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。
无机化学(下)_天津大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.下列不属于真正矾类的是。
参考答案:FeSO4·7H2O2.金属锡与浓硝酸反应所得到的产物有_________。
参考答案:H2SnO3(β)和NO23.列硝酸盐中,热分解产物之一为金属单质的是______。
参考答案:Hg(NO3)24.用于说明铋酸钠具有强氧化性的是。
参考答案:惰性电子对效应5.下列物质不是一元酸的是_______。
参考答案:偏硅酸6.下列化合物中不属于缺电子化合物的是_____。
参考答案:Na[BF4]7.下列各组离子中每种离子分别与过量NaOH溶液反应时,都不生成沉淀的是。
参考答案:Be2+、Al3+、Sb3+8.过氧化钠常作融矿剂,使既不溶于水又不溶于酸的矿石被氧化分解为可溶于水的化合物。
参考答案:正确9.下列物质可与二氧化碳反应生成氧气的是________。
参考答案:KO210.在所有的金属中,熔点最高的是副族元素,熔点最低的是主族元素。
参考答案:错误11.碳酸氢钠和碳酸钠可以通过分别在其溶液中加入CaCl2观察是否生成沉淀来进行鉴别。
参考答案:错误12.氢气能使粉红色的PdCl2水溶液迅速变黑,可利用这一反应检出氢气。
参考答案:正确13.第一个稀有气体化合物是XeF2,打破了过去长时间以来人们一直认为稀有气体的化学性质是“惰性”错误认识。
参考答案:错误14.通常,同一元素不同氧化态的氧化物的水合物,该元素的氧化数越高,酸性越强。
参考答案:正确15.液氢是超低温制冷剂,可将除氦外的所有气体冷冻成固体。
参考答案:正确16.氢与钙元素形成的二元化合物为金属型氢化物。
参考答案:错误17.我国古代炼丹术是化学的雏形,如采用朱砂氧化法制备得到金属汞。
参考答案:正确18.碱金属离子因其电荷少,半价大,所以不会形成配合物。
参考答案:错误19.治理土壤的碱性常用的物质为________。
参考答案:石膏20.下列物质在水中溶解度最大的是________。
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。
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。
天津大学22春“药学”《无机化学》期末考试高频考点版(带答案)一.综合考核(共50题)1.已知条件有,那么0.1mol/L的H₂S溶液中,其各物质浓度大小次序正确的是()。
A.B.C.D.参考答案:D2.下列哪些配合物为螯合物?()A.B.C.D.参考答案:D3.按照鲍林轨道近似能级图,下列各能级中,能量由低到高顺序正确的是()。
A.3d,4s,4p,5sB.4s,5d,6s,7fC.4f,5d,6s,6pD.6s,4f,5d,6p参考答案:D4.欲使Mg(OH)₂溶解,可加入()。
A.NaClB.NH₄ClC.NH₃·H₂OD.NaOH参考答案:B5.分子间力的本质是()。
A.化学键B.电性作用C.磁性作用D.原子轨道重叠参考答案:B6.C和H形成CH₄时,H原子的1s轨道和C原子的3个2p轨道杂化形成4个sp³杂化轨道成键的。
()A.正确B.错误参考答案:B7.某一弱酸强碱盐MA(其Kaθ(HA)=1.0×10⁻⁵),则MA的水解常数Khθ=()。
A.1.0×10⁻⁵B.1.0×10⁻²C.1.0×10⁻¹⁹D.1.0×10⁻⁹参考答案:D8.下列晶体熔点高低顺序正确的是()。
B.C.D.参考答案:D9.反应PCl₅=PCl₃+Cl₂在200℃达到平衡时,PCl₅有48.5%分解,在300摄氏度有97.4%分解,该反应式是()。
A.放热反应B.平衡常数为2C.吸热反应D.这两个温度下的平衡常数相等参考答案:C10.将氨水和NaOH溶液的浓度各稀释为原来的1/2,则两种溶液中氢氧根离子浓度均减小为原来的1/2。
()A.正确B.错误参考答案:B11.下列分子或离子中,呈反磁性的是()。
A.B₂B.O₂C.N₂D.N₂⁻参考答案:C12.B.凡溶度积大的沉淀一定会转化成溶度积小的沉淀C.某离子沉淀完全是指其完全变成了沉淀D.当溶液中难溶电解质的离子积小于其溶度积时,该难溶电解质就会溶解参考答案:D13.某弱碱ROH的相对分子质量为125,在298K时取0.500g溶于50.00ML水中所得溶液PH值是11.3,该弱碱的Kbθ值是()。
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。
WORD格式天津大学无机化学考试试卷(下册)答案一、是非题(判断下列叙述是否正确,正确的在括号中画√,错误的画X)( 每小题 1 分, 共 10 分)1、 (X) 在周期表中,处于对角线位置的元素性质相似,这称为对角线规则。
2、 (X) SnS 溶于 Na2S溶液中,生成硫代亚锡酸钠。
3、 (X) 磁矩大的配合物,其稳定性强。
4、 (X) 氧族元素氢化物的沸点高低次序为H2O>H2S>H2Se>H3Te。
2--16--12+2-的 K=1.010,当溶液中c(Cl )=0.10mol ·L时,c(Hg )/c([HgCl4]) 的比值为 1.010-12 。
6、 ( √ ) 如果某氢化物的水溶液为碱性,则此氢化物必为离子型氢化物。
7、 (X) 硼是缺电子原子,在乙硼烷中含有配位键。
- - 2- 。
8、 ( √) 在浓碱溶液中 MnO可以被 OH还原为 MnO4 49、 ( √ ) 配合物Na3 [Ag(S 2O) ] 应命名为二硫代硫酸根合银(Ⅰ) 酸钠。
3 210、 (X) Pb(OAc)2是一种常见的铅盐,是强电解质。
二、选择题(在下列各题中,选择出符合题意的答案,将其代号填入括号内)(每小题 1 分,共 20分)1、在下列各种酸中氧化性最强的是...............(B) 。
(A)HClO 3; (B)HClO ; (C)HClO4; (D)HCl 。
2、下列浓酸中,可以用来和KI(s) 反应制取较纯HI(g) 的是 ...............(C) 。
(A) 浓HCl; (B) 浓 H2SO4; (C) 浓 H3 PO4; (D) 浓 HNO3。
3、用于说明Pb(Ⅳ ) 具有强氧化性的是...............(D) 。
(A)熵效应; (B) 螯合效应; (C) 屏蔽效应; (D) 惰性电子对效应。
4、美国的阿波罗飞船上的天线是用钛镍合金制成的,这是因为钛镍合金................(C) 。
第5章原子结构与元素周期性(一)思考题1.量子力学的轨道概念与波尔原子模型的轨道有什么区别和联系?答:(1)量子力学的轨道与波尔原子模型的轨道的联系:二者均是用于描述电子、种子、质子等微观粒子的运动。
(2)量子力学的轨道与波尔原子模型的轨道的区别:波尔原子模型的轨道概念是1913年由N.Bohr提出,该模型是建立在牛顿的经典力学理论基础上的,认为微观粒子遵循经典力学的运动规律,电子在原子核外某个确定的原形轨道,但实际上粒子微小、运动速度又极快且在极小的原子体积内运动,根本不遵循经典力学的运动规律。
所以它只能解释单电子原子(离子)光谱的一般现象,不能解释多电子原子光谱,具有一定的局限性;量子力学的轨道概念是1923年薛定谔提出,该模型是建立在波粒二象性的基础上,认为微观粒子不仅具有粒子性,也具有波动性,电子在原子核外某个空间范围内运动,原子中个别电子运动的轨迹是无法确定,没有确定的轨道。
但是电子的运动呈现一定的规律性,可用量子力学理论的电子云进行描述。
2.量子力学原子模型是如何描述核外电子运动状态的?答:用四个量子数描述核外电子运动状态,它们分别是:主量子数-描述原子轨道的能级;副量子数-描述原子轨道的形状;磁量子数-描述原子轨道的伸展方向;自旋量子数-描述电子的自旋方向。
3.下列各组量子数哪些是不合理的?为什么?表5-1答:(2)、(3)不合理。
当n=2时,l只能是0.1,而(2)中的l=2;当l=0时,m只能是0,而(3)中的m却为+1。
4.为什么任何原子的最外层最多只能有8个电子,次外层最多只能有18个电子?答:由于有能级交错的现象,使得轨道的能级次序发生变化,当电子层数(n)较大时,电子填充到轨道的次序为:可见,最外层为nsnp轨道,最多只能填充8个电子;而次外层最多只能填充轨道,即最多有18个电子。
5.为什么周期表中各周期的元素数目并不一定等于原子中相应电子层的电子最大容量数()?答:由于能级交错的原因。
第一章 化学反响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,但我们可能只探讨其中一种或假设干物质。
人为地将一部分物质及其他物质分开,被划分的探讨对象称为系统。
2.相:系统中具有一样物理性质和化学性质的匀称部分称为相。
3.状态:是指用来描绘系统的诸如压力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:用来描绘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,仅确定于系统本身的性质。
如温度及压力,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,假设原来的过程对环境产生的一切影响同时被消退〔即环境也同时复原〕,这种志向化的过程称为热力学的可逆过程。
8.实际过程都是不行逆的,可逆过程是一种志向过程。
9.化学计量数:0=∑BVB B表示反响中物质的化学式,VB是B 的化学计量数,量纲为一;对反响物取负值,生成物取正值。
10.化学计量数只表示当安计量反响式反响时各物质转化的比例数,并不是各反响物质在反响过程中世界所转化的量。
11.反响进度ξ:b b v /n ∆=∆ξ 对于化学反响来讲,一般选未反响时,0=ξ 引入反响进度这个量最大的优点是在反响进展到随意时刻时,可用任一反响物或产物来表示反反响进展的程度,所得的值总是相等的。
12.习惯对不注明温度和压力的反响,皆指反响是在298.15K ,100kPa 下进展的。
13.一般没有特殊的注明,实测的反响热〔精确〕均指定容反响热,而反响热均指定压反响热。
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。
也叫做热力学第肯定律。
ΔU=Q+W15.热力学能具有状态函数的特点:状态肯定,其值肯定。
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= VBB表示反应中物质的化学式,VB是B的化学计量数,B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:n b / v b对于化学反应来讲,一般选未反应时,0 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。
U=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W pdV ,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.U Q v令H U pV定压反应热,在恒压,只做体积功的条件下,H 2H1则Q p是焓的增量,称为焓变。
如果<0 表示系统放热,>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, Q p Q v,对于有气态物质参与的系统,考虑到体积的变化,可得Q p,m Q v,m( Bg) RT 即r H mr U m( Bg) RTB B22.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 p 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p 下的纯液体,纯固体或标准浓度 C 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。
S kln,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:G H TS或者写成r G m r H m T r S m。
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:熵判据吉布斯函数判据系统孤立系统封闭系统过程任何过程恒温恒压不做非体积功自发变化的方向熵值增大,s >0吉布斯函数减小,G<0平衡条件熵值最大,s =0吉布斯函数最小,G=0判据法名称熵增加原理最小自由能原理16.如果化学反应在恒温恒压条件下,除了做体积功外还做非体积功 ' ,则吉布斯函数判据应为:G'自发过程;G' 平衡状态;G' 非自发状态,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。
G ''max,max 表示最大电功。
r G m( T)rG(mv B17. 热力学等温方程:T) RTln ( p B / p )其中 R 为摩尔气体B常数, p B为参与反应的物质B的分压力, p 为标准压力( p= 100kPa ),v为连乘算符,习惯上将(p B / p )B称为反应商 Q,p B/ p称为相对分压,所以B(T )()RTlnQ ,若所有气体的分压均处于标准状上式可以写成:r G m r GmT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p i之和。
即 p p i;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x i之乘积,即p i px i式中,x i n i/ n,即某组分气体 i 的摩尔分数等于该气体i 的物质的量n i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.r G T 0 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。
K 只是温度的函数, K 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,r G(T)m=0,则热力学等温方程式可以写成()()(v,将eq vRTln p B / p)B0K/ p }B代入上式中r G m T r G m T{ p BB B得:(T)RTlnK, lnKr G (m T)rGm RT28.(1)K表达式可直接根据化学计量方程式写出;(2)K的数值与化学计量方程式的写法有关;( 3)K不随压力和组成而变,但K与r G(T)m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( T ) ( T ) RTlnQ 及 ( T )RTlnKr Gmr Gmr Gm合并此两式可得 r G m RTlnQ根据此式只需比较静态的反应商 Q 与平衡常数KK 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<K ,则r G m <0 反应正向自发进行;当Q=K ,则r G m =0 ,平衡状态;当 Q>K ,则r G m >0, 反应逆向自发进行。
33. 范特霍夫等压方程式:由 lnKr G (m T )RT和吉布斯函数方程式合并得到lnK2rH m( 11 ) rH m( T 2T1)K 1R T 2T 1RT 1T 234. 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 r G m 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 r G m (注意不是 r G m )数值的大小。
35. 影响化学反应速率的因素概括为三类:一是反应物的本性,二是反应物的浓度和系统的温度压力催化剂等客观量。