大学化学知识点.ppt

1、大学化学知识点,一.系统与相 1.三大系统 敞开系统 封闭系统 孤立系统 2.相 1）概念 2）判断,大学化学知识点,例； Ag2S(S)+H2(g)=2Ag(S)+ H2S(g) 达到平衡时体系是 相,大学化学知识点,二.热力学三个状态函数 1.标准摩尔生成焓fHm 标准反应的焓变rHmo(298K),大学化学知识点,2.标准摩尔熵Sm0 反应的熵变rSm0(298K) 标准摩尔熵的一般规律,例； 将下列物质按其标准熵Sm0(298k)值由大到小的顺序排列 a.K(s) b. KCl(s) c.Br2 (l) d. Br(g),大学化学知识点,3.标准摩尔生成吉布斯函数fGm 反应的吉布斯函

2、数变rGmo(298K) 4.自发性判断 G 0 非自发反应 或 rGmo +40 KJ.mol-1 非自发反应,大学化学知识点,5.计算 aA + bB = gG + dD,大学化学知识点,1）热力学等温方程式 rGm( T )= rGmo ( T )+ RTlnQ Qp =( PDd/P0PGg/P0 )/(PAa/p0 PBb /p0 ) Qc = CDd CGg / CAa CBb,2) rHmo = （生成物） （反应物） KJ.mol-1 rSmo = （生成物） （反应物） J.mol-1.K -1 rGmo = （生成物） （反应物） KJ.mol-1 = rHmo T rSm

3、o 注意 计量系数，正负号，10 -3,大学化学知识点,3）lgKo = - rGmo /RT R =8.314 J.mol-1.K-1,大学化学知识点,例 反应标准热力学常数为： 2（）2（）（）2（）fHm （298.15K）/ KJ.mol-1 393.509 0 110.525 241.815 Sm (298K) Jmol-1 K-1 213.74 130.684 197.674 188.825 计算在298.15条件下反应的摩尔吉布斯函数变，并判断反应进行的方向,大学化学知识点,解： rHm （298.15K）= (-11.525)+（-241.818 )0(-393.509)KJ.

4、mol-1 =41.17 KJ.mol-1 rSm（298.15K）=(197.674+188.825-130.684-213.74) = 42.08 J.mol-1 .K-1 rGm0 （298.15K）=rHm - T rSm（298.15K） =41.17- 298.15 (42.0810-3) KJ.mol-1 =- 0.91 KJ.mol-1 0 正向进行,大学化学知识点,三.吕查得原理及质量作用定律 1.增加反应物浓度，平衡向生成物方向移动。 增加总压力，向分子总数减小的方向移动。 增加温度，向吸热方向移动。,大学化学知识点,对于下列反应：C(s)+CO22CO(g); rHm0(

5、298K)=172.5KJ.mol-1 下列如何变化？ k（正） v（正） K0 方向 增加总压力 不变 增大 不变 向左 升高温度 增大 增大 增大 向右 加催化剂 增大 增大 不变 不变,大学化学知识点,2.质量作用定律 aA + bB = gG + dD V = kAa Bb 基元反应 级数 a + b,大学化学知识点,例 2NO + O2=2NO2 为基元反应, 则其速率方程为 v=kNO2O2 此反应为 3 级反应.,大学化学知识点,3.用活化能和活化分子的观点解释反应速率 活化分子总数 = 活化分子% 分子总数 1）增大浓度（或气体压力）,大学化学知识点,活化分子%一定，浓度，活化

6、分子总数。 2）升高温度 活化分子% ，活化分子总数。 3）降低活化能 活化分子% ，活化分子总数。 4.加催化剂 反应速率，平衡常数Ko不变，方向不变，正逆反应速率。,对于反应： N 2(g) +3H2(g) = 2NH3 (g): rHm0 当反应达到平衡后，再适当升高温度，则（填如何变化）： 正反应速率将增大 平衡向 反方向移动 标准平衡常数将减小,大学化学知识点,四.弱电解质平衡和溶度积原理 1.HAC H+ + AC- H+ = (KaC)1/2 NH3H2O NH4+ + OH- OH- = (KaC)1/2 Kw = H+ OH-,大学化学知识点,2.缓冲溶液 1）概念 2）H+

7、 = Ka 弱酸 / 弱酸盐 3）性质 加H+， PH基本不变， 加OH-， PH基本不变， 加水稀释，PH不变,大学化学知识点,3.溶度积原理 AnBm(S) = nAm+ + mBn- KS = Am+ n + Bn-m 4. Ko和KS 关系,大学化学知识点,判断下列反应进行的方向 PbCO 3（s）+S2- =PbS（s）+CO32- （Ks（PbS）=9.0410-29 ， Ks（PbCO3）=1.8210-8）,大学化学知识点,例如 Al(OH) 3(S) + 3H+Al3+ + 3H2O(l) Ko = Al3+ / H+3 = Al3+ HO-3/ H+3 HO-3 = KS

8、Al(OH) 3 / Kw 3,大学化学知识点,例：在下列各系统中各加入约1.00g NH4Cl固体并使其溶解，对于指定的性质（定性的）影响如何？ 1）10.0cm3 0.1mol.dm-3 HCl溶液（pH） pH值基本不变 2）10.0cm3 0.1mol. dm-3 NH3 水溶液（氨在水溶液中的解离度） 解离度降低 3）10.0 cm3 纯水（pH）pH 值变小_,大学化学知识点,4.解释名词 1）溶液的蒸汽压下降 2）溶液的沸点上升和凝固点下降 3）渗透压 4）稀释定律 5）同离子效应,大学化学知识点,五.原电池和电解池,大学化学知识点,1.原电池 电解池 正极 Cu2+ 2e =

9、Cu 还原 阳极 氧化反应 负极 Zn 2e = Zn2+ 氧化 阴极 还原反应,2.电池符号,大学化学知识点,电极反应为： （-）Fe2+e- =Fe 3+ (+) Cl2 +2e- =2 Cl-,原电池符号为： (-) Pt | Fe 3+,Fe 2+ | Cl- | Cl2 | Pt (+),(-)Pt| MnO4- ,Mn 2+ , H+ (10 -5 molL)| Cl- | Cl2 |Pt(+),六.电极电位的应用,大学化学知识点,1.Nernst方程 a(氧化态）+ ne b(还原态） = 0 + 0.05917/nlg 氧化态a / 还原态b 2.氧化还原方向的判断 1） 0

10、氧化态/ 还原态 大 氧化态是强氧化剂， 还原态是弱还原剂。 0 氧化态/ 还原态 小 氧化态是弱氧化剂， 还原态是强还原剂。,2）氧化还原方向的判断 a)Sn4+2Fe2+=Sn2+2Fe3+ Sn4+ 2e- = Sn2+ 0.15v 2Fe3+ 2e- = 2Fe2+ 0.77v 反应方向Sn2+2Fe3+ =Sn4+2Fe2+,大学化学知识点,b)pH=7时反应方向 Cr2O72-+14H+2Br-=Br2 +2Cr2+ +7H2O Br2 +2e- = 2Br- 1.065v Cr2O72-+14H+6e-= 2Cr2+ +7H2O 1.33v =1.33+0.05917/6lg(1

11、0-7)14 = 0.366v Cr2O72-+14H+6e-= 2Cr2+ +7H2O 0.366v Br2 +2e- = 2Br- 1.065v 逆反应方向自发进行,大学化学知识点,3）计算 lg Ko = nE0/0.05917 rGmo = -nFE0 F = 96485cmol-1,大学化学知识点,例：当p5.00，除+ 离子外，其余有关的物质均处于标准条件下，下列反应能否自发进行？组成原电池，并通过计算说明之,大学化学知识点,2MnO-4 +16H+ +10Cl- =5Cl2 +2Mn2+ +8H2 O(l) (0 (MnO4 - / Mn2+ )=1.507V 0 ( Cl2 /

12、Cl- ) 1.358V),解： 2MnO4- +16H+ +10Cl- = 5Cl2 + 2Mn2+ +8H2O(l) 0 (MnO4- / Mn2+) =1.507V 0 ( Cl2 /Cl-)1.358V),大学化学知识点,正极 MnO4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ +4H2O 负极 2Cl- Cl2 + 2e-,大学化学知识点, (MnO4- /Mn 2+ ) = 0 (MnO4 - /Mn2+ ) +0.05917/5lgMnO4- H+ 8 /Mn 2+ =1.507+0.05917/5lg10 -5 8 =1.003(V) Cl2 / Cl- 0 Cl 2 /Cl-

13、1.358V 所以 MnO -4 /Mn 2+ Cl2 /Cl - 不能自发进行,(-)Pt| MnO4- ,Mn 2+ , H+ (10 -5 molL)| Cl- | Cl2 |Pt(+),例；已知下列两个电极的标准电极电位如下： Ag+ + e- = Ag（s） 0（Ag+/Ag=0.799（V） AgBr（s）+e- =Ag（s）+Br- （AgBr/Ag）=0.073（V） 试从0 值及能斯特方程，计算AgBr的溶度积。,大学化学知识点,解：将两极组成原电池 （-）Ag | AgBr(s)|Br|Ag+|Ag(+) 总反应式 Ag+ +Br- = AgBr(s) K0=1/ Ag+

14、Br- =1/Ks( AgBr(s) lgK0 = nE0 /0.05917 = 1x(0.7996-0.073)/0.05917 = 12.18 K0 = 1.9x1012 Ks( AgBr(s)=5.2x10-13,大学化学知识点,七.电解产物 阴极产物 0 氧化态/ 还原态 大的氧化态物质得电子进行还原反应。 Na Mg Al H Mn Zn Fe Ni Sn H Cu Ag Au -1.1V 0.00V 0小 | | 0大 2H+2e=H2 | Mnn+ + ne = M,大学化学知识点,阳极产物 0 氧化态/ 还原态 小的态还原物质 失电子进行还 原反应。 金属失电子 简单离子Cl-

15、,S2- HO- 复杂离子 M - ne = Mnn+ 2X - -2e = X2 2 HO- -2e = H2 + 1/2O2,大学化学知识点,例; 电解KOH溶液，两极都用Pt 反应式为 阳极 4OH- = 2H2O + O2 + 4e- 阴极 4H+ + 4e- = 2H2 2H2O = 2H2 + O2,大学化学知识点,八.原子轨道与原子结构 1.波函数与电子云的概念 2.四个量子数 3.原子轨道与电子云的角度分布图 4.核外电子分布原理和电子分布式 5.电负性,大学化学知识点,九.分子结构 1）杂化轨道与空间构型 类型 SP SP2 SP3 不等性杂化SP3 参加轨道 S+P S+2P S+3P S+3P 轨道数 2 3 4 4 夹角 1800 1200 109028 空间构型 直线 平面三角 正四面体 三角锥型 V型 实例 BeCl2 BF3 CH4 NH3 H2O HgCl2 BCl3 SiH4 PH3 H2S CCl4,大学化学知识点,2）化学键和分子间力 a)化学键类型 b)和键的特点 c)分子间力和氢键 色散力 取向力 诱导力 分子量大，分子半径大，瞬时偶极矩大，色散力大。 氢键 F,O,N原子半径大，电负性大， 共用电子对强烈偏向X原子。 d)分子间力