工科基础化学(复习)2011-40学时.ppt

工科基础化学 复习复习 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 第二章物质结构基础重点 1、理想气体状态方程 pV=nRT 2、道尔顿的理想气体定律 3、理想气体与实际气体的差异 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 4、波函数的概念 波函数是一个三维空间的函数，是描述核外 电子运动状态的数学函数式，是原子轨道的同 义词。 5、四个量子数的物理意义与取值 主量子数n：决定电子层数和能级的主要参数 角量子数l：表示波函数的形状 磁量子数 m：表示波函数的空间取向 自旋量子数 ms：表征电子不同的“自旋”状态 第二章物质结构基础重点 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 6、电子云与2 2代表在时间t时，空间某点粒子出现的 概率密度，电子云是电子在核外空间出现 概率密度分布的一种形象描述。 7、多电子原子轨道的能级 8、核外电子排列三原则 泡利不相容原理 能量最低原理 洪德规则及其补充 第二章物质结构基础重点 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 9、核外电子分布式的写法 10、元素周期表和元素基本性质的周期性 11、化学键的种类和特点 12、共价键的价键理论和分子轨道理论 13、杂化轨道理论，各种杂化轨道的特点 14、金属能带理论 15、分子的极性，电偶极矩 16、分子间的相互作用力： 色散力、诱导力、取向力、氢键 第二章物质结构基础重点 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 非极性分子之间：色散力 极性分子之间：色散力、取向力、诱导力 极性与非极性分子之间：色散力、诱导力 氢键：赤裸的氢核与含有孤对电子的电负性 强的带负电的原子（N,F,O)充分靠近而产生 的力。可存在于分子间和分子内。氢键的存 在使化合物的溶解度、黏度、硬度和沸点均 有所增加。 17、晶体的类型与特点 离子晶体、原子晶体、分子晶体、金属晶体 第二章物质结构基础重点 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 第三章 化学热力学初步重点 1、基本概念 系统和环境、状态和状态函数、热力学平衡 态、热力学能、热力学可逆过程、热和功 2、热力学第一定律 对于封闭系统 U = q + W 3、反应热的测量 q = - csms(T2T1) = - CsT 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 4、反应进度 （mol） 5、反应热效应的理论计算 1)等容热效应： q q v v = = U U- -w w = = U U 2)等压热效应： q qp p = = U U- -w w = = U+pU+p V V 3)等压热效应qp与焓： H = U + pV q q p p = H= H 2 2 -H-H 1 1 = = HH qv = - q(H2O) +qb = - C (H2O)T + CbT = - C T 弹式热量计 第三章 化学热力学初步重点 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 4） qp与qv的关系 q q p p -q-q v v = (= (UU p p + + pV)-UpV)-U v v = = pVpV 5）盖斯定律 热化学方程式、标准态 6）标准摩尔生成焓：fHm(物质、相态、T) 7）反应的标准摩尔焓变： r r HHm m ( ( 298.15K298.15K ) ) 第三章 化学热力学初步重点 qp,m-qv.m= B(g)RT B r r HHm m- - r r U U mm = = B B (g)(g) RTRT B r r HHm m(298.15K)= (298.15K)= B B f f HHm,B m,B(298.15K) (298.15K) B 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 在温度变化区间不大，没有引起相变时： rHm(T)rHm(298.15K) 6、自发反应或过程 7、熵判据 1）熵（S）的统计概念： S = k ln 2）热力学第二定律熵增加原理 S隔离0 3）热力学第三定律： S (0K) = kln1= 0 第三章 化学热力学初步重点 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 4）熵的热力学定义：恒温可逆过程中 S=qr / T 5）规定熵 6）标准摩尔熵Sm（ Jmol-1K-1 ） 7）反应标准摩尔熵变（ r Sm ） r r S S mm = B BS S m,Bm,B 第三章 化学热力学初步重点 r r S S mm (T)(T) r r S S mm (298.15K)(298.15K) 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 8、吉布斯函数变(G)判据 1）自由能G（吉布斯自由能或吉布斯函数） G=H-TS 2）吉布斯等温方程 G=H-TS r Gm = r Hm-T r Sm 3） G判据：最小自由能原理 G - w 第三章 化学热力学初步重点 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 4） r Gm(T) 的计算 rGm (298.15K) = rHm(298.15K) +298.15K rSm(298.15K) rGm(T) rHm(298.15K)-TrSm(298.15K) 转变温度Tc 第三章 化学热力学初步重点 r Gm(298.15K)=B fGm,B(298.15K) B 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 5） G与 G的关系 热力学等温方程： 反应商Q 第三章 化学热力学初步重点 B r Gm (T)= r Gm(T) + RT ln( pB / p ) B B r Gm (T)= r Gm(T) + RT ln( CB / C ) B r Gm (T)= r Gm(T) + RT lnQ 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 9、化学反应进行的程度-化学平衡 1）反应限度的标志（化学平衡的热力学标 志）： r GT = 0 2）标准平衡常数 K 3） K与rGm之间的关系： 4）多重平衡原则 第三章 化学热力学初步重点 ( ( p p B B eqeq / / p p ) ) B B B B KK = = ( ( c c B B eqeq / / c c ) ) B B B B KK = = ln Kln K = = r r G G mm (T)(T) RTRT 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 5）化学平衡的移动 rGm = RT ln (Q/ K) Q K (rGm 0) 非自发，逆向进行 范特霍夫（J. H. vant Hoff）等压方程 第三章 化学热力学初步重点 K2 -rHm 1 1 rHm T2 - T1 ln = ( - ) = ( ) K1 R T2 T1 R T1T2 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 第四章 溶液化学与离子平衡重点 1、溶液浓度的表示 物质的量分数xB 质量摩尔浓度mB（mol/kg） 物质的量浓度cB（mol/L） 质量分数wB 2、稀溶液的通性 （1）蒸气压下降 p = xB pA 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 （2）凝固点降低 Tfp=kfpmB （3）沸点升高 Tbp=kbpmB （4）渗透压 =cBRT =nRT/V （5）电解质与浓溶液的通性 （6）溶液通性的应用（计算摩尔质量） 3、相图（基本概念） 4、溶液中的酸碱平衡 （1）酸碱解离常数Ka（酸）、Kb（碱） 第四章 溶液化学与离子平衡重点 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 一元酸 ceq(H+) = c 一元碱 ceq(OH-) = c （2）共轭酸碱对的关系 KaKb= ceq(H+)/c ceq(OH-)/ c= Kw = 10-14 （3）缓冲溶液 同离子效应， 缓冲溶液的pH值 缓冲溶液的选择 第四章 溶液化学与离子平衡重点 c c( (共轭碱共轭碱) ) c c( (共轭酸共轭酸) ) pH = pH = pKpK a a + + lglg 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 5、配离子的解离平衡 不稳定常数Ki ，稳定常数Kf 配离子解离平衡的移动及配离子的转化 6、溶液中的沉淀溶解平衡 （1）溶度积：溶解平衡常数Ksp 第四章 溶液化学与离子平衡重点 通式：AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq) Ksp(AnBm ) = ceq(Am+)n ceq(Bn-) m ln Ksp (AnBm ) = - rGm /RT 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 （2）溶度积规则： Q = c(Am+)n c(Bn-) m Ksp 有沉淀析出 Q = c(Am+)n c(Bn-) m =Ksp 饱和溶液 Q = c(Am+)n c(Bn-) m 0，S0；(b)G0； (c)G0，S00。 4.标准状态下Mg(s)+Cl2(g)=MgCl2(s)，rHm = - 624kJmol-1，则 (a)在任何温度下，正向反应是自发的 (b)在任何温度下，正向反应是不自发的 (c)在高温下正向反应是自发的，在低温下正向反应不自发 (d)在高温下正向反应是不自发，在低温正向反应自发 解： rHm 0 a，b 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 三、填空题 1. Ag+、Pb2+、Ba2+混合溶液中，各离子浓度均为0.10 molL-1， 向溶液中滴加K2CrO4试剂，各离子开始沉淀的顺序为 ()。Ksp(Ag2CrO4) = 9.010-12， Ksp(PbCrO4) = 1.810-14，Ksp(BaCrO4) = 1.610-10。 模模 拟拟 试试 题题 解：Ag2CrO4、PbCrO4、BaCrO4开始沉淀的最低 c(CrO42-)分别为 Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag+)、 Ksp(PbCrO4)/c(Pb2+)、 Ksp(BaCrO4)/c(Ba2+)， 答案： PbCrO4、Ag2CrO4、BaCrO4 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 2.原电池中正极发生 反应，负极发生 反应；电解池中正极 为 极，负极为 极。 3.根据原子轨道重叠方式的不同，共价键分为 键和 键。 4.H2O分子的空间构型为 型；BCl3分子的空间构型为 型。 5. 溶液的依数性质通常包括_下降、_上升、_ 下降和_。 6.反应C(s)+CO2(g) = 2CO(g)为一吸热反应，当温度升高时，平衡 常数Kp_，平衡向_方向移动。当总压力减小为原来的1/2时， 平衡常数Kp= _Kp，压力熵（反应熵）Qp=_Qp。 模模 拟拟 试试 题题 增加，正反应 ( 右 )， 1 ，1/2； 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 四、问答题 1.影响化学反应速率的因素有哪些？分别是如何影响的？ 2. E(I2/I-)=0.54V，E(H3AsO4/H3AsO3)=0.58V。298.15K时， 在c(H+)=1.0 molL-1的溶液中，H3AsO4可将I-氧化成I2，但在 c(H+)=1.010-5molL-1的溶液中，为什么I2又可将H3AsO3氧化 成H3AsO4。前后是否矛盾? H3AsO4=H3AsO3=1mol/L 模模 拟拟 试试 题题 答：反应物浓度增大，增加活化分子数目，速度增大； 温度升高，活化分子数目增加，速度增大； 正催化剂的使用使反应活化能降低，速度增大。 2 2 c c2 2 (I (I - -) ) 0.0590.059 c(Ic(I 2 2 ) ) 解：解： I I 2 2 +2e =2I+2e =2I - - ， E E ( (I I2 2/I /I - - )= )= E E ( (I I 2 2/I /I - -) ) + - lg - + - lg - 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 模模 拟拟 试试 题题 HH 3 3 AsOAsO 4 4 +2H+2H + + +2e = H+2e = H 3 3 AsOAsO 3 3 ， E E ( (HH 3 3 AsOAsO 4 4 /H/H 3 3 AsOAsO 3 3) ) = = E E ( (HH 3 3 AsOAsO 4 4 /H/H 3 3 AsOAsO 3 3 )+ - )+ - lglg - - 0.0590.059 2 2 c(Hc(H 3 3 AsOAsO 3 3 ) ) c(Hc(H 3 3 AsOAsO 4 4 ) )c c 2 2 (H(H + + ) ) c(Hc(H + + ) )=1.0=1.0molLmolL - -1 1 的溶液中，的溶液中，E E ( (HH 3 3 AsOAsO 4 4 /H/H 3 3 AsOAsO 3 3 ) )=0.58V=0.58V， E E ( (I I2 2/I /I - - ) )=0.54V=0.54V，HH 3 3 AsOAsO 4 4 可将可将I I - - 氧化成氧化成I I 2 2 。 c(Hc(H + + ) )=1.0=1.0 1010-5 -5molL molL - -1 1 的溶液中的溶液中， E E( (HH 3 3 AsOAsO 4 4 /H/H 3 3 AsOAsO 3 3 ) ) = 0.28V= 0.28V ， E E( (I I 2 2/I /I - - ) )=0.54V=0.54V， I I2 2 可将可将HH 3 3 AsOAsO 3 3 氧化成氧化成HH 3 3 AsAsOO 4 4 。 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 3.试从化学反应速率与化学平衡原理，说明利用氢气和氮 气合成氨生产中（放热反应），采用高压、适当的高温 和催化剂的理由。 模模 拟拟 试试 题题 答： N2 + 3H2 = 2NH3 从平衡移动的角度分析，利于反应进行得更为完全： 气体分子数减小，高压利于平衡右移； 放热反应，适当的高温利于平衡右移； 从增加化学反应速率来分析： 高温增加活化分子分数，加快反应速率； 催化剂降低活化能，增加活化分子分数，加快反应速率； 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 五、正误判断题 1.按统计热力学观点，298.15K时物质的标准摩尔熵 为零。( ) 2.离子化合物CaO的熔点比MgO的熔点低。 ( ) 3.催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，改变 反应的平衡状态。 ( ) 4.在有半透膜存在时，稀溶液一侧的溶剂会向浓溶液 一侧扩散。 ( ) 5.热力学不稳定的系统在动力学上一定也是不稳定的 系统。 ( ) 模模 拟拟 试试 题题 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 六、计算题 1. 298.15K时，已知CaCO3(s)，CaO(s)和CO2(g)的fHm分 别为-1206.92 kJmol-1、-635.09 kJmol-1和-393.51 kJmol-1， fGm分别为-1128.7kJmol-1、-604.0kJmol-1和-94.36kJmol-1，则 CaCO3的最低分解温度是多少。 模模 拟拟 试试 题题 解： rGm= rHm-TrSm 先求出 rSm再利用分解温度表达计算： rGm (Tc) = rHm(T) - TcrSm(T) - = - = 1107K rHm(298.15K) rSm(298.15K) 178.32 0.161 工科基础化学 上一内容上一内容下一内容下一内容 回主目录回主目录 返回返回 2.298.15K时，已知某原电池的正极是一个氢电极，负极是一个 电势