大学化学期末复习.docx-淘文阁

资源描述

《大学化学期末复习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学化学期末复习.docx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、北京交通大学化学期末复习光科 1303 2013/12/212.1 气体1 理想气体状态方程式理想气体的微观特征有两个：一是分子可以看成几何上的点，本身并没有体积。二是分子间没有相互作用力，分子间的相互碰撞是完全弹性碰撞。PV = nRTP、V、T、n均采用SI单位： PPa、TK、Vm3、nmol、R=8.314 Jmol-1K-1理想气体状态方程的应用:(1)、计算p、V、T、n中的任意物理量 PVnRT 应用于温度不太低，压力不太高的真实气体(2)、气体摩尔质量的计算:(3)、气体密度的计算（密度与摩尔质量的换算）2.理想气体的分压定律和分体积定律分压混合气体中，组分B单独存在，并

2、且处于与混合气体相同的温度和体积时，所产生的压力称组分B的分压。分压定律混合气体的总压是各组分分压力之和。P总 = SPB 分压的计算x B 为 B组分的物质量的分数，又称摩尔分数分体积混合气体中，组分B单独存在，并且处于与混合气体相同的温度和压力时，所产生的体积称组分B的分体积。分体积定律: 混合气体的总体积是各组分分体积之和。 V = SVB 分体积的计算3. 真实气体真实气体与理想气体产生偏差的主要原因是: 气体分子本身的体积的影响分子间力的影响真实气体状态方程式：例1:在 99.7KPa和 18.0情况下，取100cm3煤气进行分析，发现一氧化碳、氢气和其余气体体积百分数分别

3、为59.4%、10.2%和30.4 %，求煤气中一氧化碳和氢气的分压分别是多少？解: 已知： Xi= Pi/P总，Xi=Vi/V总故有： Pi/P总=Vi/V总= Xi所以一氧化碳的分压：PCO= P总XCO=99.97KPa 59.4%=59.38KPa所以氢气的分压：PH2= P总XH2=99.97KPa 10.2%=10.20KPa例2. 在20 C、 99 kPa 下，用排水取气法收集 1.5 dm3 的 O2, 问：需多少克 KClO3 分解？2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2(查水（20 C）的蒸气压为 2.34 kPa )2. 解 2 KClO3 = 2 KCl + 3

4、 O2 2/3 1 = RT = 99 2.34 = 96.7 (kPa) = = = 0.060 (mol) = 2/3 需 KClO3 = 2/3 =2/3 0.06 122.5 = 4.9 (克）2.2 液体1、液体的(饱和)蒸气压在一定温度下，当液相蒸发的速率与气相凝结的速率相等时，液相和气相达到平衡，此时，气体所具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。液体的蒸气压与液体分子间作用力有关。一般地，分子量越大或分子的极性越大，分子间作用力越大，液体的蒸气压越小。符号：p 单位： Pa （帕斯卡）或 kPa蒸气压与温度的关系：沸点当蒸气压增加到与外界压力相等时，液体内部就会有大

5、量气泡产生并上升至液体表面并随之破碎，这种现象称之为沸腾，此时的温度称为沸点。液体的沸点随外界压力而变，压力增加，沸点升高 2 溶液及溶液的浓度表示方法质量百分比浓度物质的量分数质量摩尔浓度物质的量浓度 3 溶解度气体在液体中的溶解度：亨利定律气体在一种液体中的溶解度随气体压力的增大而增大。C=khpC气体在液体中的浓度（molL-1），p是液面上气体的分压（Pa ），kh是亨利系数(molL-1 Pa-1) 亨利定律的适用条件溶质在气相和在溶液中的分子状态必须相同。气体溶解度与温度的关系气体溶解度随温度升高而降低。固体在液体中的溶解度固体溶解度受温度、溶剂种类的影响。1，一般情况下，

6、温度越高，溶解度越大。2，相似相溶（物质的极性相近，化学结构相似）。液体在液体中的溶解度与温度、压力无关；化学结构相似相溶。 4 稀溶液的依数性依数性质指定溶剂的类型和数量后，这些性质只取决于所含溶质粒子的数量，而与溶质的本性无关。依数性只适用于难挥发的非电解质溶液，当电解质浓度很低时，以阴阳离子的总浓度代入也可以近似适用。稀溶液的依数性的种类蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高、渗透压溶液的蒸气压下降p1 = p*1 x1 X1：溶剂的物质的量的分数p = p*1 x2 X2：溶质的物质的量的分数溶液的沸点升高和凝固点下降Tb=Tb Tb0 = Kbm kb沸点升高系数.单位kf凝固点降低系

7、数.单位 Tf = Tf0- Tf =Kfm m是溶液的质量摩尔浓度溶液的渗透压C是物质的量的浓度， m是溶液的质量摩尔浓度例 3. 计算质量分数为5%的蔗糖(C12H22O11)溶液的凝固点，已知水的Kf=1.86Kmol-1kg例4.与人体血液具有相等渗透压的葡萄糖溶液，其凝固点降低值为0.543K，求此葡萄糖溶液的质量分数和血液的渗透压？（葡萄糖的分子量为180,已知水的Kf=1.86Kmol-1kg ）第三章化学与能源1 化学反应与能量转化基本概念体系与环境：人为地将一部分物质与其它物质划分开来，作为研究的对象，这种被划定的对象称为体系体系之外，与体系有关的相邻部分称为环境。状态和

8、状态函数：状态是指体系一切性质的总和状态函数是指用来描述体系状态的物理量，例如温度、压力、体积、内能、焓、熵等。状态函数的基本特征为：他们是单值函数，即状态一定，状态函数的值也一定，若状态发生变化，则变化值只与体系的始态与终态无关，而与途径无关。热和功：由于体系和环境之间的温度差而造成的能量传递称为热，用符号Q表示除了热以外，在体系与环境之间其他形式的能量传递称为功，用符号W表示。分为体积功和非体积功两类，由于体积膨胀或压缩所做的功称为体积功，其他的功称为非体积功，两者之和为总功。反应过程中，系统外压力pC恒持定，系统体积V1膨胀到V2时按照对功符号的规定，体积功的计算公式为W体 = -P (

9、 V1 - V2 ) = -PV热和功不是状态函数内能：热力学能也叫内能，用符号U来表示。是状态函数U = U始 + U终标准态：对于气相系统，每种气态物质处于标准压力（100kPa 为标准压力，准确值为101.325 kPa ）的情况称为标准状态。对于固体或液体，其标准态是处于标准压力下的纯固体或纯液体。标准态是指标准浓度C = 1 mol/L 时的状态。反应进度：P38热力学第一定律DU = Q + W 适用于封闭体系化学反应的热效应:(1)恒容过程的热效应QVQV = DU测定：(2)恒压过程的热效应QpQp = DHH=U+pV(3) DH与DU的关系反应物和产物都是凝聚相，则有D

10、 H= D U 有气体B参加的反应,则有： D H= D U RT( D n g）化学反应热效应的计算：(1)盖斯定律(2)标准生成焓法(3)燃烧热法2 化学反应的方向与限度自发过程：不需要外界干涉便可自动发生的过程叫做自发过程或者不可逆过程熵和熵变：(1)定义熵是描述系统混乱程度的物理量同一物质:S高温 S低温, S低压 S高压, S气体 S液体 S固体相同条件下的不同物质,分子结构越复杂,熵值越大. S混合物 S纯净物对于化学反应,由固态物质变成液态物质或者由液态物质变成气态物质,熵值增加.(2)特点熵是状态函数. 在绝对零度时,任何纯净的完美晶体物质的熵值为零. S0=0

11、(热力学第三定律)(3)标准摩尔熵在标准状态下,1摩尔物质的熵值称为该物质的标准摩尔熵. Smq 标准摩尔熵是根据绝对零度时,任何纯净的完美晶体物质的熵值为零而求出的. S =Smq -S0= Smq 规定处于标准态、298.15K时， 1摩尔水合氢离子的标准熵值为零。(4)化学反应的标准摩尔熵变(5)熵判据用熵变可以作为孤立体系反应过程自发性的判据. rSmq (孤立体系) 0 (“”自发过程; “=”平衡)标准平衡常数：标准平衡常数的定义在一定条件下，化学反应达平衡时的反应商叫做标准平衡常数。注意：平衡常数只与温度有关平衡常数表达式要与化学反应方程式相对应若参加反应的反应物或生成

12、物有纯固体或者纯液体，则平衡常数表达式中的相对分压或相对浓度为1。多重平衡原理：如果某一反应可由几个反应相加（或相减）得到，则该反应的标准平衡常数等于组成它的各个反应的标准平衡常数的乘积（或商）。例 5. 常温常压下B2H6（g）燃烧放出大量的热, 相同条件下1 mol单质硼燃烧生成B2O3（s）时放热636kJ，H2O（l）的标准生成焓为 -285.8kJmol-1，求B2H6（g）的标准生成焓？ j= j +q0.059nlgOxcqRedcq3 电化学能源原电池的组成:原电池的组成：两个半电池（两个电极和相应的电解质溶液）、盐桥及导线等附属设备。电对：氧化态物质和还原态物质构成氧

14、明cB，pB 。纯液体、固体和气体写在惰性电极一边用“|”分开。标准氢电极:人为规定：在任意温度下，H的电极为零标准电极电势:标准电极电势：组成电极的所有物质都在各自的标准态下，(温度为25)，所测得的电极电势叫该电极的标准电极电势。标准电动势：标准电极电势的特点: jq的数值与电极反应方程式的写法无关。Zn-2eZn 2+ ，jq （ Zn/Zn2+ ）=-0.763V2Zn-4e2Zn 2+ ，jq （ Zn/Zn2+ ）=-0.763V jq的正负号不随电极反应进行的方向而改变。Zn-2eZn 2+ ，jq （ Zn/Zn2+ ）=-0.763VZn 2+ +2eZn，jq （ Zn/

15、Zn2+ ）=-0.763V jq的应用是有条件的，高温下的反应和非水溶液中的反应都不适用无简单加和性。Fe2+(aq) + 2e = Fe(s) jq 1 = -0.447VFe3+(aq) + e = Fe2+(aq) jq 2 = 0.771VFe3+(aq) + 3e = Fe(s) jq 3 = -0.041V = f q 1 + f q 2 错电极反应的能斯特方程：F 表明浓度和压力对电极电势的影响F 式中，包括所有参与反应的物质F 溶液用浓度，气体用分压F 纯固体和纯液体为1电池的电动势的能斯特方程：电极电势的应用：（1）比较氧化剂和还原剂的相对强弱电极电势越大，氧化态的氧

16、化能力越强，还原态的还原能力越弱。（2）判断氧化还原反应的方向（3）估计氧化还原反应进行的程度例6. MnO2可以催化分解H2O2，试从相应的电极电势加以说明。已知：MnO2 4H 2e = Mn2 2H2O11.23 VH2O2 2H 2e= 2H2O 2 1.77 VO2(g) 2H 2e= H2O2 3 0.68 V1 3因此首先发生反应： MnO2 2H H2O2 = Mn2 O2(g) 2H2O由于 2 1 因此上述反应生成的Mn2不会稳定存在于H2O2酸性溶液中，发生反应：H2O2 Mn2= 2H MnO2总反应为：2H2O2 = 2 H2O O2 (g)例7. 写出以下电池反应

17、的Nernst 方程式(298K)Cl2(g) + 2I- = 2Cl- + I2(s)例8. 写出以下电极反应的 Nernst 方程式(298K)：O2(g) + 4H+ + 4e = 2H2O(l) q = 1.229 (V)第4章水环境中的反应1 弱酸、弱碱的离解平衡离解常数：弱电解质在溶液中存在离解平衡，其平衡常数叫做离解常数Kiq最简式计算酸碱浓度：多元弱电解质是分级离解的，但二级离解比一级离解困难得多，因此比较无机多元弱酸和弱碱的强弱时，只需比较一级离解常数就可以。同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与弱电解质具有相同离子的强电解质时，可以使弱电解质的离解度降低，这种现象叫做同离

18、子效应。缓冲溶液：能抵抗外加少量强酸、强碱或稀释的影响,而本身pH值不发生显著变化的溶液。缓冲溶液pH值的计算2. 沉淀溶解平衡：溶度积：未溶解的固体和溶液中电离的离子之间会建立一个动态平衡，称之为溶解平衡，其平衡常数叫做溶度积常数Ksp q 。简称溶度积。溶度积的大小反映了物质的溶解能力。对于同类型的难溶电解质在相同温度下，溶度积越大，溶解度也越大对于不同类型的难溶电解质不能用溶度积比较其溶解度的大小。溶度积规则沉淀的生成与溶解沉淀的生成：增大难溶电解质饱和溶液中离子的浓度，使得离子积大于溶度积，在溶液中就会生成沉淀。沉淀的溶解：降低难溶电解质饱和溶液中离子的浓度，使得离子

19、积小于溶度积，则沉淀就会溶解。沉淀的转化：一种难溶电解质可以转化成另一种溶解度更小的难溶电解质。沉淀类型相同,溶度积大（易溶)者向溶度积小（难溶)者转化容易，二者溶度积相差越大，转化越完全，反之小者向溶度积大者转化困难；沉淀类型不同，计算反应的平衡常数。分步沉淀：分布沉淀次序：与溶度积的大小及沉淀的类型有关沉淀类型相同，被沉淀离子浓度相同，溶度积小者先沉淀，溶度积大者后沉淀；溶度积之比大于105 ，两种沉淀可以分离开。沉淀类型不同，要通过计算确定。与被沉淀离子浓度有关离子积首先达到溶度积的难溶电解质先析出。3 配位平衡配合物的组成：配位化合物简称配合物，又称为络合物。其结构

20、特点是有配位键存在。配合物一般由复杂的离子和简单的反离子组成。复杂离子一般是由中心离子（又称形成体，一般为带正电荷的金属离子或中性原子）与配体（一般为负离子或带有孤对电子的中性分子)通过配位键结合而成的，称为配离子。配离子组成配合物的内界。反离子组成配合物的外界。配体类型配位数：中心离子与配位体形成配位键的数目称为配位数。等于所有配体提供的配位原子的数目。配合物的命名：配离子的命名原则：配位体数（大写中文数字）-配位体名称-合-中心离子名称-中心离子价态（罗马数字并写在括号内）。配离子是阳离子时在结尾加上离子二字,配离子是阴离子在结尾加上酸根离子四个字当同时有多个配位体时，命名顺序

21、是简单离子-复杂离子-中性分子（先水后氨）-有机配体。配合物命名原则：当配离子是阳离子时称为”某化某”（简单酸根加“化”字，复杂酸根加“酸”字。）. 当配离子是阴离子时称为”某酸某”.配合平衡：（1）不稳定常数配离子在水溶液中相当于弱电解质，部分电离，其离解常数称为不稳定常数。（2）稳定常数配合平衡的移动：生成弱电解质发生移动生成沉淀发生移动生成稳定性更强的配离子发生移动发生氧化还原反应发生移动。例9. 现在有0.5L的0.50mol/L HAc与0.5L的0.25mol/L的NaAc，如果仅用它们来配制pH为4.58的缓冲溶液，计算该缓冲溶液的最大体积是多少？期末试卷考试题类型一、选择填空题（共20分，共计10小题，每小题2分；选择题为单项选）。二、是非题（本题共10分，共计5小题，每小题2分；对的在题末括号内填“”、错的填“”。）三、简答题（本题共10分，共计2小题，每题5分）。四、计算题（本题共60分，共计6小题，每题10分。）

展开阅读全文