《无机化学》第2章化学基础知识
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第二章 化学反应的基本原理知识点一、基本概念:体系和环境;状态和状态函数;过程和途径;热与功;相;化学计量数与反应进度;焓;熵;吉布斯自由能。
① 状态函数的特征:状态一定值一定,途殊回归变化等,周而复始变化零。
② 热和功(非状态函数)符号:体系吸热 Q 为+ 体系放热 Q 为— 体系做功 W 为— 环境做功 W 为+ 体积功 : W=-P 外·ΔV ③ 化学计量数与反应进度:N 2 (g) + 3 H 2 (g) = 2 NH 3 (g)化学计量数 ν(N 2)= -1 ν(H 2) =-3 ν(NH 3) = 2 反应进度1mol :表示1mol N 2与3mol H 2作用生成2mol NH 312N 2 (g) + 32H 2 (g) = NH 3 (g) 化学计量数:ν(N 2)=-12 ν(H 2)=-32 ν(NH 3) = 1反应进度1mol :表示12mol N 2与32mol H 2作用生成1mol NH 3④ 熵:S(g)>S(l)>S(s) ; S (复杂)> S(简单) ; 气体:S(高温) > S (低温); S(低压) > S (高压); 固~液相溶,S 增大; 晶体析出,S 减小;气~液相溶,S 减小; 固体吸附气体,S 减小; 气体等温膨胀,S 增大 二、盖斯定律总反应的反应热等于各分反应的反应热之和。
若反应①+反应②→反应③,则()()()312r mr m r m H H H θθθ∆=∆+∆若反应①×2—反应②→反应③,则()()()3212r mr m r m H H H θθθ∆=∆-∆三、热力学第一定律:U Q W ∆=+ 四、化学反应的方向(298.15)()r m B f m BH k H B θθν∆=∆∑(298.15)()r m B m BS k S B θθν∆=∑(298.15)()r m B f m BG k G B θθν∆=∆∑(注:指定单质通常为稳定单质的()0f m H B θ∆=,()0f m G B θ∆=()()()()T (298k)T 298r m r m r m r m r m G T H T S T H S K θθθθθ∆=∆-∆≈∆-∆ 反应在标准状态下进行:若()0r mG T θ∆<,则反应正向自发进行;若()0r m G T θ∆=,则反应处于平衡状态;若()0r m G T θ∆>,则反应逆向自发进行。
无机化学第一章:气体第一节:理想气态方程1、气体具有两个基本特性:扩散性和可压缩性。
主要表现在:⑴气体没有固定的体积和形状。
⑵不同的气体能以任意比例相互均匀的混合。
⑶气体是最容易被压缩的一种聚集状态。
2、理想气体方程:nRT PV = R 为气体摩尔常数,数值为R =11--⋅⋅K mol J3、只有在高温低压条件下气体才能近似看成理想气体。
第二节:气体混合物 !1、对于理想气体来说,某组分气体的分压力等于相同温度下该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力。
2、Dlton 分压定律:混合气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和。
3、(0℃= STP 下压强为 = 760mmHg = 76cmHg)第二章:热化学第一节:热力学术语和基本概念1、 系统与环境之间可能会有物质和能量的传递。
按传递情况不同,将系统分为: …⑴封闭系统:系统与环境之间只有能量传递没有物质传递。
系统质量守恒。
⑵敞开系统:系统与环境之间既有能量传递〔以热或功的形式进行〕又有物质传递。
⑶隔离系统:系统与环境之间既没有能量传递也没有物质传递。
2、 状态是系统中所有宏观性质的综合表现。
描述系统状态的物理量称为状态函数。
状态函数的变化量只与始终态有关,与系统状态的变化途径无关。
3、 系统中物理性质和化学性质完全相同而与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部分叫做相。
相可以由纯物质或均匀混合物组成,可以是气、液、固等不同的聚集状态。
4、 化学计量数()ν对于反应物为负,对于生成物为正。
5、反应进度νξ0)·(n n sai k et -==化学计量数反应前反应后-,单位:mol第二节:热力学第一定律 0、 : 1、 系统与环境之间由于温度差而引起的能量传递称为热。
热能自动的由高温物体传向低温物体。
系统的热能变化量用Q 表示。
若环境向系统传递能量,系统吸热,则Q>0;若系统向环境放热,则Q<0。
§2.1热力学的术语和基本概念2.2.1系统和环境1.被研究的物质和它们所占有的空间称为系统。
2.系统以外的,与系统密切相关、有相互作用的部分称为环境。
3.系统和环境之间可以有物质和能量的传递。
(1)封闭系统:系统和环境之间通过边界只有能量的传递,没有物质的传递。
因此系统的质量是守恒的。
(2)敞开系统:系统和环境之间通过边界既有物质的传递,也可以以热和功的形式传递能量。
(3)隔离系统:系统和环境之间没有任何相互作用,既没有物质通过边界,也没有与环境进行能量交换。
2.1.2状态和状态函数1.状态:热力学平衡态,系统的物理和化学性质的综合表现。
2.状态函数:用来说明、确定系统所处状态的宏观物理量。
如 n 、 T、 V、p……,是与系统的状态相联系的物理量。
3.状态函数的特点:状态函数的变化量只与体系的始态和终态有关,而与变化的过程无关P、V、T、n4.状态函数的特性:①定值性——状态确定,状态函数确定。
系统的变化,用状态函数的改变来描述。
②状态函数的改变,只与过程有关,而与途径无关。
在计算有关状态函数变化的问题时,只需明确系统的始态和终态即可,而不需考虑具体的变化途径。
③同一体系,状态函数之间相关。
2.1.3 过程与途径1. 状态变化的经过称为过程 (恒温、恒压、恒容、绝热过程)2. 系统由始态到终态所经历的过程叫途径3. 状态1 → 状态2 :途径不同,状态函数改变量相同;4. 状态一定时,状态函数有一个相应的确定值。
始终态一定时,状态函数的改变量就只有一个唯一数值。
5. 等压过程:压力恒定不变ΔP = 0;等容过程:ΔV = 0;等温过程:ΔT = 02.1.4 相(phase)1.系统中物理性质和化学性质完全相同的任何均匀部分叫作一个相。
相与相之间有明确的界面。
2.相可以由纯物质或均匀混合物组成。
只含有一个相的系统叫做均相系统或单相系统。
系统内可能有两个或多个相,相与相之间有界面分开,这种系统叫做非均相系统或多相系统。
无机化学讲课化学基础知识目录1. 无机化学概述 (3)1.1 无机化学的基本概念 (3)1.2 无机化学的发展历程 (4)1.3 无机化学在现代科学中的地位和作用 (6)2. 无机化学的基本理论 (7)2.1 结构化学 (8)2.1.1 原子结构 (10)2.1.2 分子结构 (11)2.1.3 晶格结构 (13)2.2 化学键理论 (14)2.2.1 共价键 (16)2.2.2 离子键 (18)2.2.3 金属键 (19)2.3 配位化学 (20)2.4 过渡金属化学 (22)3. 无机化合物的性质和应用 (23)3.1 氧族元素化合物 (25)3.2 卤素和卤化物 (26)3.3 氮族元素和碳族元素 (29)3.4 硫和硒族元素 (30)3.5 金属及其化合物 (30)4. 无机合成与化学反应 (32)4.1 合成方法 (33)4.2 分解反应 (35)4.3 置换反应 (36)4.4 化合反应 (37)5. 无机材料的性质与应用 (38)5.1 无机非金属材料 (40)5.3 无机纳米材料 (43)6. 无机分析化学 (44)6.1 仪器分析 (45)6.2 化学分析 (47)6.3 光谱分析 (48)6.4 电化学分析 (50)7. 实验技术 (52)7.1 实验基本技能 (53)7.2 实验室安全 (54)7.3 无机化学实验技术操作 (55)7.4 反应安全及污染控制 (56)8. 无机化学中的挑战与机遇 (57)8.1 环境问题 (58)8.2 全球能源危机 (59)9. 未来展望 (62)9.1 无机化学的新领域 (63)9.2 技术创新与研究方向 (65)9.3 无机化学与人类未来 (66)1. 无机化学概述作为化学的一个重要分支,主要研究除碳、氢、氧、氮等少数简单元素以外的元素及其化合物的性质、组成、结构、制备和反应规律。
它涵盖了从微观的原子、分子结构到宏观的物质性质和变化规律的广泛内容。
第二章 化学热力学基础本章总目标:1:掌握四个重要的热力学函数及相关的计算。
2:会用盖斯定律进行计算。
3:理解化学反应等温式的含义,初步学会用吉布斯自由能变化去判断化学反应的方向。
各小节目标:第一节:热力学第一定律了解与化学热力学有关的十个基本概念(敞开体系、封闭体系、孤立体系、环境、状态、状态函数、过程、途径、体积功、热力学能),掌握热力学第一定律的内容(△U=Q-W )和计算。
第二节:热化学1:掌握化学反应热的相关概念:○1反应热——指恒压或恒容而且体系只做体积功不做其它功的条件下,当一个化学反应发生后,若使产物的温度回到反应物的起始温度,这时体系放出或吸收的热量称为反应热。
()。
○2标准生成热——某温度下,由处于标准状态的各元素的指定单质生成标准状态的1mol 某纯物质的热效应。
符号f m H θ∆,单位:1J mol -•或1kJ mol -•)。
○3燃烧热——在100kPa 的压强下1mol 物质完全燃烧时的热效应。
符号:c m H θ∆;单位:1kJ mol -•。
2:掌握恒容反应热△U=Q v -W;恒压反应热Q p =△H恒容反应热和恒压反应热的关系:p V Q Q nRT =+∆3:掌握盖斯定律内容及应用○1内容:一个化学反应若能分解成几步来完成,总反应的热效应等于各步反应的热效应之和。
○2学会书写热化学方程式并从键能估算反应热。
第三节:化学反应的方向1:了解化学热力学中的四个状态函数——热力学能、焓、熵、吉布斯自由能。
2:重点掌握吉——赫公式r m r m r m G H T S θθθ∆=∆-∆的意义及计算。
3;建立混乱度、标准摩尔反应焓、标准摩尔反应自由能和标准熵以及标准摩尔反应熵的概念,并学会对化学反应的方向和限度做初步的讨论会运用吉布斯自由能判断反应的自发性。
Ⅱ 习题一 选择题1.如果反应的H 为正值,要它成为自发过程必须满足的条件是( ) A.S 为正值,高温 B.S 为正值,低温 C.S 为负值,高温 D.S 为负值,低温2.已知某反应为升温时rG 0值减小,则下列情况与其相符的是( ) A.rS 0<0 B.rS 0>0 C.rH 0>0 D.rH 0<03.该死定律认为化学反应的热效应与途径无关。