无机化学复习提纲_(2)

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1、第一章 化学热力学内 容 提 要一、基本概念1、化学反应进度若系统发生有限化学反应，则 B（ ） B（ 0） B（ 0）或 B B式中 B（ ）， B（ 0）分别代表反应进度为 和 0时的物质的物质的量；0为反应起始的反应进度，一般为，则有 B B即化学反应进度 为 B B、系统和环境人们把研究的对象称之为系统，而系统之外与系统密切相关的部分则称之为环境。系统可分为： 敞开系统系统与环境之间可以既有物质、又有能量交换 封闭系统系统与环境之间可以有能量的交换，但无物质交换 隔离系统也称孤立系统，系统与环境之间既无物质的交换，也无能量的交换，是一种理想系统。、状态和状态函数系统的状态是指系统所处的

2、状况。热力学中用系统的宏观性质如压力（ ）、温度（）、密度（ ）、体积（）、物质的量（ ）及热力学能（）、焓（）、熵（）、吉布斯函数（）等来描述系统的状态。这些描述系统宏观性质的物理量称之为状态函数。状态函数的最重要特点是它的数值仅仅取决于系统的状态，当系统状态发生变化时，状态函数的数值也随之改变。但状态函数的变化值（增量）只取决于系统的始态与终态，而与系统变化的途径无关。、过程与途径当系统发生一个任意的变化时，我们说系统经历了一个过程。系统状态变化的不同条件，我们称之为不同的途径。如系统有等温过程、等压过程和等容过程等。、热和功热和功是系统状态发生变化时与环境之间的两种能量交换形式。系统与环

3、境之间因存在温度差异而发生的能量交换形式称为热（或热量），量符号为；系统与环境之间除热以外的其他各种能量交换形式统称为功，量符号为。热力学规定：系统向环境吸热，取正值；系统向环境放热，取负值。环境对系统做功，取正值；系统对环境做功，取负值。由于系统体积变化而与环境产生的功称体积功，用 表示；除体积功以外的所有的其他功都称为非体积功 f（也叫有用功）。W f热和功都不是系统的状态函数，除了与系统的始态、终态有关以外，还与系统状态变化的具体途径有关。、热力学能与热力学第一定律热力学能是系统内部各种形式能量的总和，是系统的状态函数。热力学第一定律的数学表达式为 二、化学反应热效应、化学反应热效应（）

4、恒容反应热 V在等温条件下，若系统发生化学反应是在容积恒定的容器中进行，且不做非体积功的过程，则该过程与环境之间交换的能量就是恒容反应热 V。Q VU（）恒压反应热 Q p与焓变H在等温条件下，若系统发生化学反应是在恒定压力下进行，且不做非体积功的过程，则该过程中与环境之间交换的热量就是恒压反应热 Qp。Q p 2 1 （ 2 1）（ 2 2 2）（ 1 1 1）定义 称为焓。Q p 2 1称为焓变，表明系统是吸热的；，表明系统是放热的。、盖斯定律任何一个化学反应，在不做其他功和处于恒压或恒容的情况下，不论该反应是一步完成还是分几步完成的，其化学反应的热效应总值相等。即在不做其他功和恒压或恒容

5、时，化学反应热效应仅与反应的始、终态有关，而与具体途径无关。盖斯定律的热力学依据是 V和 Q p两个关系式，热虽然是一种途径函数，两关系式却表明 V与 Q p分别与状态函数增量相等，因此它们的数值就只与系统的始、终状态有关，而与途径无关，即具有状态函数增量的性质。、反应焓变的计算（）物质的标准态物质状态时在温度及标准压力 （ 100KPa）下的状态，简称标准态。右上标“”表示标准态；当系统处于标准态时，指系统诸物质均处于各自的标准态。对具体的物质而言，相应的标准态如下： 纯理想气体物质的标准态是该气体处于标准压力 下的状态；混合理想气体中任一组分的标准态是该气体组分的分压为 时的状态。液体或固

6、体物质的标准态是标准压力 下的纯液体或纯固体。溶液中溶质的标准态是指标准压力 下溶质的浓度为 （ =1 molL-1）的溶液。（）摩尔反应焓变 与标准摩尔反应焓变摩尔反应焓变当化学反应处于温度 T 时的标准状态时，该反应的摩尔反应焓变称为标准摩尔反应焓变 (T)。（）标准摩尔生成焓在温度及标准态下，由参考状态的单质生成物质的反应，其反应进度为 mol 且 B =1 时的标准摩尔反应焓变，即为物质 B 在温度 T 时的标准摩尔生成焓 （B，T）。水合离子标准摩尔生成焓定义为：在温度 T 及标准状态下，由参考状态纯态单质生成溶于大量水（形成无限稀薄溶液）的水合离子 B（aq）的标准摩尔反应焓变，并

7、规定水合氢离子的标准摩尔生成焓为零，即在 298.15K，标准状态时由单质 H2（g）生成水合氢离子的标准摩尔反应焓变为零。（）标准摩尔燃烧焓 在温度 T 及标准态下，物质 B 完全燃烧（或完全氧化）的化学反应，当反应进度为 1mol 且 B =1 时的标准摩尔反应焓变，为物质 B 的标准摩尔燃烧焓。所谓完全燃烧（或完全氧化）是指物质 B 中的 C 成为 CO2（g），H 成为H2O（l），S 成为 SO2（g），N 成为 N2（g），Cl 2成为 HCl（aq）。（）标准摩尔反应焓变的计算对任一化学反应 B其标准摩尔反应焓变为也可用标准摩尔燃烧焓计算三、化学反应的方向与限度、熵（）熵也是状态

8、函数，系统地混乱度越大，熵值就越大。对完美晶体S*（0 K）摩尔规定熵 （B，T）（B） （B，T） *（B，） （B，T）在标准状态下的摩尔规定熵称为标准摩尔熵，用 （B，T）表示。水合离子的标准摩尔熵以 （H +，aq）=0 为基准。物质的熵值有如下规律： 物质的熵值与系统的温度、压力有关。温度升高，系统的混乱度增加，熵值增大；压力增大，微粒被限制在较小体积内运动，熵值减小（压力对液体和固体的熵值影响很小）。 熵与物质的凝聚状态有关。对同一种物质的熵值有（B，g，T） （B，l，T） （B，s，T） 相同状态下，分子结构相似的物质，随相对分子质量的增大，熵值增大；当物质的相对分子质量相近时

9、，分子就够复杂的分子起熵值大于简单分子；当分子结构相似且相对分子质量相近时，熵值相近。2、标准摩尔反应熵变 （T）对任一化学反应 B其标准摩尔反应熵变为、吉布斯函数与吉布斯函数变吉布斯函数为为状态函数。在恒温恒压非体积功等于零的状态变化中，吉布斯函数变为G 2 14、化学反应方向的判据G 可以作为判断化学反应能否自发进行的判据。即 G，自发进行G，平衡状态G，不能自发进行（其逆过程是自发的）、标准摩尔生成吉布斯函数 与标准摩尔反应吉布斯函数变在温度及标准态下，由参考状态的单质生成物质的反应，其反应进度为 1mol 且 B =1 时的标准摩尔反应吉布斯函数变 ，即为物质 B 的标准摩尔生成吉布斯

10、函数（B，T）。对任一化学反应 B也可从吉布斯函数的定义计算：当反应温度不在 298.15K 时第二章 化学平衡内 容 提 要1、可逆反应与化学平衡（1）可逆反应可逆反应：在一定的反应条件下，一个化学反应既能从反应物变为生成物，在相同条件下也能由生成物变为反应物，即在同一条件下能同时向正逆两个方向进行的化学反应。习惯上，把从左向右进行的反应称为正反应，把从右向左进行的反应称为逆反应。（2）化学平衡在恒温恒压且非体积功为零时，化学反应的吉布斯函数变 =0 时，反应达到最大限度，系统内物质 B 的组成不再改变，称该系统达到了热力学平衡态，简称化学平衡。化学平衡具有以下特征： 化学平衡时一个动态平衡

11、 化学平衡是相对的，同时也是有条件的。一旦维持平衡的条件发生了改变（例如温度、压力的变化），系统的宏观性质和物质的组成都将发生变化。原有的平衡将被破坏，代之以新的平衡。 在一定温度下，化学平衡一旦建立，以化学反应方程式中化学计量数为幂指数的反应方程式中各物种的浓度（或分压）的乘积为一常数，叫平衡常数。2、平衡常数（1）实验平衡常数对任一可逆化学反应 B在一定温度下，达到平衡时，浓度平衡常数 Kc为若为气相反应，也可用压力平衡常数表示：上述浓度平衡常数 Kc 和压力平衡常数 Kp 都是根据实验数据计算得到的，所以又称实验平衡常数。实验平衡常数是有单位的，实验平衡常数的单位取决于化学计量方程式中生

12、成物与反应物的单位及相应的化学计量数。（2）标准平衡常数在标准平衡常数表达式中，有关组分的浓度（或分压）都必须用相对浓度（或相对分压）来表示，即反应方程式中各物种的浓度（或分压）均须分别除以其标准态的量，即除以 （或 ）。由于相对浓度（或相对分压）是量纲为一的量，所以标准平衡常数是量纲为一的量，单位为“1”，可省略。对气相反应 B(g)若为溶液中溶质的反应 B(aq)对于多相反应的标准平衡常数表达式，反应组分中的气体用相对分压（）表示；溶液中的溶质用相对浓度（ ）表示；固体和纯液体为“”，可省略。通常如无特殊说明，平衡常数一般均指标准平衡常数。在书写和应用平衡常数表达式时应注意：平衡常数表达式

13、中各组分的分压（或浓度）应为平衡状态时的分压（或浓度）。由于平衡常数表达式以反应计量方程式中各物种的化学计量数 为幂指数，所以 与化学反应方程式有关；同一化学反应，反应方程式不同，其值也不同。（3）多重平衡规则一个给定化学反应计量方程式的平衡常数，不取决于反应过程中经历的步骤，无论反应分几步完成，其平衡常数表达式完全相同，这就是多重规则。也就是说，当某总反应为若干个分步反应之和时，则总反应的平衡常数为这若干个分步反应平衡常数的乘积。多重平衡规则说明 值与系统达到平衡的途径无关，仅取决于系统的状态反应物（始态）和生成物（终态）。（4）化学反应进行的程度化学反应达到平衡时，系统中物质的浓度不再随时

14、间而改变，此时反应物已最大限度地转变为生成物。通过平衡常数可以计算化学反应进行的最大限度，即化学平衡组成。在化工生产中常用转化率（）来衡量化学反应进行的程度。某反应物的转化率是指该反应物已转化为生成物的百分数。即化学反应达到平衡时的转化率称平衡转化率，平衡转化率是理论上该反应的最大转化率。、平衡常数与标准摩尔吉布斯函数变（）标准平衡常数与标准摩尔吉布斯函数变在恒温恒压、任意状态下化学反应 的与其标准态 的关系为 ln式中 Q 称为化学反应的反应商，简称反应商。反应商 Q 的表达式与标准平衡常数 的表达式完全一致，不同之处在于 Q 表达式中的浓度或分压为任意态的（包括平衡态），而 表达式中的浓度

15、或分压是平衡态的。平衡时， ，则ln（）化学反应等温方程式化学反应等温式ln ln（）反应商判据化学反应进行方向的反应商判据 反应正向进行 平衡状态 反应逆向进行4、影响化学平衡的因素平衡移动原理（1）浓度（或气体分压）对化学平衡的影响对一个在一定温度下已达化学平衡的反应系统，增加反应物的浓度（或其分压）或降低生成物的浓度（或其分压），化学平衡向生成物方向移动；反之，若降低反应物浓度（或其分压）或增加生成物浓度（或其分压），则平衡将向反应物方向移动。（2）压力对化学平衡的影响对无气体参与的反应，改变压力对平衡影响很小，可以不予考虑。对有气体参与的反应，若气体化学计量数之和 (g)0，增加压力，平衡向气体分子数较少的一方移动；降低压力，平衡向气体分子数较多的一方移动。显然