大學(xué)普通化學(xué)復(fù)習(xí)資料學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1大學(xué)大學(xué)(dxu)普通化學(xué)復(fù)習(xí)資料普通化學(xué)復(fù)習(xí)資料第一頁，共42頁?；瘜W(xué)反應(yīng)所涉及化學(xué)反應(yīng)所涉及(shj)(shj)的問題包括：的問題包括：反應(yīng)判據(jù)：反應(yīng)發(fā)反應(yīng)判據(jù)：反應(yīng)發(fā)生與否的理論依據(jù)生與否的理論依據(jù)反應(yīng)機(jī)理：反應(yīng)是反應(yīng)機(jī)理：反應(yīng)是如何進(jìn)行的如何進(jìn)行的可能性可能性現(xiàn)實(shí)性現(xiàn)實(shí)性化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力化學(xué)動(dòng)力學(xué)學(xué)反應(yīng)限度：生成多反應(yīng)限度：生成多少產(chǎn)物，有何規(guī)律少產(chǎn)物，有何規(guī)律反應(yīng)速度反應(yīng)速度:完成反應(yīng)完成反應(yīng)需要時(shí)間，反應(yīng)快慢需要時(shí)間，反應(yīng)快慢第1頁/共41頁第二頁，共42頁。1 1、系統(tǒng)：被劃定、系統(tǒng)：被劃定(hu dn)(hu dn)的研究對象，也叫的研究對象，也叫體系；在化

2、學(xué)反應(yīng)的研究中，方便地將所有反應(yīng)體系；在化學(xué)反應(yīng)的研究中，方便地將所有反應(yīng)物及生成物作為系統(tǒng)。物及生成物作為系統(tǒng)。 第一章第一章 熱化學(xué)與能源熱化學(xué)與能源(nngyun)(nngyun) 物質(zhì)物質(zhì) 能量能量封閉封閉(fngb)(fngb)體系體系敞開體系敞開體系孤立體系孤立體系沒有沒有有有有有有有沒有沒有沒有沒有系統(tǒng)的性質(zhì)系統(tǒng)的性質(zhì): :強(qiáng)度性質(zhì)強(qiáng)度性質(zhì) 廣度性質(zhì)廣度性質(zhì)第2頁/共41頁第三頁，共42頁。2 2、狀態(tài)函數(shù)：用來、狀態(tài)函數(shù)：用來(yn li)(yn li)描述系統(tǒng)狀態(tài)物理量。如描述系統(tǒng)狀態(tài)物理量。如T T、p p， V V、U U、S S、G G等等 狀態(tài)函數(shù)改變量只與系統(tǒng)始態(tài)和

3、終狀態(tài)函數(shù)改變量只與系統(tǒng)始態(tài)和終 態(tài)有關(guān)，與變化的途徑態(tài)有關(guān)，與變化的途徑(tjng)(tjng)無關(guān)。無關(guān)。3.內(nèi)能內(nèi)能(ni nn)：熱力學(xué)能熱力學(xué)能，指系統(tǒng)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)指系統(tǒng)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(微粒微粒)能量的總和。能量的總和。用符號用符號U表示；表示；SI單位為單位為J。注意注意 (1)內(nèi)能或熱力學(xué)能是內(nèi)能或熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)；(2)熱力學(xué)能具有熱力學(xué)能具有廣度性質(zhì)廣度性質(zhì)，也就是與物質(zhì)的質(zhì)，也就是與物質(zhì)的質(zhì)量成正比；量成正比；第3頁/共41頁第四頁，共42頁。4.4.化學(xué)化學(xué)(huxu)(huxu)計(jì)量數(shù)：計(jì)量數(shù)：說明說明(shumng)(shumng)：對于反應(yīng)物為負(fù)值，對于產(chǎn)物為正值；

4、：對于反應(yīng)物為負(fù)值，對于產(chǎn)物為正值；對于同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)方程式的書寫有關(guān)對于同一化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)方程式的書寫有關(guān)。N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)各計(jì)量(jling)數(shù) ( N2)= -1 ( H2)= -3 ( NH3)= 21/2N2(g) 3/2H2(g) NH3(g)各計(jì)量數(shù) ( N2)= -1/2 ( H2)= -3/2 ( NH3)= 1第4頁/共41頁第五頁，共42頁。例題例題(lt)(lt)：反應(yīng)：反應(yīng)N2(g) N2(g) 3H2(g) 3H2(g) 2NH3(g) 2NH3(g)消耗消耗(xioho)：1.5mol N2 2 求反應(yīng)進(jìn)度求反應(yīng)

5、進(jìn)度？ 5.5.反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度=nB/ B nB/ B （單位（單位(dnwi)(dnwi)為為molmol）解：解： - =1/2N2(g) 3/2H2(g) NH3(g) 反應(yīng)進(jìn)度為？反應(yīng)進(jìn)度為？3mol對于同一反應(yīng)方程式，對于同一反應(yīng)方程式，選用不同物質(zhì)選用不同物質(zhì)表示，反應(yīng)進(jìn)度表示，反應(yīng)進(jìn)度是是相同相同的；的；同一反應(yīng)，反應(yīng)方程式的書寫同一反應(yīng)，反應(yīng)方程式的書寫不不同，反應(yīng)進(jìn)度同，反應(yīng)進(jìn)度不不同；同；【ksai】第5頁/共41頁第六頁，共42頁。 6 熱力學(xué)第一熱力學(xué)第一(dy)定律定律能量守恒定律（能量守恒定律（ P15 P15）：在任何過程中能量不會(huì)自）：在任何過程中能量不會(huì)自生

6、自滅，只能從一種形式生自滅，只能從一種形式(xngsh)(xngsh)轉(zhuǎn)化為另一種形轉(zhuǎn)化為另一種形式式(xngsh)(xngsh)，在轉(zhuǎn)化過程中能量總值不變。，在轉(zhuǎn)化過程中能量總值不變。能量守恒定律應(yīng)用能量守恒定律應(yīng)用(yngyng)于熱力學(xué)中，即稱熱于熱力學(xué)中，即稱熱力學(xué)第一定律。力學(xué)第一定律。 熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒與熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。轉(zhuǎn)化定律。U1 U2QWU2 - U1 = Q + Wq、W不是體系性質(zhì)不是體系性質(zhì)( (是體系與環(huán)境間某種形式的能量傳是體系與環(huán)境間某種形式的能量傳遞遞) )，不是狀態(tài)函數(shù)不是狀態(tài)函數(shù)，而是途徑函數(shù)。，而是途徑函數(shù)。第6頁/

7、共41頁第七頁，共42頁。7 7 定容反應(yīng)熱定容反應(yīng)熱qV恒容、不做非體積恒容、不做非體積(tj)功的情況下，功的情況下，V=0，W= 0W= -pV+ W=0根據(jù)熱力學(xué)第一根據(jù)熱力學(xué)第一(dy)定律：定律：U =q+wU =qv當(dāng)恒壓封閉當(dāng)恒壓封閉(fngb)(fngb)體系不做非體積功時(shí)，體系與環(huán)體系不做非體積功時(shí)，體系與環(huán)境的熱交換與焓的變化量相等。境的熱交換與焓的變化量相等。8 定壓反應(yīng)熱定壓反應(yīng)熱(qp)與焓與焓第7頁/共41頁第八頁，共42頁。定容熱與定壓熱的關(guān)系定容熱與定壓熱的關(guān)系(gun x)(gun x)定壓下：定壓下：定溫定壓下，且參加反應(yīng)定溫定壓下，且參加反應(yīng)(fnyng

8、)的為理想氣體時(shí)：的為理想氣體時(shí)：qp-qv=Hp-Uv=(Up+pV)-Uv=pV (1.15)第8頁/共41頁第九頁，共42頁。9 物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾(m r)生成焓生成焓 1.符號表示：符號表示： 物質(zhì)物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾的標(biāo)準(zhǔn)摩爾(m r)生成焓生成焓fHm(B) (298.15K) 2.定義：給定溫度和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由指定單質(zhì)定義：給定溫度和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由指定單質(zhì)(通常為常溫常壓下最穩(wěn)定者通常為常溫常壓下最穩(wěn)定者)生成單生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)位物質(zhì)的量的純物質(zhì)B時(shí)的反應(yīng)焓變，稱為純物質(zhì)時(shí)的反應(yīng)焓變，稱為純物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。特定條件：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的焓變，壓力為特定條件：

9、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的焓變，壓力為100kpa，選定的溫度為，選定的溫度為K；定義中的定義中的“指定單質(zhì)指定單質(zhì)(dnzh)”，是指選定溫度和標(biāo)態(tài)時(shí)，最穩(wěn)定，是指選定溫度和標(biāo)態(tài)時(shí)，最穩(wěn)定的狀態(tài)。的狀態(tài)。(也可以說常溫常壓時(shí)）指定單質(zhì)也可以說常溫常壓時(shí)）指定單質(zhì)(dnzh)如：如：H2(g)、C(石墨石墨)、P(白磷白磷)、Br2(l)、I2(s)等。而標(biāo)態(tài)下等。而標(biāo)態(tài)下Br2(g)，O3(g) ，C(金金剛石剛石)不是穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)不是穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)(dnzh)。fHm(指定單質(zhì)指定單質(zhì)K)=0 第9頁/共41頁第十頁，共42頁。10、反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算、反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算(j sun)(r

10、Hm)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)焓變反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)焓變(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下定壓熱效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下定壓熱效應(yīng))的計(jì)算的計(jì)算(j sun)方法方法 思想：思想：rHm=H產(chǎn)產(chǎn) - H反反第10頁/共41頁第十一頁，共42頁。例例1-81-8、求如下、求如下(rxi)(rxi)反應(yīng)在反應(yīng)在K K下的焓變下的焓變：Ag2O(s)HCl(g)H2O(l)AgCl(s)-30.05-92.31-285.83-127.07反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾(m r)焓變計(jì)算焓變計(jì)算fH(298.15K)p392第11頁/共41頁第十二頁，共42頁。11、蓋斯定律、蓋斯定律(dngl)及反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算及反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算蓋斯定律蓋斯定律(dngl)：在

11、恒壓或恒容條件：在恒壓或恒容條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無關(guān)。和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無關(guān)。一定條件一定條件(tiojin)(tiojin)下，化學(xué)反應(yīng)是一步或多步完下，化學(xué)反應(yīng)是一步或多步完成，其熱效應(yīng)成，其熱效應(yīng)(qp,m(qp,m、qV,m)qV,m)是相同的。是相同的。AC)(THmr B)(1 ,THmr )(2,THmr 第12頁/共41頁第十三頁，共42頁。熵熵: :系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)(wzh)(wzh)微觀粒子混亂度微觀粒子混亂度( (或或無序度無序度) )的量度的量度S混合過程使系統(tǒng)的混亂度增加混合過程使系

12、統(tǒng)的混亂度增加(zngji)，因此，因此熵增加熵增加(zngji)。熵的熱力學(xué)定義熵的熱力學(xué)定義* “熱溫商熱溫商”從熱力學(xué)推出，在從熱力學(xué)推出，在恒溫可逆恒溫可逆過程中系統(tǒng)所吸收或過程中系統(tǒng)所吸收或放出的放出的熱量熱量( (以以q qr r 表示表示) )除以溫度除以溫度等于等于系統(tǒng)的熵系統(tǒng)的熵變變 S S：第13頁/共41頁第十四頁，共42頁。G = H TS對于(duy)等溫過程: 吉布斯吉布斯G = H TS 或或r Gm = r Hm Tr Sm吉布斯等溫方程吉布斯等溫方程(fngchng)第14頁/共41頁第十五頁，共42頁。G 0 G 0 ，非自發(fā)過程，過程能向逆方向，非自發(fā)過程

13、，過程能向逆方向(fngxing)(fngxing)進(jìn)行進(jìn)行G = 0 G = 0 ，平衡，平衡(pnghng)(pnghng)狀態(tài)狀態(tài)1. 1. 以以G G為判斷標(biāo)準(zhǔn)為判斷標(biāo)準(zhǔn)最小自由能原理最小自由能原理G G 0 0吉布斯函數(shù)值減小， G 0平衡條件熵值最大， S = 0吉布斯函數(shù)值最小， G = 0判據(jù)法名稱熵增加原理最小自由能原理第16頁/共41頁第十七頁，共42頁。 )(ln)( BBBppRTTr Gm(T) = r Gm熱力學(xué)等溫方程熱力學(xué)等溫方程(fngchng)QRTTln)( rGm(T) = r Gm反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)(fnyng)商商Q Q )/()/(ln)()(

14、 BDmrmrbdccppRTTGTGaA(l) + bB(aq)gG(s) + dD(g)第17頁/共41頁第十八頁，共42頁。熱力學(xué)等溫方程熱力學(xué)等溫方程(fngchng)QRTTln)( rGm(T) = r Gm平衡(pnghng)時(shí) rGm(T) = 0，KRTTGln)(mrRTTGK)(lnmrKQRTGlnmr第18頁/共41頁第十九頁，共42頁。1 1時(shí)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)(biozhn)摩爾吉布斯函數(shù)變的計(jì)算摩爾吉布斯函數(shù)變的計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，由在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，由指定單質(zhì)指定單質(zhì)生成生成單位物質(zhì)的量單位物質(zhì)的量的的純物質(zhì)純物質(zhì)時(shí)反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變，叫做該時(shí)反

15、應(yīng)的吉布斯函數(shù)變，叫做該物質(zhì)物質(zhì)的的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)： f f ( kJ( kJ. . molmol-1-1 ) ) G Gm m反應(yīng)反應(yīng)的的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù): : r r G Gm m規(guī)定規(guī)定: : f f ( (指定單質(zhì)指定單質(zhì)) = 0) = 0 f f (H (H+ +,aq) = 0 ,aq) = 0 G Gm mG Gm m r (298.15K)= g f (G,s, 298.15K) + d f (D,g, 298.15K) - - a f (A,l, 298.15K) - - b f (B,aq, 298.15K)GmGmGmG

16、mGmaA（l）+bB（aq）dD（g）+gG (s） r (298.15 K) = r (298.15 K) 298.15K . r (298.15 K)GmHmSm第19頁/共41頁第二十頁，共42頁。焓變或熵變焓變或熵變基本基本不不隨隨溫度溫度而而變：變： r (T) r (298.15 K) r (T) r (298.15 K)，HmHmSmSm r (T) r (298.15 K) T r (298.15 K)，GmHmSm并可由此式近似并可由此式近似(jn s)(jn s)求得轉(zhuǎn)變溫度求得轉(zhuǎn)變溫度TcTc)K 15.298()K 298.15(mrmrSHTc3 3 任意態(tài)時(shí)反應(yīng)的

17、摩爾吉布斯函數(shù)任意態(tài)時(shí)反應(yīng)的摩爾吉布斯函數(shù)(hnsh)(hnsh)變變的計(jì)算的計(jì)算 r rG Gm m ( ( T T ) = ) = r rG Gm m( ( T T ) ) + + RT RT lnQlnQ第20頁/共41頁第二十一頁，共42頁。 試計(jì)算石灰石熱分解反應(yīng)的試計(jì)算石灰石熱分解反應(yīng)的rGm( 298.15 K)rGm( 298.15 K)、rGm (1273 K) rGm (1273 K) 及轉(zhuǎn)變溫度及轉(zhuǎn)變溫度(wnd)Tc(wnd)Tc，并分析該反，并分析該反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的自發(fā)性。應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的自發(fā)性。 rHm (298.15K) = rHm (298.15K) = 17

18、8.32 178.32 fGm(298.15 K)/(kJ. mol-1-1) - -1128.79 - -604.03 - -394.359解：解：CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)+(1) rGm( 298.15 K) 的計(jì)算的計(jì)算方法方法(1)rGm( 298.15 K) = = =(- =(-604.03)+(-)+(-394.359)-(-)-(-1128.79)kJ J. .molmol-1-1 = = 130.401 kJ. mol-1-1 B f Gm(B, 298.15 K)B方法方法(2):先求得先求得rHm和和rSm (見例見例2.1),則則 rGm (298.15

19、K) = rHm (298.15K) - - 298.15K. r Sm (298.15K) = ( (178.32 298.15160.59 10- -3 ) ) kJ J. .molmol-1-1 = 130.44 kJ.mol-1-1第21頁/共41頁第二十二頁，共42頁。(3) (3) 反應(yīng)自發(fā)性的分析和反應(yīng)自發(fā)性的分析和 T Tc c 的估算的估算石灰石分解反應(yīng)，屬低溫非自發(fā)，高溫自發(fā)的吸熱的石灰石分解反應(yīng)，屬低溫非自發(fā)，高溫自發(fā)的吸熱的熵增大反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)自發(fā)分解的熵增大反應(yīng)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)自發(fā)分解的最低溫度最低溫度即即轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變溫度變溫度為：為： (2) rGm (1273 K)的計(jì)算的計(jì)算rGm (1273 K) rHm (298.15 K) 11273 K rSm (298.15 K) (178.32 1273160.59 10- -3) )kJ. mol-1-1 = - -26.11 kJ. mol-1-1= = 1110.4 K1113mrmrKmolJ 59.160molJ 1032.178)K 15.298()K