大学化学复习1ppt课件.ppt
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1、第一章第一章 化学反应基本规律化学反应基本规律一、热力学第一定律一、热力学第一定律U=Q+W1、数学表达式、数学表达式系统内能系统内能吸热吸热Q Q00放热放热Q0Q0分体积功,非体积功分体积功,非体积功化学反应一般仅做体积功化学反应一般仅做体积功系统对环境做功系统对环境做功W W00W02、状态函数、状态函数描述规定系统状态性质的物理量。描述规定系统状态性质的物理量。特征:特征:(1 1)系统状态一定,状态函数就有确定值。)系统状态一定,状态函数就有确定值。(2 2)在系统状态变化时,状态函数的改变量)在系统状态变化时,状态函数的改变量只与系统的始、末态有关而与过程无关。只与系统的始、末态有
2、关而与过程无关。如:如:U、H、S、G、T、P、V、n3、化学反应反应热、化学反应反应热定容:定容:QV=U 定压:定压:QP=H 对任一化学反应对任一化学反应:aA+bBgG+dD在在298.15K298.15K时时,反应的标准摩尔焓变反应的标准摩尔焓变:rHm=gfHm(G)+dfHm(D)afHm(A)+bfHm(B)注意注意(1)参考态单质的标准摩尔生成参考态单质的标准摩尔生成焓为零。焓为零。(2)rHm(T)rHm(298.15K);二、化学反应进行的方向二、化学反应进行的方向1、熵变、熵变对任一化学反应对任一化学反应:aA+bBgG+dDrSm=gSm(G)+dSm(D)aSm(A
3、)+bSm(B)(1 1)298.15K时,时,态元素的标准摩尔熵不等于态元素的标准摩尔熵不等于零零注意:注意:298.15K298.15K时,反应的标准摩尔熵变:时,反应的标准摩尔熵变:rSm rSm(298.15(298.15K)(2)2 2、吉布斯函数、吉布斯函数(1)定义式)定义式G=H-TS定温定压下定温定压下系统状态变化时:系统状态变化时:G=H-TS(2)判断反应自发的方向)判断反应自发的方向G 0 非自发过程非自发过程 G=0 平衡状态平衡状态条件条件:定温、定压、只做体积功定温、定压、只做体积功rGm,B(298.15)的计算:的计算:(3)吉布斯函数变的计算吉布斯函数变的计
4、算对任一化学反应对任一化学反应:aA+bBgG+dDrGm=gfGm(G)+dfGm(D)afGm(A)+bfGm(B)A:在标准状态下在标准状态下,B:用用rGm=rHm-TrSm计算计算注意单位注意单位rGm,B(T)的计算:的计算:rGm(T)rHm(298.15K)-TrSm(298.15K)TrHm(298.15298.15K)rSm(298.15298.15K)=rGm(T)=rGm(T)+RTlnB(pB/p)B式中式中:p pB B为物质为物质B B在任意状态下的在任意状态下的分压力分压力B B 与平衡常数表达式相同与平衡常数表达式相同任意状态下的摩尔吉布斯函数变:任意状态下的
5、摩尔吉布斯函数变:三、化学反应进行的程度三、化学反应进行的程度1、化学平衡、化学平衡(1)平衡常数的书写规则)平衡常数的书写规则例如,对于反应例如,对于反应:K 是量纲为是量纲为1 1的量。的量。Z(l)Y(aq)X(g)C(s)B(aq)A(g)zyxcbaby/bBb/pAp/bYb/ppK()()(X)ax)(2)多重平衡原理:多重平衡原理:反反应应(3 3)反反应应(2 2)反反应应(1 1)反反应应(3 3)反反应应(2 2)m m反反应应(1 1)213/KKKm)(反反应应(3 3)m m反反应应(2 2)反反应应(1 1)mKKK)(213/反反应应(3 3)m m反反应应(2
6、 2)(反反应应(1 1)mKKK)(213213KKK(3)平衡组成及转化率计算平衡组成及转化率计算该反应物初始用量该反应物初始用量该反应物已消耗量该反应物已消耗量转化率转化率1002.303RTTGT K)(mr)(lg(4)吉布斯函数变与平衡常数吉布斯函数变与平衡常数注意单位注意单位四、化学平衡的移动四、化学平衡的移动总压力增加时总压力增加时:平衡右移;平衡右移;BB 0 的反应,的反应,KppBBB /平衡左移;平衡左移;平衡不受影响。平衡不受影响。BB=0 的反应,的反应,KppBB B B /温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响211212mrlgTTTT2.303RHKK按上
7、式可知:按上式可知:对于对于放热反应放热反应(rHmT1),K2 0):升温时升温时(T2T1),K2 K1 ,平衡右移平衡右移。例:例:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)rHm=178.32kJ.mol-1升高温度,升高温度,K增大,平衡右移增大,平衡右移降低温度,降低温度,K减小,平衡左移减小,平衡左移五、化学反应速率五、化学反应速率1.化学反应速率的表示方法化学反应速率的表示方法dtdtdcdcB BB B1 1v2.浓度对反应速率的影响浓度对反应速率的影响如:如:aA+bB=gG+dD 为基元反应,为基元反应,BAbackcv 质量作用定律数学表达式:质量作用定律数学表达式:(
8、a+ba+b)称为反应级数;为整数、分数、零。)称为反应级数;为整数、分数、零。第二章第二章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡溶液的蒸汽压下降值溶液的蒸汽压下降值:x(B)pp 一、稀溶液的通性一、稀溶液的通性2、溶液的沸点上升和凝固点下降、溶液的沸点上升和凝固点下降沸点上升值沸点上升值:tbp=KbpbB凝固点下降值凝固点下降值:tfp=KfpbB3 3、溶液的渗透压、溶液的渗透压VRTnB 蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降、蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压渗透压与一定量溶剂中的物质的量成正比与一定量溶剂中的物质的量成正比,即即与溶质的粒子数成正比与溶质的粒子数成正比,与溶质的本性无关。
9、与溶质的本性无关。4 4、依数定律、依数定律条件:条件:(1 1)溶质必须是难挥发的非电解质)溶质必须是难挥发的非电解质 (2 2)溶液必须是稀溶液)溶液必须是稀溶液注意点:注意点:(1 1)浓溶液浓溶液具有具有蒸汽压下降、沸点上升、凝蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压等性质,但不符合稀溶液固点下降、渗透压等性质,但不符合稀溶液定律表达的定量关系。定律表达的定量关系。(2 2)电解质溶液电解质溶液,由于电离使单位体积内溶,由于电离使单位体积内溶质的微粒数增多,实验测得的蒸汽压下降、质的微粒数增多,实验测得的蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压值比按稀溶沸点上升、凝固点下降、渗透压值比
10、按稀溶液定律计算的数值大。液定律计算的数值大。(3 3)可用)可用浓溶液、浓溶液、电解质溶液电解质溶液蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降情况进蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降情况进行估算,排序。行估算,排序。1 1、一元弱电解质溶液中的解离平衡、一元弱电解质溶液中的解离平衡HAcH+Ac-H2OH+OH-H+来源:来源:(1)(1)酸的自身解离酸的自身解离 (2)(2)溶剂水的解离溶剂水的解离100%初初始始浓浓度度已已解解离离的的浓浓度度同离子效应、盐效应对解离平衡的影响同离子效应、盐效应对解离平衡的影响(2 2)弱碱)弱碱弱碱盐弱碱盐(NH3H2O+NH4Cl)(1 1)弱酸)弱酸弱酸盐弱酸
11、盐(HAc+NaAc)(盐)(盐)(酸)(酸)a abbKlgpH p p(盐)(盐)(碱)(碱)1414bbpKlgpHb(3)缓冲容量)缓冲容量缓冲比缓冲比一定,c越大越大,缓冲容量越缓冲容量越大大c一定,缓冲比越缓冲比越1,缓冲容量越大缓冲容量越大(4)缓冲范围计算)缓冲范围计算pH=pKa13、共轭酸碱对解离平衡常数间的关系、共轭酸碱对解离平衡常数间的关系(1 1)质子理论)质子理论 给出质子酸给出质子酸 接受质子碱接受质子碱共轭酸碱对共轭酸碱对14Wba10KOHHKK一一元元酸酸:(2 2)酸碱离解平衡)酸碱离解平衡v共轭酸碱对酸碱强弱的关系共轭酸碱对酸碱强弱的关系v共轭酸碱对共轭
12、酸碱对Ka和和Kb间关系间关系三、三、难溶电解质的溶解平衡难溶电解质的溶解平衡1 1、溶度积的概念、溶度积的概念nAm+mBn-溶解溶解沉淀沉淀AnBm(s)KS(AnBm)=b(Am+)/b nb(Bn-)/b m平衡常数:平衡常数:KS(AnBm)溶度积常数溶度积常数2 2、溶度积规则、溶度积规则溶液饱和,溶液饱和,无沉淀;无沉淀;B(bB/b)B=KsB(bB/b)B KS 溶液过饱和,溶液过饱和,有沉淀析出。有沉淀析出。3 3溶度积和溶解度间的换算溶度积和溶解度间的换算平衡:平衡:molkg-13S2SKSCa3(PO4)2=(3S)3(2S)2 Ca3(PO4)2(s)3Ca2+(a
13、q)+2 PO43-(aq)解:解:间的关系间的关系与与的的例:例:求求243)(POCaSKs5108 S Ks4 4、分步沉淀和沉淀分离、分步沉淀和沉淀分离沉淀完全,kgmol101.01-5 b(1 1)哪种离子先沉淀)哪种离子先沉淀(2 2)两种离子是否能分开)两种离子是否能分开判据判据先沉淀离子的浓度:先沉淀离子的浓度:5 5、介质对溶解度的影响、介质对溶解度的影响如如:Cu3(PO4)2在何介质中溶解度最大在何介质中溶解度最大(1)0.01molkg-1 Na3 PO4(2)0.01molkg-1 NH3H2O(3)0.01molkg-1 CuCl2(4)(4)纯水纯水四、四、配位
14、平衡配位平衡1 、命名及组成、命名及组成化学式:化学式:Pt(NH3)4(NO2)ClSO4名称:硫酸一氯名称:硫酸一氯一硝基一硝基四氨合铂(四氨合铂()中心离子:中心离子:Pt4+配位体:配位体:NH3,NO2-,Cl-配位原子:配位原子:N,Cl配位数:配位数:6配离子电荷数:配离子电荷数:+22 2、计算平衡组成、计算平衡组成 例例:已知已知K(稳稳,Zn(NH3)42+)=2.9109 9。试。试计算计算0.1molZnSO4固体溶于固体溶于1.0kg5.4molkg-1的的氨水所得溶液中氨水所得溶液中Zn2、Zn(NH3)42+与与NH3H2O浓度各为多少。浓度各为多少。1 1、电池
15、符号书写规则、电池符号书写规则 负极在左,符号负极在左,符号(-);(-);正极在右正极在右,符号符号(+)(+);离子在中间,导体在外侧;离子在中间,导体在外侧;“|”表示不同物相界面,表示不同物相界面,表示盐桥表示盐桥;溶液溶液标明质量摩尔浓度,标明质量摩尔浓度,气体气体标明分压。标明分压。“”第三章第三章 氧化还原反应氧化还原反应 电化学电化学 金属导体如金属导体如 Cu、Zn 惰性导体如惰性导体如 Pt、石墨棒、石墨棒电极电极一、原电池和电极电势一、原电池和电极电势 (-)Z Zn nZ Zn n2 2+(b(b1 1)C Cu u2 2+C Cu u(+)(b(b2 2)(-)P P
16、t t S Sn n2 2+(b b1 1),S Sn n4 4+(b b2 2)F Fe e3 3+(b b 1 1),F Fe e2 2+(b b 2 2)P Pt t(+)电极反应:电极反应:(-)Zn-2e-Zn2+(+)Cu2+2e-Cu电池反应:电池反应:Cu2+Zn Cu+Zn2+2、电极及电池反应、电极及电池反应3 3能斯特方程应用能斯特方程应用(1 1)标准电极电势)标准电极电势标准状态:溶液标准状态:溶液:b=1.0molkg-1,气体气体:P=100kPa(2 2)标准电池电动势)标准电池电动势E=E+-E-还原态还原态氧化态氧化态+ze-(3 3)电极反应的能斯特方程)
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