《大学化学》复习

1、大学化学复习河南师范大学化学与环境科学学院有机教研室第二章 化学反应的基本规律基本概念 状态函数：热力学能、焓、熵、吉布斯函数 化学反应热 化学反应的方向 化学平衡 化学反应速度体系与环境物质交换能量交换敞开体系有有封闭体系无有孤立体系无无状态函数状态函数：能够表征和确定体系状态的宏观性质，如温度、压力、体积、密度、能量等物理量。状态函数的特点是，在一定的状态有确定的值，状态发生变化时，其变化只取决于始态与终态，与过程无关。热力学第一定律U = Q + W = Q PV + W系统吸热：系统放热：系统接受功：系统做出功：Q :W:赫斯定律等容反应热等压反应热标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓：kJm

2、ol-1任意化学反应的标准反应热：标准摩尔燃烧焓标准摩尔燃烧焓：kJmol-1任意化学反应的标准摩尔焓变：等压反应热与等容反应热的关系涉及气体的反应：热力学第二定律自发过程：逆向过程不会自动进行 判断化学反应的方向和限度熵增原理熵的微观本质同一物质：S气态 S液态 S固态同一物质同一聚集态：温度愈高，熵值愈大不同物质，分子愈大愈复杂，熵值愈大反应产物中气体分子数多于反应物分子数的反应，通常熵值增大熵：系统内部微观粒子混乱程度的表现，混乱度越大，熵值越大。热力学第三定律标准摩尔熵：J.K-1.mol-1在0K时，任何纯物质完整晶体的熵等于零。吉布斯函数等温等压条件下过程自发方向判据的状态函数吉布

3、斯函数最小原理等温(dT=0)等压(dP=0)无非体积功(W=0)标准摩尔生成吉布斯函数在标准压力P下，从指定单质生成1mol任何物质B的吉布斯函数变化。指定单质的标准摩尔生成吉布斯函数为零。G的计算298.15K下，任意化学反应的标准摩尔吉布斯函数变化：由H和S来计算G：G的计算（续）温度为 T 时，rG(T)的计算：近似计算时常假定焓变和熵变不随温度而变：G的计算（续）吉布斯亥姆赫兹公式假定焓变不随温度而改变：例题（课件中的例 2-7）已知反应 CaCO3 (s) = CaO (s) + CO2(g) 的(1) 反应在500K时的吉布斯函数变；(2) 判断在标准压力下，反应在500K时能否

4、自发进行？(3) 估算CaCO3在标准压力下开始分解的最低温度。求:解: (1)(2) 因为rG (500K)0，所以反应在在此条件下不能自发进行。(3) 设CaCO3在标准压力下开始分解的最低温度为T，则化学平衡化学反应等温式：(气体)(溶液)反应商 J ：标准平衡常数例题（2001年下半年试题）在密闭容器中，NaHCO3的热分解反应方程式为2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)计算在140时的rG、K ，并求达到平衡后气体混合物中H2O的分压。已知298.15K时各物质的参数：NaHCO3(s)Na2CO3(s)CO2(g)H2O(g)-851.03-1044

5、.49-393.51-228.59-950.81-1130.68-393.14-241.82101.67134.98213.64188.72解：近似计算时假定反应的焓变和熵变不随温度而改变，则化学平衡的移动浓度(分压)变化总压的变化温度改变Le Chatelier原理：如果改变影响平衡的条件，平衡将向能够削弱这种改变方向移动。化学反应的速率反应速率主要受反应物浓度和温度的影响。基元反应A 产物P (单分子反应)质量作用定律：基元反应的化学反应速度与反应物浓度以其化学计量数为幂的乘积成正比。2A 产物P (双分子反应)A B 产物P (双分子反应)反应速率方程式反应速率常数 反应速率常数 (在一

6、定温度下对指定反应为常数)反应级数：各浓度项指数之和。一级反应阿累尼乌斯(Arrhenius)公式k: 反应速率常数Ea：活化能, kJ.mol-1A：常数催化剂的催化作用催化剂显著改变反应速率，却不会影响反应的始终态。催化剂的使用不会改变反应的热力学函数变化，如rH、rG等，即并不能使热力学上不可能发生的反应变为可能发生。催化剂的使用不会改变反应的标准平衡常数。第三章 物质结构基础原子结构波粒二象性、测不准关系式等概念量子数的意义和匹配关系核外电子排布规则及元素周期律化学键和分子结构离子键、共价键(杂化轨道理论)、金属键氢键、范德华力晶体的特征薛定谔方程微观粒子的波动方程波函数是量子力学中描

7、述核外电子运动状态的数学函数式。波函数的空间图象就是原子轨道；原子轨道的数学表示式就是波函数。|2 表示空间某处单位体积内电子出现的几率(几率密度)。四个量子数及其表征的意义主量子数 n角量子数 l磁量子数 m自旋量子数 ms核外电子的排布能量最低原理保里不相容原理洪特规则 多电子原子能级按原子轨道能量高低排列，而非离核远近排列 能级交错原因：屏蔽效应，钻穿效应要求会写 130 号元素的核外电子排布式，并以此判断该元素在周期表中属于哪一周期，哪一簇，哪一区。离子键离子键的本质是静电作用力；离子键没有方向性；离子键没有饱和性； 离子晶体有较高的熔点和沸点。 典型的离子晶体有：NaCl、CsCl、

8、ZnS共价键价键理论：原子中自旋方向相反的未成对电子相互接近时，可相互配对形成稳定的化学键。原子轨道的最大重叠原理共价键又叫原子键。共价键具有饱和性和方向性。杂化轨道理论sp 杂化：180，直线型若干不同类型、能量相近的原子轨道混合起来，重新组成一组新的轨道。杂化轨道理论（续）sp2 杂化：120，平面三角形杂化轨道理论（续）sp3 杂化： 10928”，四面体型杂化轨道理论（续）共价晶体（原子晶体）质点与质点的作用力是共价键力晶格结点上的质点是原子典型的共价晶体（有非常高的溶点和沸点）：碳(金刚石)、硅、硼、SiC、SiO2、BN分子间力范德华力 取向力 诱导力 色散力分子晶体 晶体中的质点

9、是分子 分子与分子之间的作用力是分子间力例：固态的 CO2、HCl、I2氢键分子中有H原子且与电负性很大的元素(如F、O、N等) 形成共价键 分子中有电负性很大且带有孤对电子的原子第四章 能源与化学原电池的工作原理；掌握电池的图式。 掌握电极电势的概念及原电池电动势的计算，能斯特方程式燃料电池的原理和碱性燃料电池的电极反应核裂变和核聚变的原理及其应用原电池(-) Zn | ZnSO4(c1) | CuSO4(c2) | Cu (+)负极：Zn = Zn2+ + 2e正极：Cu2+ + 2e = Cu总反应：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu(-) Cu | CuSO4(c1) | Ag

10、NO3(c2) | Ag (+)(-) Pt|H2(p)|H+(1mol.ml-1) | Fe3+(1mol.ml-1), Fe2+(1mol.ml-1) | Pt (+)电极电势标准氢电极标准电极电势 E浓度对电极电势的影响能斯特(Nernst)方程式aA(氧化态) + ne = bB(还原态)298.15K 下，燃料电池电池反应：H2 + O2 H2O ( l )燃料电池的电极过程：碱性溶液中：H2 + 2OH- 2H2O + 2e酸性溶液中：H2 + 2H2O 2H3O + 2e 氢电极：碱性溶液中：O2 + 2H2O + 4e 4OH-酸性溶液中：O2 + 4H+ + 4e 2H2O

11、氧电极：第五章 水资源与化学溶液的通性（蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压）酸碱质子理论，pH值的计算缓冲溶液的概念、应用和计算配位化合物的组成、命名、平衡和应用溶度积规则、计算水溶液的通用性(依数性)蒸气压下降沸点上升凝固点下降溶液的渗透压m: 溶液的质量摩尔浓度Kbp: 沸点上升常数Kfp: 凝固点下降常数酸碱质子理论凡能给出质子的分子或离子都是酸凡能与质子结合的分子或离子都是碱一元弱酸、弱碱cc c0 0c- c HA = H+ + A-初始浓度(mol.L-1)平衡浓度(mol.L-1)电离常数：稀释定律或例题（2001年下半年试题）H2CO3作为酸时电离平衡常数为Ka1和Ka2

12、 ，HCO3-在水溶液中即可作为酸也可作为碱，当它作为碱时，电离平衡为HCO3-H2OH2CO3OH-，则其平衡常数为_。a) Ka1Kw b) Kw/Ka1 c) Ka1/Kw d) Kw/Ka2 解：缓冲溶液配位化合物的组成配位化合物的命名配离子的解离平衡溶度积要求掌握溶解度和溶度积的相互换算溶度积规则溶液未饱和，沉淀溶解溶液达饱和，溶解沉淀平衡溶液过饱和，沉淀析出第六章 材料与化学金属合金的类型有机高分子材料 结构、物态和温度的关系 高分子化合物的合成方法复合材料的复合方式金属合金机械混合物：熔融时互熔，凝固后分别结晶固溶体：以一种金属为溶剂，另一种金属或非金属为溶质金属化合物：CuZn

13、、Cu5Zn2、CuZn3合金的三种基本类型：高分子材料塑料橡胶纤维涂料粘合剂单体聚合物聚合度 n链节（重复单元）分子量、分子量分布高分子化合物的力学状态玻璃化转变温度Tg粘流化温度Tf高分子物态和温度的关系无定型塑料的 Tg室温，处于玻璃态橡胶的 Tg室温，处于高弹态对于非晶态高分子，Tg的高低决定了它在室温下所处的状态及使用范围。塑料、橡胶和纤维常见的塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂、ABS等常见的橡胶：天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等常见的纤维：尼龙、涤纶、腈纶复合材料树脂基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料复合材料按基体不同，可分为：第八章 生活与化学有机化合物的分类(按官能团)有机化合物的异构现象主要的有机反应同系物烷烃CH4, CH3CH3, CH3CH2CH3, CnH2n+2烯烃H2C=CH2, H2C=CHCH3, H2C=CHCH2CH3 , CnH2n炔烃HCCH, HCCCH3, HCCCH2CH3, CnH2n-2异构体非立体异构（构造异构）碳架异构、官能团异构、位置异构、互变异构立体异构构型异构构象异