大学普通化学总复习.ppt

1、大学普通化学期末复习资料,1,2,试卷结构 一 是非题（每小题1分，共10分） 二 单项选择题（每题2分，共20分） 三 填空题（每空1分，共20分） 四 简答题（每题3分，共6分） 五 完成并配平化学反应方程式:(每题2分，共8分) 六 计算题（共36分）,3,1 状态函数的特点：,状态函数是状态的单值函数。 (2)当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统的 始、终态有关。,第一章,状态函数是用以确定系统状态的物理量，如气体的压力p、 体积V、温度T 、质量m、内能U、焓H、熵S、吉布斯函数G等。,4,2 反应进度（用以表示物质变化进展的程度）,按一般反应式 而言，作如下定义： =,

2、nB()- nB(0),B,(1) 对同一反应式，不论选用哪种物质表示反应进度均是相同的； (2) 反应进度与反应式写法有关； (3) = 1 mol，表示各物质的物质的量的变化在数值上正好等于 各自的化学计量数，此时称进行了1 mol化学反应或简称摩尔 反应。,5,系统吸热 q 0，体系放热q 0。,3 热、功以及符号的规定,系统对环境作功 w 0。,体积功（膨胀功）w = - pV = - p(V2-V1) 。,热、功不是状态函数，数值与途径有关!,4 热力学第一定律,封闭系统发生状态变化时，其热力学能的变化等于变化过程中 环境与系统传递的热与功的总和。,U = q + w,6,在恒容、只

3、做体积功的条件下 定容反应热 = 热力学能变,5 qP与qV的关系,H = U + pV,在恒压、只做体积功的条件下,定压反应热 = 反应焓变,6 盖斯定律,在恒容或恒压条件下，化学反应的反应热只与反应的始态和 终态有关，而与变化的途径无关。,根据盖斯定律，可以将化学方程式象代数方程式一样进行加减 运算，相应的热效应也加减。,7,7 反应的标准摩尔焓变的计算,(1) 标准状态 气体: 压力为标准压力 p = 100 kPa； 液、固体: 压力为标准压力p的纯物质； 溶液: 溶质浓度为标准浓度c = 1 mol dm-3 。 (2) 标准摩尔生成焓,任意温度,稳定单质 = 0, (H+，aq)=

4、 0,反应的标准摩尔焓变等于产物的标准摩尔生成焓之和减去反应物 的标准摩尔生成焓之和。,即：对于一般反应 dD + eE = fF + gG,8, 相对分子质量相近，分子结构复杂的， 大；, 结构相似物质， 随相对分子质量增大而增大；, 结构相似，相对分子质量相近的物质， 相近。, 混合物或溶液的熵值往往比相应的纯物质的熵值大。,标准熵的一些规律：, 同一物质，298.15K时, 同一物质、同一状态，温度越高， 就越大。,第二章,1 标准摩尔熵（或标准熵）,稳定单质的Sm 0，Sm (H+, aq)= 0,注意与 相区别。,9,3 吉布斯函数及反应的吉布斯函数变,(2) Gibbs等温方程(G

5、ibbs 公式) ：,化学反应（等温等压）：G = H - T S,(1) Gibbs函数定义：G = H - TS, r Gm或r Gm均服从Hess定律, 温度对r Gm 影响很大,rGm(T) rHm (298.15 K) TrSm (298.15 K),10,(3) 由标准摩尔生成吉布斯函数(fGm)计算rGm,标准摩尔生成吉布斯函数与标准摩尔生成焓相似：,11,A. T = 298.15 K r Gm (298.15 K)= g f Gm (G, s, 298.15 K) + df Gm (D, g, 298.15 K) - a f Gm (A, l, 298.15 K) - b f

6、 Gm (B, aq, 298.15 K),B. T 298.15 K r Gm (T) = r Hm - T r Sm,rHm(T) rHm (298.15 K) rSm(T) rSm (298.15 K)，则 rGm(T) rHm (298.15 K) TrSm (298.15 K),若各物种均处于标准状态,rGm 是温度的线性函数,12,标准摩尔吉布斯函数变（rGm）与标态下反应自发性判别 rGm 0 自发（正反应方向）; rGm 0 非自发性（正反应方向）; rGm = 0 处于平衡状态. 在实际中，反应混合物很少处于相应的标准态，须根据rGm 来判断反应进行的方向。,(4) 标态下反

7、应自发性判据Gibbs函数变判据,13,（5）反应方向转变温度的估算,若反应在标态下进行，则,14,热力学等温方程：,rGm (T) = rGm (T) + RTlnQ,r Gm 0 正向自发; r Gm 0 逆向自发; r Gm = 0 处于平衡状态.,(6) 非标态下反应自发性判据Gibbs函数变判据,15,（1） G与G关系-热力学等温方程式：,4 热力学等温方程,（2） 反应方向的判据-Gibbs函数变判据,16,5 化学平衡的移动及解释,吕查德里（A. L. Le Chatelier）原理 如改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的方向移动。,17,思考题

8、:P107 第2题（4）,为了减少汽车尾气中NO和CO染污大气,拟按下列反应进行催化 转化: NO(g) +CO(g) = (1/2)N2(g) + CO2(g), rHm (298.15 K) = -374kJmol-1。从化学原理考虑,下列措施 中有利于提高反应转化率的是,(A) 低温高压 (B) 高温高压 (C) 低温低压 (D) 高温低压,答: (A).,18,6 标准平衡常数K及其与温度T的关系,2) 标准平衡常数K与温度T的关系-范特霍夫等压方程式,1) 多重K规则：反应相加（减）， K相乘（除），倍数反应， K以倍数为幂,19,7 基元反应的质量作用定律 在给定温度条件下，对于基

9、元反应（即一步完成的反应，无中间产物，又称元反应），反应速率与反应物浓度（以化学反应方程式中相应物质的化学计量数的绝对值为指数）的连乘积成正比。,基元反应可直接由反应方程式写出反应速率方程。如,2NO (g) + O2 (g) 2NO2（g)为基元反应 则 u = k c(NO)2. c(O2),20,8 温度对反应速率的影响-阿仑尼乌斯公式,21,第三章,1. 难挥发稀溶液的依数性：,p = xB pA,Tbp = kbpm,Tfp = kfpm,（蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压）,其中 xB是溶质B在溶液中的摩尔分数 m为溶液的质量摩尔浓度，单位为mol/kg；,V为溶液的体积（

10、m3）；c为溶液的浓度mol.m-3 R数值为8.314 Pa m3 mol-1K-1,22,2 酸碱质子理论：,(1)一元弱酸(弱碱)的解离平衡：,ceq(OH-)= cb Kbcb, Kb /cb,一元弱碱：,ceq(H+)= ca Kaca, Ka /ca,一元弱酸：,23,例,常温下，往1.0 dm3 0.1moldm-3 HAc溶液中加入一些NaAc晶体并使之溶解，可能发生的变化是 （1）HAc的Ka 值增大 （2）HAc的Ka减小 （3）溶液的pH值减小 （4）HAc的解离度减小,答：(4)。,HAc(aq) H+(aq) + Ac-(aq),3 缓冲溶液,(1) 同离子效应,在弱

11、酸的溶液中加入该酸的共轭碱，或在弱碱的溶液中加入该碱的共轭酸，使得弱酸或弱碱的解离度大大下降的现象，称为同离子效应。,24,NH3 H2O NH4Cl,pH=14-pOH,碱性缓冲溶液,酸性缓冲溶液,HAcNaAc,(2) 缓冲溶液的概念,像HAc-NaAc这种能保持pH值相对稳定性能的溶液（即不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶液），称缓冲溶液。,(3) 缓冲溶pH值计算：,25,4 难溶强电解质的多相解离平衡：,n+m,过饱和溶液，有沉淀析出,溶度积规则：,(1) Q KS ：,(2) Q = KS ：,(3) Q KS ：,无沉淀析出，或沉淀溶解,饱和溶液，处于平衡,26,结论：

12、(1) 溶度积大小反映了难溶电解质的溶解能力； (2) 对同类型的难溶电解质，在相同的温度下，Ks较大，溶解度 较大，Ks较小，溶解度较小。 (3) 对不同类型的难溶电解质，不能认为Ks小的，溶解度一定小。,27,在难溶电解质饱和溶液中加入含有相同离子的易溶强电解质时，难溶电解质的溶解度降低，这种现象叫做同离子效应。,CaCO3(s),Ca2+ + CO32-,Na2CO3,2Na+ + CO32-,此时：Q(CaCO3) KS (CaCO3)，向生成CaCO3的方向移动，使CaCO3的溶解度降低。,例如：,同离子效应,28,负极：发生氧化反应,正极：发生还原反应,1. 原电池：使化学能转化为

13、电能的装置。,第四章,29,rGm= -nFE,（1）原电池处于标准状态,rGm= -nFE,2 电动势的能斯特方程式,E= (正) - (负) = (氧化剂) - (还原剂),（2）原电池在非标态下工作,T=298.15K时，,对电池反应：,aA(aq) + bB(aq) = gG(aq) + dD(aq),30,结论：,E 的数值与电池反应计量式的写法无关！,aA(aq) + bB(aq) = gG(aq) + dD(aq),2aA(aq) + 2bB(aq) = 2gG(aq) + 2dD(aq),E1 = E2,E1,E2,31,3 电池反应的K与标准电动势E的关系：,= - n F,

14、lnK n F/(RT),298.15 K时 lgK n/ 0.0592 V,rGm (T) = - RTlnK,设计一个原电池，使电池反应正好是所需判断的化学反应。,= n(+ - - )/0.0592 K越大，反应进行越彻底。,32,一般将电极反应写成还原反应的形式，通式：,a (氧化态)+ne- b (还原态),T=298.15K时:,4 电极电势的能斯特方程,33,(1) 氧化剂和还原剂相对强弱的比较,5 电动势与电极电势的应用,a (氧化态)+ne- b (还原态),(2) 氧化还原反应方向的判断,设计一个原电池，使电池反应正好是所需判断的化学反应。,rGm= -nFE,E= (正)

15、-(负),E 0，即 (正) (负) ，G 0，反应正向非自发，逆向自发。,34,第五章,1 光的波粒二象性： 20世纪初，根据光的干涉，衍射和光电效应等现象，,光具有波、粒二象性,1924年，法国的物理学家德布罗意提出电子 、原子等也具有波粒二象性：,1927年，德布罗意的粒子波的假设被电子衍射实验所证实。,35,在求解的过程中，需要引入四个量子数n、l、m, 主量子数(n),n 的取值：n = 1，2，3，（任意非零的正整数）,n = 1，2，3，4, 对应于电子层K，L，M，N, ,2 波函数和四个量子数,36, 角量子数(l),取0，1，2，(n-1)的整数 l= 0，1，2，3分别对

16、应s、p、d、f 轨道。,表示亚层，基本确定波函数即原子轨道的形状,球形对称,无柄的哑铃形,花瓣形,37, 磁量子数(m),m = 0, 1, 2, , l, 共可取2l + 1个值（m的数值受l的限制） 确定原子轨道的伸展方向,p轨道, l=1, m=-1, 0, +1 有三个伸展方向,d轨道, l=2, m=-2, -1, 0, +1, +2有五个伸展方向,除s轨道外，都是各向异性的,38, 自旋量子数(ms),一个轨道中的电子可以有两种不同的自旋方向。,ms取值：,符号：,一套量子数（n, l, m, ms)取值要合理,3,3，1,4,3,-1,39,3 核外电子分布原理和核外电子分布方

17、式,A 最低能量原理,(1) 核外电子分布的三个原理,B 泡利不相容原理,C 洪特规则,40,7s 7p,1s,2s,2p,3s 3p 3d,4s 4p 4d 4f,5s 5p 5d 5f,6s 6p 6d,鲍林的多电子原子轨道的近似能级图,注意：此图中，并非每个小圆圈代表一个原子轨道！,n,l 相同的轨道，能量相同，称为等价轨道。,41,1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d,2,6,2,6,2,2,例 22Ti的电子分布式为：,2,洪德规则的特例：,等价轨道在全充满(p6, d10, f 14)、半充满(p3, d 5, f 7) 或全空(p0, d 0, f 0)状态时比较稳定。,25

18、Mn的电子分布式为：,1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d,2,6,2,6,2,5,2,(2) 掌握136号元素的电子分布方法,42,23V 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3 4s2,26Fe,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6,3d6,4s2,24Cr,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6,3d4 4s2,3d5 4s1,29Cu,1s2 2s2 2p6 3s2 3p6,3d9 4s2,3d10 4s1,43,键:原子轨道沿键轴方向“头碰头”式重叠;,键:原子轨道沿键轴方向“肩并肩”式重叠.,4 共价键的键型,44,N2分子中，含有1个 键，2个 键,45,5 分子的

19、空间构型与杂化轨道,等性杂化 A. sp杂化,HgCl2分子,直线形分子,B. sp2杂化,BF3的空间构型为平面三角形,C. sp3杂化,CH4的空间构型为正四面体,(2) 不等性sp3杂化,三角锥型,V型,46,6 分子间力,范德华力,A 色散力,特点：普遍存在（包括稀有气体）是最主要的分子间力。,存在于一切分子之间。色散力随着相对分子质量的增大而增大，色散力增大，物质的熔点升高。,B 诱导力,诱导力存在,于极-非或极-极之间。,C 取向力,存在于极-极分子之间。,47,(1) 离子晶体,EL,7 晶体的基本类型,晶格能（EL）大，熔点高，硬度大。 结论： A.当离子电荷数相同时，随着正、

20、负离子半径的增大，晶格能减小，晶体熔点降低，硬度减小。 B. 当离子半径相近时，随着离子电荷数的增大，晶格能增大，晶体熔点升高，硬度加大。,48,原子与原子之间以共价键结合成一整体。如 金刚石、 SiO2、 SiC等。,(2) 原子晶体：,原子晶体中，原子间的共价键较牢固，所以原子晶体的熔、沸点高，硬度大。,(3) 分子晶体：,分子间力作用弱，晶体硬度较小，熔、沸点较低，有的易挥发。,(4) 金属晶体：,49,第6章,熔点最高的单质：,C(金刚石)、,W(金属之最),熔点最低的金属单质：,硬度最大：,Hg,C(金刚石) 、,Cr(金属之最),导电性最好的金属是：Ag,50,在外电场作用下，离子

21、中的原子核与电子发生相对位移，离子变形产生诱导偶极的过程。,2 离子极化理论及其应用,(1) 离子极化：,离子极化结果：,两离子电子云变形，轨道相互重叠,离子键向共价键过渡,51,(2) 离子极化力：,离子使其它离子极化而发生变形的能力,影响离子极化力因素,(1)离子电荷Z：,(2)离子半径r：,(3)离子外层电子构型：,Z，极化力。,r，极化力 。,8电子构型：极化力弱；,9-18电子构型：极化力强,以正离子为主,52,3 金属的溶解性,Pt、Au只能溶于王水:,3Pt+4HNO3+ 18HCl = 3H2PtCl6+4NO(g)+3H2O,Au+HNO3+ 4HCl=HAuCl4+4NO(g)+2H2O,53,2MnO4 + 6H+ + 5SO32 = 2Mn2+ + 5SO42 + 3H2O,2MnO4 + 6H+ +