。,试求该反应达到平衡时的温度。C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)/f
13、mHkJ mol11()mSJ molK0 -241.82 110.52 0 解:解:查表得查表得298K时各物质的时各物质的mSfmH和和5.74 188.72 197.56 130.574 298.15110.52(241.82)131.3/rmHKkJ mol 11298.15130.574 197.56 188.725.74133.67rmSKJ molK()298.15298.15rmrmrmGTHKTSK 根据根据()rmGTRTInK 298.15298.15rmrmHKSKInKRTR 则1111311131.3/133.67108.314108.314kJ molJ molK
14、InJ molKTJ molK1146TK 14.在在308K和总压强为和总压强为101.3kPa时,时,N2O4有有27.2分解为分解为NO2。(1)计算反应的计算反应的N2O4(g)=2 NO2(g)的的 ;(2)计算计算308K,总压强增加,总压强增加1倍时,倍时,N2O4的离解百分率;的离解百分率;(3)从计算结果说明压强对平衡移动的影响。从计算结果说明压强对平衡移动的影响。K 解:解:(1)设反应前)设反应前N2O4的物质的量为的物质的量为100mol。平衡时平衡时N2O4的物质的量为的物质的量为100mol(1-27.2)=72.8mol,平衡时平衡时NO2的物质的量为的物质的量为
15、2100mol27.2=54.4mol。平衡时平衡时N2O4的分压的分压 平衡时平衡时NO2的分压的分压2254.4101.3127.2NONOnPPkPan总总242472.8101.3127.2N ON OnPPkPan总总2242254.4()()127.20.3272.8127.8NON OPPKPP(2)设平衡时设平衡时100molN2O4的离解百分率为的离解百分率为x。则平衡时则平衡时N2O4的物质的量为的物质的量为1-xmol。平衡时平衡时NO2的物质的量为的物质的量为2xmol。求得:求得:224222202.61()()101.31202.61101.3NON OxkPaPx
16、kPaPKPxkPaxPkPa19.6%x (3)增加压强,增加压强,N2O4的离解百分率降低,即平衡向逆反的离解百分率降低,即平衡向逆反应方向移动,也就是向气体分子数减少的方向移动。应方向移动,也就是向气体分子数减少的方向移动。15.在某温度下,反应在某温度下,反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)的标准平衡的标准平衡常数为常数为20,在某真空瓶中置入一定量的,在某真空瓶中置入一定量的PCl5气体,当达到平气体,当达到平衡时,衡时,PCl5的分压为的分压为26kPa,计算:,计算:(1)平衡时平衡时PCl3和和Cl2的分压的分压;(2)离解前离解前PCl5的压强;的压强;(3)平衡
17、时平衡时PCl5的离解百分率。的离解百分率。解:解:(1)设平衡时设平衡时PCl3的分压为的分压为xkPa,则,则Cl2的分的分压也为压也为xkPa。(2)离解前离解前 PCl5(g)的压强为:的压强为:522826254PClPkPakPakPa (3)PCl5的离解百分率的离解百分率=228100%90%254325PClClPClPPPPKPP100 1002026100 xx得:得:228xkPa 16.在一定温度和压强下,某一定量的在一定温度和压强下,某一定量的PCl5气体体积为气体体积为1L,此时,此时PCl5已经有已经有50离解为离解为PCl3和和Cl2,试判断在下列,试判断在下
18、列情况下,情况下,PCl5的离解度是增加还是减少?的离解度是增加还是减少?(1)减少压强,使减少压强,使PCl5的体积的体积 变为变为2L;(2)保持压强不变,加入氮气,使体积增加至保持压强不变,加入氮气,使体积增加至2L;(3)保持体积不变,加入氮气,使压强增加保持体积不变,加入氮气,使压强增加1倍;倍;(4)保持压强不变,加入氯气,使体积变为保持压强不变,加入氯气,使体积变为2L;(5)保持体积不变,加入氯气,使压强增加保持体积不变,加入氯气,使压强增加1倍倍;解:解:(1)减少压强,使减少压强,使PCl5的体积的体积 变为变为2L,PCl5的离解的离解度是增加;度是增加;(2)保持压强不
19、变,加入氮气,使体积增加至保持压强不变,加入氮气,使体积增加至2L,PCl5的的离解度是增加;离解度是增加;(3)保持体积不变,加入氮气,使压强增加保持体积不变,加入氮气,使压强增加1倍,倍,PCl5的的离解度是不变;离解度是不变;(4)保持压强不变,加入氯气,使体积变为保持压强不变,加入氯气,使体积变为2L,PCl5的的离解度是降低;离解度是降低;(5)保持体积不变,加入氯气,使压强增加保持体积不变,加入氯气,使压强增加1倍倍,PCl5的的离解度是降低。离解度是降低。第第2 2章章 化学反应速率化学反应速率 1.1.化学反应速率如何表示?增加温度,化学反化学反应速率如何表示?增加温度,化学反
20、应速率是否也增加?应速率是否也增加?答:对于一般反应答:对于一般反应 aA+bB gG+hH化学反应速率化学反应速率有两种表示方法有两种表示方法:0limAtAt 1 1平均速率平均速率 ABGHatbtgtht2.2.瞬时速率瞬时速率 以反应物的浓度来表示,有以反应物的浓度来表示,有 增加温度,化学反应速率增加。温度升高,分子的平均增加温度,化学反应速率增加。温度升高,分子的平均能量增大,活化分子的百分数增大,从而使反应速率增加。能量增大,活化分子的百分数增大,从而使反应速率增加。2.2.什么叫基元反应?什么叫反应级数?什么叫基元反应?什么叫反应级数?答:答:基元反应指反应物分子在有效碰撞中
21、一步直接转化基元反应指反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物的反应。为产物的反应。反应级数指反应速率方程中各反应物浓度的指数之和。反应级数指反应速率方程中各反应物浓度的指数之和。3.3.催化剂为什么能改变化学反应的速率?催化剂为什么能改变化学反应的速率?答:催化剂对反应速率的影响主要原因:催化剂改变反答:催化剂对反应速率的影响主要原因:催化剂改变反应的历程,降低反应活化能,使更多的分子成为能越过活化能应的历程,降低反应活化能,使更多的分子成为能越过活化能垒的活化分子,从而提高了反应的速率。垒的活化分子,从而提高了反应的速率。答:有些反应的历程相当复杂,只要用任何方法使反答:有些反应的历程相当
22、复杂,只要用任何方法使反应一经开始,它就可以自动迅速地、连续不断地进行下去,应一经开始,它就可以自动迅速地、连续不断地进行下去,有时甚至以爆炸形式出现,这类反应称为链反应。有时甚至以爆炸形式出现,这类反应称为链反应。4.4.什么叫链式反应?它主要有哪些步骤?什么叫链式反应?它主要有哪些步骤?链反应包含三个基本步骤链反应包含三个基本步骤:。5.在在298K下,反应:下,反应:A+B=产物产物 的有关数据如下:的有关数据如下:A/molL1B/molL1v/molL1 s11230.1000.5000.1000.1000.1000.5008.01032.01014.0102 求:求:(1)对不同反
23、应物的反应级数各为多少?对不同反应物的反应级数各为多少?(2)反应速率常数反应速率常数k;(3)写出反应速率方程式;写出反应速率方程式;(4)试总结的测定反应级数的方法。试总结的测定反应级数的方法。解解:(:(1)设反应物设反应物A和和B的反应级数分别为的反应级数分别为x、y 由实验由实验1和和2有有 由实验由实验1和和3有有 xyk ABv30.100 0.1008.0 10 xyk10.500 0.1002.0 10 xyk 两式相除得:两式相除得:A的反应级数为的反应级数为22x 20.100 0.5004.0 10 xyk30.100 0.1008.0 10 xyk 两式相除得:两式相
24、除得:B的反应级数为的反应级数为11y(2)由由230.100 0.1008.0 10k得:得:8.0k 2 vk AB(3)反应速率方程式为:反应速率方程式为:(4)反应级数等于各反应物分级数之和,而各反应级反应级数等于各反应物分级数之和,而各反应级数反映了该反应物浓度变化时对反应速率得影响。因此数反映了该反应物浓度变化时对反应速率得影响。因此在实验中,我们比较反应速率随各反应物浓度的变化即在实验中,我们比较反应速率随各反应物浓度的变化即可确定各反应物的级数,也就能确定反应的总级数。可确定各反应物的级数,也就能确定反应的总级数。6.在某温度下,反应在某温度下,反应:aA+bB+dD gG速率
25、方程式对速率方程式对A是二次,对是二次,对B是二次,对是二次,对D是一次方程。是一次方程。(1)写出生成写出生成G的速率方程式的速率方程式;(2)如果浓度如果浓度mol/L以表示,反应速率常数以表示,反应速率常数k的单位是什么?的单位是什么?(3)写出写出A浓度减少的速率方程式,这里的速率常数浓度减少的速率方程式,这里的速率常数k(3)与与(1)中的速率常数中的速率常数k(1)的值有什么关系?的值有什么关系?(4)该反应是否是基元反应?该反应是否是基元反应?解:解:(1)生成生成G的速率方程式为:的速率方程式为:22 vgk ABD (2)如果浓度如果浓度mol/L以表示,反应速率常数以表示,
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