大学化学知识点电子教案.ppt

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1、大学化学知识点n n一.系统与相n n 1.三大系统n n 敞开系统n n 封闭系统n n 孤立系统n n 2.相 1）概念 2）判断大学化学知识点大学化学知识点n n3.标准摩尔生成吉布斯函数f fG Gm mn n 反应的反应的吉布斯函数变 rGmo(298K)n n4.4.自发性判断自发性判断n n G 0 G 0 G 0 G 0 0 非非非非自发反应自发反应自发反应自发反应n n 或或或或 rGrGmmo o 0 0 自发反应自发反应自发反应自发反应n n 0 0 rGrGmmo o +40 +40 +40 KJ.molKJ.mol-1-1 非非非非自发反应自发反应自发反应自发反应大学

2、化学知识点大学化学知识点n n5.5.计算计算n n aA+bB=gG+dD aA+bB=gG+dD大学化学知识点大学化学知识点1）热力学等温方程式 rGm(T)rGm(T)=rGmrGmo o(T(T)+RTlnQ)+RTlnQQp=(PQp=(PD Dd d/P/P0 0PPG Gg g/P/P0 0)/(P)/(PA Aa a/p/p0 0 PPB Bb b/p/p0 0)Qc=CQc=CD Dd d C CG Gg g/C/CA Aa a C CB Bb b n n2)2)rHmrHmo o =（生成物）（生成物）（反应物）（反应物）KJ.molKJ.mol-1-1n n rSmrSm

3、o o =（生成物）（生成物）（反应物）（反应物）J.molJ.mol-1-1.K.K-1-1n n rGmrGmo o =（生成物）（生成物）（反应物）（反应物）KJ.molKJ.mol-1-1n n =rHmrHmo o T T rSmrSmo o n n n n 注意注意 计量系数，正负号，计量系数，正负号，10 10-3-3 大学化学知识点大学化学知识点n n3 3）lgKlgKo o=-=-rGrGm mo o/RT /RT n n R=8.314 J.mol-1.K-1大学化学知识点大学化学知识点n n 例例 反应标准热力学常数为：反应标准热力学常数为：n n2 2 2 2（）（）

4、（）（）2 2 2 2（）（）（）（）（）（）（）（）2 2 2 2（）（）（）（）fHm fHm fHm fHm（298.15K298.15K298.15K298.15K）/KJ.mol/KJ.mol/KJ.mol/KJ.mol-1-1-1-1 n n393.509393.509 0 0 110.525110.525 241.815241.815n nSm Sm(298K)Jmol(298K)Jmol-1-1 K K-1-1 n n213.74 130.684 197.674 188.825 213.74 130.684 197.674 188.825 n n 计算在计算在298.15298

5、.15条件下反应的摩尔吉布斯函数变条件下反应的摩尔吉布斯函数变，并判断反应进行的方向，并判断反应进行的方向 大学化学知识点大学化学知识点n n解：解：解：解：n nrHm rHm rHm rHm（298.15K298.15K298.15K298.15K）=(-11.525)+(-11.525)+(-11.525)+(-11.525)+（-241.818)0(-241.818)0(-241.818)0(-241.818)0(-393.509)KJ.mol393.509)KJ.mol393.509)KJ.mol393.509)KJ.mol-1-1-1-1 n n =41.17 KJ.mol =41

6、.17 KJ.mol =41.17 KJ.mol =41.17 KJ.mol-1-1-1-1 n nrSmrSmrSmrSm（298.15K298.15K298.15K298.15K）=(197.674+188.825-130.684-213.74)=(197.674+188.825-130.684-213.74)=(197.674+188.825-130.684-213.74)=(197.674+188.825-130.684-213.74)n n =42.08 J.mol =42.08 J.mol =42.08 J.mol =42.08 J.mol-1-1-1-1 .K .K .K .K-

7、1-1-1-1 n nrGmrGmrGmrGm0 0 0 0 （298.15K298.15K298.15K298.15K）=rHm -T rSm=rHm -T rSm=rHm -T rSm=rHm -T rSm（298.15K298.15K298.15K298.15K）n n =41.17-298.15 (42.0810-3)KJ.mol =41.17-298.15 (42.0810-3)KJ.mol =41.17-298.15 (42.0810-3)KJ.mol =41.17-298.15 (42.0810-3)KJ.mol-1-1-1-1 n n =-0.91 KJ.mol =-0.91

8、KJ.mol =-0.91 KJ.mol =-0.91 KJ.mol-1-1-1-1 0 0 0 0n n 正向进行正向进行正向进行正向进行大学化学知识点大学化学知识点n n三.吕查得原理及质量作用定律n n1.增加反应物浓度，平衡向生成物方向移动。n n 增加总压力，向分子总数减小的方向移动。n n 增加温度，向吸热方向移动。n n 大学化学知识点大学化学知识点n n对于下列反应：对于下列反应：C(s)+COC(s)+COC(s)+COC(s)+CO2 2 2 22CO(g);2CO(g);2CO(g);2CO(g);n n rHmrHmrHmrHm0 0 0 0(298K)=172.5KJ

9、.mol(298K)=172.5KJ.mol(298K)=172.5KJ.mol(298K)=172.5KJ.mol-1-1-1-1 n n下列如何变化？下列如何变化？n n k k（正）（正）v v（正）（正）K K0 0 方向方向增加总压力增加总压力 不变不变 增大增大 不变不变 向左向左 升高温度升高温度 增大增大 增大增大 增大增大 向向右右加催化剂加催化剂 增大增大 增大增大 不变不变 不变不变 大学化学知识点大学化学知识点n n2.质量作用定律n n aA+bB=gG+dDn n V=kAa Bb 基元反应n n 级数 a+b大学化学知识点大学化学知识点n n例 2NO+O2=2N

10、O2n n 为基元反应,n n 则其速率方程为n n v=kNO2O2 此反应为 3 级反应.大学化学知识点大学化学知识点n n3.3.用活化能和活化分子的观点解释反应速率用活化能和活化分子的观点解释反应速率n n 活化分子活化分子总数总数=活化分子活化分子%分子总数分子总数 n n 1 1）增大浓度（或气体压力）增大浓度（或气体压力）大学化学知识点大学化学知识点 活化分子活化分子%一定，浓度一定，浓度，活化分子总数，活化分子总数。2 2）升高温度）升高温度 活化分子活化分子%，活化分子总数，活化分子总数。3 3）降低活化能）降低活化能 活化分子活化分子%，活化分子总数，活化分子总数。4.4.

11、加催化剂加催化剂 反应速率反应速率，平衡常数，平衡常数KKo o不变，方向不变，正逆反不变，方向不变，正逆反不变，方向不变，正逆反不变，方向不变，正逆反应应应应速率速率。n n 对于反应：n n N 2(g)+3H2(g)=2NH3(g):rHm0n n 当反应达到平衡后，再适当升高温度，则（填如何变化）：n n 正反应速率将增大n n 平衡向 反方向移动n n 标准平衡常数将减小大学化学知识点大学化学知识点n n四四.弱电解质平衡和溶度积原理弱电解质平衡和溶度积原理n n 1.HAC H 1.HAC H+AC+AC-nn H H+=(KaC)1/2nn nn NH3H2O NH4+OH-n

12、n OH-=(KaC)1/2n n Kw=H H+OH-大学化学知识点大学化学知识点n n2.缓冲溶液n n 1）概念n n 2）H H+=Ka 弱酸弱酸/弱酸弱酸盐盐n n 3）性质 加H H+，PH基本不变，n n 加OH-，PH基本不变，n n 加水稀释，PH不变大学化学知识点大学化学知识点n n3.溶度积原理溶度积原理n n A An nB Bm m(S)=nA(S)=nAm+m+mB+mBn-n-n n K KS S=A Am+m+n+B Bn-n-mn n n n4.K Ko o和和K KS S 关系关系大学化学知识点大学化学知识点n n 判断下列反应进行的方向n n PbCO 3

13、（s）+S2-=PbS（s）+CO32-n n （Ks（PbS）=9.0410-29 ，n n Ks（PbCO3）=1.8210-8）大学化学知识点大学化学知识点n n例如 n n Al(OH)3(S)+3H+Al3+3H2O(l)n nK Ko o =Al3+/H+3nn =Al3+HO-3/H+3 HO-3nn =K KS S Al(OH)3/Kw 3大学化学知识点大学化学知识点n n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？n n1）10.0cm3 0.1mol.dm-3 HCl溶液（pH）pH值基本不变 n n2）10.0cm3

14、0.1mol.dm-3 NH3 水溶液（氨在水溶液中的解离度）n n 解离度降低n n3）10.0 cm3 纯水（pH）pH 值变小_大学化学知识点大学化学知识点n n4.解释名词n n 1）溶液的蒸汽压下降n n 2）溶液的沸点上升和凝固点下降n n 3）渗透压n n 4）稀释定律n n 5）同离子效应大学化学知识点大学化学知识点n n五.原电池和电解池大学化学知识点大学化学知识点1.1.原电池原电池 电解池电解池正极正极 Cu Cu2+2+2e=Cu +2e=Cu 还原还原 阳极阳极 氧化反应氧化反应 负极负极 Zn 2e=Zn Zn 2e=Zn2+2+氧化氧化 阴极阴极 还原反应还原反应

15、n n2.电池符号大学化学知识点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(+)n n六.电极电位的应用大学化学知识点大学化学知识点1.Nernst1.Nernst方程方程 a(a(氧化态）氧化态）+ne b(+ne b(还原态）还原态）=0+0.05917/nlg 0+0.05917/nlg 氧化态氧化态 a a/还原态还原态 b b 2.2.氧化还原方向的判断氧化还原方向的判断 1 1）

16、0 0 氧化态氧化态/还原态还原态 大大 氧化态是强氧化剂，氧化态是强氧化剂，还原态是弱还原剂。还原态是弱还原剂。0 0 氧化态氧化态/还原态还原态 小小 氧化态是弱氧化剂，氧化态是弱氧化剂，还原态是强还原剂。还原态是强还原剂。n n2）氧化还原方向的判断n n a)Sn4+2Fe2+=Sn2+2Fe3+n n Sn4+2e-=Sn2+0.15vn n 2Fe3+2e-=2Fe2+0.77vn n 反应方向Sn2+2Fe3+=Sn4+2Fe2+n n n n 大学化学知识点大学化学知识点n nb)pH=7时反应方向n n Cr2O72-+14H+2Br-=Br2+2Cr2+7H2On n Br

17、2+2e-=2Br-1.065vn n Cr2O72-+14H+6e-=2Cr2+7H2O 1.33v =1.33+0.05917/6lg(10-7)14 =0.366v Cr2O72-+14H+6e-=2Cr2+7H2O 0.366vn n Br2+2e-=2Br-1.065vn 逆反应方向自发进行大学化学知识点大学化学知识点n n3）计算 n n lg Ko =nE0/0.05917n n rGmo =-nFE0 n n F=96485cmol-1大学化学知识点大学化学知识点n n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

18、之 大学化学知识点大学化学知识点2MnO-4 +16H+10Cl-=5Cl2+2Mn2+8H2 O(l)n n(0 (MnO4-/Mn2+)=1.507V n n 0(Cl2/Cl-)1.358V)n n解：解：n n 2MnO2MnO4 4-+16H +16H+10Cl+10Cl-=5Cl=5Cl2 2+2Mn+2Mn2+2+8H+8H2 2O(l)O(l)n n 0 0(MnO(MnO4 4-/Mn/Mn2+2+)=1.507V )=1.507V n n 0 0(Cl Cl2 2/Cl-)/Cl-)1.358V)1.358V)大学化学知识点大学化学知识点正极 MnO4-+8H+5e-=Mn

19、2+4H2O负极 2Cl-Cl2+2e-n n 大学化学知识点大学化学知识点(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-1.358V 所以所以 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：n nAg+e-=AgAg+e-=Ag（s s）n n 0 0（Ag+/Ag=0.799Ag+/Ag=0.799（

20、V V）n nAgBrAgBr（s s）+e-=Ag+e-=Ag（s s）+Br-+Br-n n （AgBr/AgAgBr/Ag）=0.073=0.073（V V）n n试从0 值及能斯特方程，计算AgBr的溶度积。大学化学知识点大学化学知识点n n解：将两极组成原电池n n （-）Ag|AgBr(s)|Br|Ag+|Ag(+)n n 总反应式 Ag+Br-=AgBr(s)n n K0=1/Ag+Br-=1/Ks(AgBr(s)n n lgK0 =nE0 /0.05917n n =1x(0.7996-0.073)/0.05917n n =12.18n n K0 =1.9x1012n n Ks(

21、AgBr(s)=5.2x10-13大学化学知识点大学化学知识点n n七七.电解产物n n阴极产物阴极产物 n n 0 0 氧化态氧化态/还原态还原态 大的氧化态物质得电子进行还大的氧化态物质得电子进行还原反应。原反应。n nNa Mg Al H Mn Zn Fe Ni Sn H Cu Ag AuNa Mg Al H Mn Zn Fe Ni Sn H Cu Ag Aun n -1.1V 0.00V -1.1V 0.00V 0 0小小|0 0大大 2H 2H+2e=H+2e=H2 2|Mn|Mnn+n+ne=M +ne=M n n 大学化学知识点大学化学知识点n n阳极产物 n n 0 氧化态/还

22、原态 小的态还原物质 失电子进行还 原反应。n n 金属失电子 简单离子Cl-,S2-HO-复杂离子n n M-ne=Mnn+2X-2e=X2 n n 2 HO-2e=H2+1/2O2大学化学知识点大学化学知识点n n例;电解KOH溶液，两极都用Ptn n 反应式为n n阳极 4OH-=2H2O+O2+4e-n n阴极 4H+4e-=2H2n n 2H2O =2H2+O2 大学化学知识点大学化学知识点n八.原子轨道与原子结构n1.波函数与电子云的概念n n2.四个量子数n n3.原子轨道与电子云的角度分布图n n4.核外电子分布原理和电子分布式n n5.电负性大学化学知识点大学化学知识点n n

23、九.分子结构n n 1）杂化轨道与空间构型n n类型类型 SP SP SP SP2 2 SP SP3 3 不等性杂化不等性杂化SPSP3 3n n参加轨道参加轨道 S+P S+2P S+3P S+3P S+P S+2P S+3P S+3Pn n轨道数轨道数 2 3 4 4 2 3 4 4n n夹角夹角 180 1800 0 120 1200 0 1091090 02828n n空间构型空间构型 直线直线 平面三角平面三角 正四面体正四面体 三角锥型三角锥型 V V型型 n n实例实例 BeCl BeCl2 2 BFBF3 3 CH CH4 4 NH NH3 3 H H2 2O On n HgC

24、l HgCl2 2 BClBCl3 3 SiHSiH4 4 PH PH3 3 H H2 2S Sn n CCl CCl4 4大学化学知识点大学化学知识点n n2）化学键和分子间力n n a)a)化学键类型化学键类型n n b)b)和和 键的特点键的特点n n c)c)分子间力和氢键分子间力和氢键 n n 色散力色散力 取向力取向力 诱导力诱导力n n 分子量大，分子半径大，瞬时偶极矩大，色散分子量大，分子半径大，瞬时偶极矩大，色散力大。力大。n n 氢键氢键 F,O,N F,O,N原子半径大，电负性大，原子半径大，电负性大，n n 共用电子对强烈偏向共用电子对强烈偏向X X原子。原子。n n

25、d)d)分子间力和氢键对物质的影响分子间力和氢键对物质的影响 大学化学知识点大学化学知识点n n例；下列各种含氢的化合物中只含有氢键的是 n n A、HBr B、HF n n C、CH4 D、H3BO3 大学化学知识点大学化学知识点n n例；用杂化轨道理论判断：n n BF3 的空间构型和极性n n 为平面三角型，BF3分子是呈对称性结构是非极性分子n n NH3 的空间构型和极性n n 为三角锥型，NH3分子是极性分子。大学化学知识点大学化学知识点n n十十.晶体类型晶体类型大学化学知识点大学化学知识点n n例；判断下列各种物质各属何种晶体类型，n n 1）KCl 2）SiC 3）HI 4）Fen n 离子晶体离子晶体 原子晶体原子晶体 分之晶体分之晶体 金属晶体金属晶体 大学化学知识点大学化学知识点