大学无机化学期末考试复习资料(天津大学第四版)
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无机化学第四版知识点复习资料整理无机化学第四版知识点教材大纲一、课程性质及其设置目的与要求(一)课程性质和特点《无机化学(三)》课程是我省高等教育自学考试药学专业(独立本科段)的一门重要的专业课程,其任务是培养药学专业的应考者系统地学习《无机化学》的基本知识、基本理论和基本技能,培养高素质的药学专业的人才。
现代无机化学是对所有元素及其化合物(碳氢有机物化合物除外)的制备、组成、结构和反应的实验测试和理论阐明。
本课程的内容分为两大部分:基本化学原理(第二章到第十一章)和元素化学(第十二章到第十四章)。
基本化学原理包括稀溶液的依数性(第二章)、动力学(第三章)、热力学基础(第四章)、四大平衡:化学平衡(第五章)酸碱平衡(第六章)、沉淀平衡(第七章)、氧化还原平衡和配位平衡(第八章)、原子结构(第九章)、分子结构(第十章)、配合物结构(第十一章)。
课程用现代的化学理论和观点阐述基本化学原理,反映本学科的前沿内容和发展趋势,同时将基本化学原理渗入到元素化学部分。
通过本课程的学习,应考者应掌握和熟练掌握《无机化学》的基本化学原理,领会元素的主要性质。
在学习过程中要理论联系实际,勤于思索,流利地回答问题和解答习题。
(二)本课程的基本要求通过本课程的学习,应考者应达到以下要求:1、掌握稀溶液的依数性,熟练掌握溶液的渗透压;2、熟练掌握动力学关于影响化学反应速率的因素;热力学关于反应热的计算、用吉布斯能变判断反应进行的方向;3、熟练掌握四大平衡:酸碱、沉淀、氧化还原和配位平衡,及其相关的计算;4、熟练掌握原子结构的量子力学模型,掌握多电子原子结构,认识电子层结构和元素周期表的内在联系;5、熟练掌握分子结构的现代价键理论、杂化轨道理论和分子间作用力;6、熟练掌握配合物的组成和命名,掌握配合物的价键理论。
(三)本课程与相关课程的联系在研修本课程前应具有一定的中学化学基础:元素及元素周期表、原子、分子及化合物命名和性质的知识,掌握物质的量、摩尔的概念,电解质和非电解质的区别,溶液浓度的计算,会进行数学中对数、反对数、开方及指数运算和计算器的使用。
第1章化学反应中的质量关系和能量关系习题参考答案1.解:1.00吨氨气可制取2.47吨硝酸。
2.解:氯气质量为2.9×103g。
3.解:一瓶氧气可用天数4.解:= 318 K℃5.解:根据道尔顿分压定律p(N2) = 7.6104 Pap(O2) = 2.0104 Pap(Ar) =1103 Pa6.解:(1)0.114mol;(2)(3)7.解:(1)p(H2) =95.43 kPa(2)m(H2) == 0.194 g8.解:(1) = 5.0 mol(2) = 2.5 mol结论: 反应进度()的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关,但与反应式的写法有关。
9.解:U = Qp pV = 0.771 kJ10.解:(1)V1 = 38.310-3 m3= 38.3L(2) T2 == 320 K(3)W = (pV) = 502 J(4) U = Q + W = -758 J(5) H = Qp = -1260 J11.解:NH3(g) +O2(g)NO(g) +H2O(g)= 226.2 kJ·mol112.解:= Qp = 89.5 kJ=nRT= 96.9 kJ13.解:(1)C (s) + O2 (g) → CO2 (g)=(CO2, g) = 393.509 kJ·mol1CO2(g) +C(s) → CO(g)= 86.229 kJ·mol1CO(g) +Fe2O3(s) →Fe(s) + CO2(g)= 8.3 kJ·mol1各反应之和= 315.6 kJ·mol1。
(2)总反应方程式为C(s) + O2(g) +Fe2O3(s) →CO2(g) +Fe(s)= 315.5 kJ·mol1由上看出:(1)与(2)计算结果基本相等。
所以可得出如下结论:反应的热效应只与反应的始、终态有关,而与反应的途径无关。
无机化学(第四版)答案第一章物质的结构1-1 在自然界中氢有三种同位素,氧也有三种同位素,问:总共有种含不同核素的水分子?由于3H太少,可以忽略不计,问:不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子?1-2 天然氟是单核素(19F)元素,而天然碳有两种稳定同位素(12C和13C),在质谱仪中,每一质量数的微粒出现一个峰,氢预言在质谱仪中能出现几个相应于CF4+的峰?1-3 用质谱仪测得溴得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为79Br 789183占50。
54%,81Br 80。
9163占49。
46%,求溴的相对原子质量(原子量)。
1-4 铊的天然同位素203Tl和205Tl的核素质量分别为202。
97u和204。
97u,已知铊的相对原子质量(原子量)为204。
39,求铊的同位素丰度。
1-5 等质量的银制成氯化银和碘化银,测得质量比m(AgCl):m(AgBr)=1。
63810:1,又测得银和氯得相对原子质量(原子量)分别为107。
868和35。
453,求碘得相对原子质量(原子量)。
1-6 表1-1中贝采里乌斯1826年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量(原子量)相比,有多大差别?1-7 设全球有50亿人,设每人每秒数2个金原子,需要多少年全球的人才能数完1mol金原子(1年按365天计)?1-8 试讨论,为什么有的元素的相对质量(原子量)的有效数字的位数多达9位,而有的元素的相对原子质量(原子量)的有效数字却少至3~4位?1-9 太阳系,例如地球,存在周期表所有稳定元素,而太阳却只开始发生氢燃烧,该核反应的产物只有氢,应怎样理解这个事实?1-10 中国古代哲学家认为,宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质,“元气生阴阳,阴阳生万物”,请对比元素诞生说与这种古代哲学。
1-11 “金木水火土”是中国古代的元素论,至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。
与化学元素论相比,它出发点最致命的错误是什么?1-12 请用计算机编一个小程序,按1.3式计算氢光谱各谱系的谱线的波长(本练习为开放式习题,并不需要所有学生都会做)。
天津大学无机化学教研室《无机化学》第4版下册配套题库第一部分名校考研真题第17章生态环境与无机化学本章暂未编选名校考研真题,若有最新真题会及时更新。
第二部分课后习题第17章生态环境与无机化学(一)思考题1.你的家乡或周围环境是否存在环境污染问题?你认为如何治理?答:略。
2.分析你所做过的无机化学制备实验,哪些会造成环境污染?并就某一产品设计一个具体的绿色化学实验方案。
答:略。
3.我国大气污染的特点是什么?简述防治的基本对策。
答:(1)我国大气污染的特点我国的大气污染是典型的以排放烟尘和为特征的煤烟型污染。
(2)防治的基本对策从根本上来说,必须大力开发使用洁净新能源,逐步减少化石燃料(煤、石油、天然气)的使用量,改变我国的能源结构;大力研究开发无污染生产工艺;禁止使用、排放有损臭氧层的化学品;防尘治沙,植树造林,营造草地,绿化环境。
4.我国出现的酸雨属于哪种类型?分布情况?防治的措施有哪些?答:(1)我国的酸雨类型主要属于硫酸型,这是因为我国能源结构以煤为主,二氧化硫排放量的90%来源于燃煤。
(2)20世纪80年代我国酸雨仅限于川贵两广地区,到90年代酸雨已从西南地区蔓延至华中、华南地区,并且大多数省都发现过酸雨。
(3)防治酸雨的根本措施是削减人为向大气中排放及汽车尾气排放的总量;优化能源结构,改进燃料装置,开发清洁能源;推广清洁燃煤技术,削减民用煤、工业烧洗煤;烟气脱硫等。
5.根据热力学有关数据,计算说明应用反应:治理汽车尾气的可能性,并提出实现该反应的动力学措施。
解:由以上热力学数据看出,该反应在常温(298.15K)及标准态下,是可以自发进行的;并且该反应为放热、熵减的反应,所以应采取低温、适当提高压力,并加催化剂的措施即可实现治理汽车尾气的目的(实际国外的汽车尾气CO、NO的治理中已采用了此方法,且配有高效催化剂Pt-Pd)。
6.什么是生命必须元素?什么是微量元素?答:(1)生命元素是指在生物体中能维持其正常生命活动功能所不可缺少的化学元素。
第六章分子的结构和性质6.1 键参数6.2 价键理论目的要求:1.了解键能、键长、键角等键参数;2.掌握价键理论;3.掌握共价键的特点、类型;4.了解离子键的特点。
重点、难点:掌握价键理论;掌握共价键的特点和类型。
作业:1. P193 2(1)、(2)2. P195 4教学内容:6.1 键参数一、键能1.键参数的含义:能表征化学键性质的量称为键参数。
主要有键能、键长、键角等。
2.键能:(1)含义:近似为气体分子每断裂单位物质的量的某键(6.022×1023个化学键)时的焓变。
(2)意义:键能是衡量化学键牢固程度的键参数,键能越大,键越牢固。
(3)计算:双原子分子:键能等于键解离能(D)多原子分子:键能等于同种键逐级解离能的平均值。
二、键长1.含义分子内成键两原子核间的平衡距离,用L b表示。
可用分子光谱或X射线衍射方法测得。
2.决定因素:(1)内因:成键原子的本性(2)外因:相同原子形成不同类型化学键时具有不同的键长3.意义:相同原子形成不同化学键时,键长越短,键能越大,键越稳定。
三、键角1.含义:在分子中两个相邻化学键之间的夹角。
可用分子光谱和X射线衍射实验测得。
2.意义:根据分子内全部化学键的键长和键角数据,可确定分子的几何构型。
6.2 价键理论一、共价键1.共价键的形成原子间由于成键电子的原子轨道重叠而形成的化学键。
2(1)理论基础以相邻原子间电子相互配对为基础。
(2)理论要点A.组成分子的两个原子必须具有未成对的电子,且它们的自旋反平行,即原子中的1个未成对电子只有以自旋状态反平行的形式与另一个原子中的1个未成对电子相B.原子轨道相互重叠形成共价键时,原子轨道要对称性匹配,并满足最大重叠的条件。
即自旋方向相反的未成对电子相互接近时,必须考虑其波函数的正、负号,只有同号轨道(对称性匹配)才能实行有效的重叠C.原子轨道重叠时,总是沿着重叠最大的方向进行,重叠部分越大,共价键越牢固,这就是原子轨道的最大重叠条件。
无机化学(第四版)答案第一章物质的结构1-1 在自然界中氢有三种同位素,氧也有三种同位素,问:总共有种含不同核素的水分子?由于3H太少,可以忽略不计,问:不计3H时天然水中共有多少种同位素异构水分子?1-2 天然氟是单核素(19F)元素,而天然碳有两种稳定同位素(12C和13C),在质谱仪中,每一质量数的微粒出现一个峰,氢预言在质谱仪中能出现几个相应于CF4+的峰?1-3 用质谱仪测得溴得两种天然同位素的相对原子质量和同位素丰度分别为79Br 789183占50。
54%,81Br 80。
9163占49。
46%,求溴的相对原子质量(原子量)。
1-4 铊的天然同位素203Tl和205Tl的核素质量分别为202。
97u和204。
97u,已知铊的相对原子质量(原子量)为204。
39,求铊的同位素丰度。
1-5 等质量的银制成氯化银和碘化银,测得质量比m(AgCl):m(AgBr)=1。
63810:1,又测得银和氯得相对原子质量(原子量)分别为107。
868和35。
453,求碘得相对原子质量(原子量)。
1-6 表1-1中贝采里乌斯1826年测得的铂原子量与现代测定的铂的相对原子质量(原子量)相比,有多大差别?1-7 设全球有50亿人,设每人每秒数2个金原子,需要多少年全球的人才能数完1mol金原子(1年按365天计)?1-8 试讨论,为什么有的元素的相对质量(原子量)的有效数字的位数多达9位,而有的元素的相对原子质量(原子量)的有效数字却少至3~4位?1-9 太阳系,例如地球,存在周期表所有稳定元素,而太阳却只开始发生氢燃烧,该核反应的产物只有氢,应怎样理解这个事实?1-10 中国古代哲学家认为,宇宙万物起源于一种叫“元气”的物质,“元气生阴阳,阴阳生万物”,请对比元素诞生说与这种古代哲学。
1-11 “金木水火土”是中国古代的元素论,至今仍有许多人对它们的“相生相克”深信不疑。
与化学元素论相比,它出发点最致命的错误是什么?1-12 请用计算机编一个小程序,按1.3式计算氢光谱各谱系的谱线的波长(本练习为开放式习题,并不需要所有学生都会做)。
第1章化学反应中的质量关系和能量关系一、选择题1.初始压强均为100kPa的2dm3N2和1dm3 O2充入抽空的1dm3容器中,如果温度保持不变,N2的分压是()。
A.100 kPaB.200 kPaC.300 kPaD.400 kPa【答案】B【解析】当n、T一定时,按波义耳定律的分压为2.在相同的温度和压强下,在两个体积相同的容器中分别充满N2和He,则两容器中物理量相等的是()。
A.分子数B.密度C.电子数D.原子数【答案】A【解析】根据理想气体状态方程pV=nRT,相同的温度、压强和体积的两种气体,物质的量相同。
3.下列实际气体中,性质最接近理想气体的是()。
A.H2B.HeC.N2D.O2【答案】B【解析】理想气体是指分子本身不占有体积、分子间没有作用力的气体。
在题中所给出的实际气体中,单原子分子He的体积和分子间作用力均最小,其性质最接近理想气体。
4.实际气体与理想气体性质接近的条件是()。
A高温高压B.低温高压C.高温低压D.低温低压【答案】C【解析】在高温低压条件下,实际气体分子之间的距离较远,分子之间的作用力很小,可忽略;同时,分子本身的体积与气体的体积相比小得多,可忽略。
5.扩散速率约为甲烷3倍的气体是()。
A.H2B.HeC.N2D.CO2【答案】A【解析】根据气体的扩散定律,气体的扩散速率与其相对分子质量的平方根成反比:6.下列各组气体中,在相同温度下两种气体扩散速率最接近整数倍的是()。
A.H2和HeB.He和N2C.He和O2D.H2和O2【答案】D【解析】气体的扩散速率与相对分子质量的平方根成反比:7.将5dm3300 K、300kPa的O2与8dm3 400K、200kPa的N2以及3.5dm3 350K、600kPa的He压入10dm3的容器中,维持体系温度300K,则下面判断中正确的是()。
A.O2的压强降低,N2和He的压强增加B.N2的压强增加,O2和He的压强降低C.N2的压强不变,总压比混合前的总压低D.O2、N2和He的压强均降低【答案】D【解析】根据理想气体状态方程,当n一定时,有混合气体中各气体的分压为8.气体的溶解度与气相中气体的分压成正比,可用c A=kp A表示。
第3章 酸碱反应和沉淀反应(一)思考题1.阐述下列化学名词、概念的含义。
解离常数,解离度,分步解离,水解常数,水解度,分步水解,水的离子积,缓冲溶液,溶度积,溶度积规则,分步沉淀,沉淀完全,沉淀转化答:(1)解离常数:在溶液中存在着已解离的弱电解质的组分离子和未解离的弱电解质分子之间的平衡,该平衡的平衡常数称为解离常数。
(2)解离度:弱电解质在溶剂中解离达平衡后,已解离的弱电解质分子百分数称为解离度。
(3)分步解离:多元弱酸在水溶液中的解离是分步(或分级)进行的,平衡时每一级都有一个相应的解离平衡常数。
(4)水解常数:对于强碱弱酸盐、强酸弱碱盐、弱酸弱碱盐,盐的组分离子与水解离出来的H+或OH-结合成弱电解质的反应的平衡常数称为水解常数。
(5)水解度:盐水解部分的物质的量或浓度与始态盐的物质的量或浓度的比值称为水解度。
(6)分步水解:与多元弱酸(或多元弱碱)的分步解离相对应,多元弱酸盐(或多元弱碱盐)的水解也是分步进行的。
(7)水的离子积:水的解离平衡常数称为水的离子积。
(8)缓冲溶液:弱酸与弱酸盐、弱碱与弱碱盐等混合液保持pH相对稳定作用的溶液称为缓冲溶液。
(9)溶度积:难溶强电解质在水中虽然难溶,但仍有一定数量的构晶离子离开晶体表面而进入水中,当溶解与沉淀的速率相等时,晶体和溶液相应的离子之间达到动态的多相离子平衡,该溶解平衡常数称为溶度积。
(10)溶度积规则:,该规律称为溶度积规则。
(11)分步沉淀:体系中同时含有多种离子,离子可能与加入的某一沉淀剂均会发生沉淀反应,生成难溶电解质,则离子积首先超过溶度积的难溶电解质先沉出,这种在混合溶液中多种离子发生先后沉淀的现象称为分步沉淀。
(12)沉淀完全:在进行沉淀反应时,当离子浓度小于10-5时,可以认为沉淀基本完全。
(13)沉淀转化:借助于某一试剂的作用,把一种难溶电解质转化为另一难溶电解质的过程称为沉淀转化。
2.在氨水中加入下列物质时,的解离度和溶液的pH 将如何变化?(1)加(2)加(3)加答:(1)使的解离度下降,溶液的pH 减小;(2)使的解离度下降,溶液的pH 升高;(3)使的解离度增大,溶液的pH 减小;(4)使的解离度增大,溶液的pH 的变化与加水量的多少有关。
第7章 固体的结构与性质一、选择题1.在NaCl晶体中,Na+的配位数是()。
A.2B.4C.6D.8【答案】C2.某晶体的晶胞参数满足关系a=b=c,α=β=γ,则下列判断中正确的是()。
A.一定属于立方晶系B.一定属于三方晶系C.一定属于六方晶系D.属于立方晶系或三方晶系【答案】D【解析】晶胞参数与晶系的关系见表7-1:表7-13.下列金属晶体中,不属于密堆积的是()。
A.金刚石型B.立方面心C.立方体心D.六方【答案】A【解析】金刚石型金属配位数为4,堆积的空间利用率最低(34.01%);立方面心和六方晶系金属配位数为12,空间利用率高(74.05%);立方体心金属配位数为8,空间利用率居中(68.02%);除金刚石堆积方式外,其他三种余属晶体均属密堆积。
二、填空题1.给出晶体中离子的配位数比:NaCl ,立方ZnS ,CsCl 。
【答案】6:6;4:4;8:82.Ag+半径为128pm,I-半径为220pm,按半径比规则,AgI具有型结构,离子的配位数应为,实际上AgI晶体中配位数为,这是由于造成的。
【答案】NaCl;6;4;离子相互极化【解析】离子半径比规则只能应用于离子型晶体,而不适用于共价化合物。
如果正负离子之间有强烈的相互极化作用,晶体类型就会偏离AB型离子晶体类型的一般规则。
例如,本题AgI按离子半径比计算r+/r-=0.58,介于0.414~0.732,应属于NaCl型晶体,而实际上是ZnS型晶体,这是正负离子相互极化的缘故。
3.给出金属晶体的晶胞中原子数:六方密堆积,立方面心密堆积,立方体心密堆积,金刚石型堆积。
【答案】2;4;2;8三、简答题判断下列化合物熔点高低顺序并说明理由。
MgO,BaO,BN,ZnCl2。
答:BN>MgO>BaO>ZnCl2。
BN层内为原子晶体,熔点最高;MgO、BaO和ZnCl2为离子晶体,其熔沸点高低与离子键强度有关。
ZnCl2:+2价离子与-1价离子的引力小,熔点最低;MgO与BaO:离子半径Mg2+<Ba2+,离子键强度MgO>BaO,故熔点MgO>BaO。
第一章 化学反应中的质量和能量关系重要概念1.系统:客观世界是有多种物质构成的,但我们可能只研究其中一种或若干物质。
人为地将一部分物质与其他物质分开,被划分的研究对象称为系统。
2.相:系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分称为相。
3.状态:是指用来描述系统的诸如压力P 、体积V 、温度T 、质量m 和组成等各种宏观性质的综合表现。
4.状态函数:用来描述系统状态的物理量称为状态函数。
5.广度性质:具有加和性,如体积,热容,质量,熵,焓和热力学能等。
6.强度性质:不具有加和性,仅决定于系统本身的性质。
如温度与压力,密度等。
系统的某种广度性质除以物质的量或者质量之后就成为强度性质。
强度性质不必指定物质的量就可以确定。
7.热力学可逆过程:系统经过某种过程由状态1到状态2之后,当系统沿着该过程的逆过程回到原来状态时,若原来的过程对环境产生的一切影响同时被消除(即环境也同时复原),这种理想化的过程称为热力学的可逆过程。
8.实际过程都是不可逆的,可逆过程是一种理想过程。
9.化学计量数:0=∑BVB B表示反应中物质的化学式,VB是B 的化学计量数,量纲为一;对反应物取负值,生成物取正值。
10.化学计量数只表示当安计量反应式反应时各物质转化的比例数,并不是各反应物质在反应过程中世界所转化的量。
11.反应进度ξ:b b v /n ∆=∆ξ 对于化学反应来讲,一般选未反应时,0=ξ 引入反应进度这个量最大的优点是在反应进行到任意时刻时,可用任一反应物或产物来表示反反应进行的程度,所得的值总是相等的。
12.习惯对不注明温度和压力的反应,皆指反应是在298.15K ,100kPa 下进行的。
13.一般没有特别的注明,实测的反应热(精确)均指定容反应热,而反应热均指定压反应热。
14.能量守恒定律:在任何过程中,能量不会自生自灭,只能从一种形式转化为另一种形式,在转化过程中能量的总值不变。
也叫做热力学第一定律。
ΔU=Q+W15.热力学能具有状态函数的特点:状态一定,其值一定。
殊途同归,值变相等。
周而复始,值变为零。
16.系统与环境之间由于存在温差而交换的热量称为热。
若系统吸热值为正,若系统放热值为负。
17.系统与环境之间除了热以外其他形式传递的能量都称为功。
系统得功为正,系统做功为负。
在一定条件下由于系统体积的变化而与环境交换的功称为体积功⎰-=pdV W ,除体积功以外的一切功称为非体积功如电功。
18.功和热都是过程中被传递的能量,它们都不是状态函数,其数值与途径有关。
而热力学第一定律中的热力学能的改变量只有过程的始态和终态决定,而与过程的具体途径无关。
19.化学反应热是指等温过程热,即当系统发生了变化后,使反应产物的温度回到反应前始态的温度,系统放出或吸收的热量。
20.定压反应热,在恒压,只做体积功的条件下,∆H =-=+≡=∆12p H H QpV U H U 则令v Q∆H 是焓的增量,称为焓变。
如果∆H <0表示系统放热,∆H >0表示系统吸热,为吸热反应。
21.对于只有凝聚相的系统即液态和固态的系统,v p Q Q =,对于有气态物质参与的系统,考虑到体积的变化,可得RT Bg U H RT Bg Q Q Bm r m r B m v m p ⋅=∆-∆⋅=-∑∑)(即)(,,νν22.盖斯定律:在恒容或者恒压条件下,化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关,而与变化途径无关。
23.在任一温度T、标准压力Θp 下表现出理想气体性质的纯气体状态为气体物质的标准状态。
液体固体物质或溶液的标准状态为任一温度T,标准压力Θp 下的纯液体,纯固体或标准浓度ΘC 时的状态。
24.单质和化合物的相对焓值,规定在标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓。
生成焓的负值越大,表明该物质键能越大,对热越稳定。
25.298.15K 温度下标准摩尔反应焓等于同温度下个参加反应物质的标准摩尔生成焓与其化学计量数的乘积的总和。
若系统的温度不是298.15K ,反应的焓变会有些改变,但一般变化不大,即反应的焓变基本不随温度而变。
第二章 化学反应的方向/速率和限度重要概念1.自发反应:在给定的条件下能自动进行的反应或过程叫做自发反应或自发过程。
自发过程都是热力学的不可逆过程。
2.过程能自发地向着混乱程度增加的方向进行。
3.熵是系统内物质微观粒子的混乱度(或无序度)的量度。
Ω=kln S ,式中Ω为热力学概率或者称混乱度,k 为波尔兹曼常数。
4.熵的公式表明:熵是系统混乱度的量度,系统的微观状态数越多,热律学概率越大,系统越混流乱,熵就越大。
5.热力学第二定律:在隔离系统中发生的自发反应必伴随着熵的增加,或隔离系统的熵总是趋向于极大值,这就是自发过程热力学的准则,称为熵增加原理。
6.热力学第三定律:在绝对零度时,一切纯物质的完美晶体的熵值都等于零。
表达式为S (0K )=kln1=0;7.依此为基础,若知道某一物质从绝对零度到指定温度下的一些热力学数据如热容等,就可以求出此温度时的熵值,称为这一物质的规定熵。
8.单位物质的量的纯物质在标准状态下的规定熵叫做该物质的标准摩尔熵。
9.(1)对于同一物质而言,气态时的熵大于液态时的,液态时的熵又大于固态时的熵。
(2)同一物质在相同的聚集态时,其熵值随温度的升高而增大;(3)在温度和聚集态相同时,分子或晶体结构较复杂的物质熵值大于分子或晶体结构较为简单的物质的熵值。
(4)混合物或溶液的熵值往往比相应的纯净物的熵值大。
10.对于物理或者化学变化而言,几乎没有例外,一个导致气体分子数增加的过程或反应总伴随着熵值的增大。
11.注意,虽然物质的标准熵随温度的升高而增大,但是只要是没有引起物质聚集状态的改变,其值通常相差不大,可以认为反应的熵变基本不随温度而变,这一点和焓变很类似。
12.自由能:把焓和熵并在一起的热力学函数。
13.吉布斯函数:m r m r m r S T H G TS H G ∆-∆=∆-=或者写成。
14.以∆G 作为判断化学反应自发性的标准,称为最小内能原理即:∆G<0 自发过程,过程能向正向进行;∆G=0 平衡状态;∆G>0 非自发过程,过程能向逆向进行。
15.熵判据和吉布斯函数判据的比较:斯函数判据应为:非自发状态平衡状态;自发过程;'G 'G 'G ωωω-<∆--=∆-->∆-,上式的意义是在等温等压下一个封闭系统所能做的最大非体积功等于吉布斯函数自由能的减少。
'm ax G ω-=∆-,'max ω表示最大电功。
17.热力学等温方程:Bv B B m r m r p /p RTln T G T G ∏ΘΘ+∆=∆)()()(其中R 为摩尔气体常数,B p 为参与反应的物质B的分压力,Θp 为标准压力(Θp =100kPa ),∏为连乘算符,习惯上将Bv BB p /p ∏Θ)(称为反应商Q ,Θp /p B 称为相对分压,所以上式可以写成:RTlnQ T G T G m r m r +∆=∆Θ)()(,若所有气体的分压均处于标准状态,即Q=1,这时任一态变成了标准态。
18.道尔顿分压定律:第一,混合气体的总压力p 等于各组分气体分压力i p 之和。
即∑=i p p ;第二,混合气体中的某组分气体i 的分压力等于混合气体的总压力p 与该组分气体的摩尔分数i x 之乘积,即i i px p =式中,n n x i i /=,即某组分气体i 的摩尔分数等于该气体i 的物质的量i n 与混合气体总的物质的量n 之比。
19.标准摩尔生成吉布斯函数:在标准状态时,由指定单质生成单位物质的量的纯净物时反应的吉布斯函数变。
20.水合氢离子的标准摩尔生成吉布斯函数等于零。
21.反应的焓变和熵变基本不随温度改变,而反应的标准摩尔生成吉布斯函数变则是温度的线性函数。
22.任意状态时的反应的摩尔吉布斯函数变可根据实际条件用热力学等温方程进行计算。
23.宏观上的化学平衡是由于微观上仍持续进行着正逆反应的效果相互抵消所致,所以化学平衡是一种动态平衡。
24.0G T r =∆就是化学平衡的热力学标志或称反应限度的判据。
平衡系统的性质不随时间而改变。
25.标准平衡常数:当化学反应处于平衡状态时,以其化学反应的化学计量数(绝对值)为指数的各产物与反应物分压或浓度的乘机之比为一个常数。
ΘK 只是温度的函数,ΘK 值越大说明反应进行的越彻底,反应物的转化率越高。
26.转化率是指某反应物在反应中已转化的量相对于该反应物初始用量的比率。
27.标准平衡常数可从标准热力学方程函数求得。
当反应达到平衡时,)(T G m r ∆=0,则热力学等温方程式可以写成0p /p RTln T G T G B v B B m r m r =+∆=∆∏ΘΘ)()()(,将Bv Beq B }p /p {K ∏ΘΘ=代入上式中得:ΘΘ-=∆RTlnK T G m r )(,RT T G lnK m r )(ΘΘ∆-= 28.(1)ΘK表达式可直接根据化学计量方程式写出;(2)ΘK的数值与化学计量方程式的写法有关;(3)ΘK不随压力和组成而变,但ΘK与)(T G m r ∆一样都是温度T 的函数。
29.多重平衡原则:如果某个反应可以表示成两个或者多个反应的总和,则总反应的平衡常数等于各反应平衡常数的乘积。
30.一切平衡都只是暂时的,相对的。
因条件的改变使化学反应从原来的平衡状态转变到了新的平衡状态的过程叫化学平衡的移动。
31.平衡移动原理:假如改变平衡系统的条件之一,如浓度压力或者温度,平衡就会向能减弱这个改变的方向移动。
32.根据热力学等温方程式RTlnQ T G T G m r m r +∆=∆Θ)()(及ΘΘ-=∆RTlnK T G m r )(合并此两式可得Θ=∆KQ RTln G m r 根据此式只需比较静态的反应商Q 与平衡常数ΘK的相对大小,就可以判断反应进行的方向即平衡移动的方向,可分为下面三种情况:当Q<ΘK,则m r G ∆<0 反应正向自发进行;当Q=ΘK,则m r G ∆=0,平衡状态;当Q>ΘK,则m r G ∆>0,反应逆向自发进行。
33.范特霍夫等压方程式:由RT T G lnK m r )(ΘΘ∆-=和吉布斯函数方程式合并得到 )()(2112m r 12m r 12T T T T R H T 1T 1R H K K ln -∆=-∆-=ΘΘΘΘ 34.吕·查德里原理得出:化学平衡的移动或化学平衡的方向是考虑反应的自发性,决定于m r G ∆是否小于零;而化学平衡则是考虑反应的限度,及平衡常数它取决于Θ∆m r G (注意不是m r G ∆)数值的大小。