五、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)平衡_第1頁
五、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)平衡_第2頁
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文檔簡介

1、五、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)平衡【體系】作為研究對象的一定物質(zhì)或空間所組成的整體,也稱系統(tǒng)。體系以外的其他物質(zhì)或空間則稱作環(huán)境。例如研究硝酸銀和氯化鈉在水溶液中的反應(yīng),含有這兩種物質(zhì)的水溶液就是體系,而盛溶液的燒杯、溶液上方的空氣等就是環(huán)境。熱力學(xué)體系可分三種:孤立體系、封閉體系、敞開體系?!经h(huán)境】指所研究的物質(zhì)體系以外的其它部分(見體系條)。關(guān)于生態(tài)環(huán)境詳見“環(huán)境部分”?!境ㄩ_體系】體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換,又有能量交換?!痉忾]體系】體系與環(huán)境之間沒有物質(zhì)交換,只有能量交換?!竟铝Ⅲw系】體系與環(huán)境之間既沒有物質(zhì)交換,又沒有能量交換?!緺顟B(tài)】即體系的狀態(tài),在熱力學(xué)中用體系的性質(zhì)來規(guī)定其狀態(tài)。決定體系

2、狀態(tài)的性質(zhì)有溫度、壓力、體積、組成等,比如當(dāng)研究的對象是一定量的純凈氣體時,溫度和壓力一定時,體系的狀態(tài)就定了?!緺顟B(tài)函數(shù)】用于規(guī)定體系的熱力學(xué)狀態(tài)的宏觀性質(zhì),如體積、溫度、壓力、物質(zhì)的量等都叫做狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)的變化只取決于體系的始態(tài)和終態(tài),而與變化的途徑無關(guān)?!緣毫Α课锢韺W(xué)中壓強的概念,在化學(xué)熱力學(xué)中常稱作壓力。單位是帕斯卡(Pa),壓力為1Pa的含義是:1平方米面積上受到的垂直作用力為1牛頓(1Pa=1Nm-2)?!緣簭姟恳妷毫l?!纠硐霘怏w】忽略了分子本身的體積和分子間作用力的氣體。這種氣體是不存在的,這只是一種理想狀態(tài),當(dāng)真實氣體處在較高的溫度和較低的壓力的狀態(tài)下可近似地看成是理想

3、氣體?!纠硐霘怏w狀態(tài)方程】即PV=nRT。式中P為氣體壓力,V為氣體體積,n為氣體的摩爾數(shù),R為氣體常數(shù),T為熱力學(xué)溫度?!練鈶B(tài)方程】見理想氣體狀態(tài)方程條?!練怏w常數(shù)】理想氣體狀態(tài)方程中的一個常數(shù),常用R表示,R=8.314J·mol-1·K-1?!緩V度性質(zhì)】也叫容量性質(zhì),是體系宏觀性質(zhì)的一類。廣度性質(zhì)的數(shù)值與體系中物質(zhì)的數(shù)量成正比,例如體積、質(zhì)量、內(nèi)能等?!緩姸刃再|(zhì)】體系的宏觀性質(zhì)的另一類,其數(shù)值與體系中物質(zhì)的數(shù)量無關(guān),僅由體系本身的性質(zhì)決定,沒有加和性,整個體系的強度性質(zhì)與體系各個部分的強度性質(zhì)的數(shù)值都相同。例如溫度、密度、比熱、氣體壓強等?!镜葴剡^程】在保持溫度不變的

4、情況下(指體系的始態(tài)溫度與終態(tài)溫度相同),體系所進(jìn)行的各種化學(xué)或物理的過程。在這種過程中體系和環(huán)境間可能有熱和功的交換?!镜葔哼^程】在恒定壓力下(指體系的始態(tài)壓力與終態(tài)壓力相同,并等于環(huán)境的壓力),體系所進(jìn)行的各種化學(xué)或物理的過程。在這種過程中體系和環(huán)境可能有熱量和功的交換?!镜热葸^程】在保持體積不變的情況下,體系所進(jìn)行的各種化學(xué)或物理的過程。在這種過程中,體系和環(huán)境間,可能有熱量的交換?!窘^熱過程】在體系跟環(huán)境間沒有熱量交換的情況下,體系所進(jìn)行的各種化學(xué)或物理過程。例如在有良好的絕熱壁的容器內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),可認(rèn)為是個絕熱過程。另外,某些過程進(jìn)行極迅速,來不及和環(huán)境進(jìn)行熱交換,如氣體向真空膨

5、脹,也可視為絕熱過程?!緹崃W(xué)可逆過程】對體系發(fā)生變化時所進(jìn)行的過程,能通過原來過程的反方向變化而使體系回復(fù)到原來狀態(tài),同時在環(huán)境中沒有留下任何永久性變化的過程,稱為熱力學(xué)可逆過程。在這過程進(jìn)行中的每一瞬間,體系和環(huán)境都非常接近于平衡態(tài)。在等溫的可逆過程中,體系對環(huán)境所作的功為最大功,環(huán)境對體系所做的功為最小功??赡孢^程是一種理想的極限過程。有些實際過程,例如液體在氣-液平衡下等溫蒸發(fā);原電池在外加電壓接近或等于原電池電動勢的情況下放電或充電的過程等,都可以近似看成可逆過程?!緹崃W(xué)溫標(biāo)】又稱絕對溫標(biāo)或開氏溫標(biāo),是最基本的溫度標(biāo)定方法。熱力學(xué)溫度用符號T表示,其單位是K(Kelvin的縮寫),

6、是國際單位制(SI)的基本單位之一。熱力學(xué)溫標(biāo)的1度是水的三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16?!窘^對溫標(biāo)】見熱力學(xué)溫標(biāo)條?!鹃_氏溫標(biāo)】見熱力學(xué)溫標(biāo)條?!緮z氏溫標(biāo)】規(guī)定在101325帕斯卡(1大氣壓)下水的冰點為0度,沸點為100度,中間分100等分,每等分代表1度。攝氏溫標(biāo)的符號為t,單位是攝氏度用表示,水的三相點溫度為0.01?!窘苟渴悄芰浚ü?、熱)的單位,是SI的導(dǎo)出單位,用“J”表示,1J=1N·m(1焦耳=1牛頓·米)?!緝?nèi)能】體系的內(nèi)能就是體系內(nèi)部所包含的一切能量,它包括體系內(nèi)分子運動的動能、分子間相互作用的位能,以及分子內(nèi)各種粒子(原子、電子、原子核)所具有的

7、能量。但體系本身的動能和位能不包括在內(nèi)。內(nèi)能是體系本身的性質(zhì),僅決定于體系的狀態(tài),在一定的狀態(tài)下,體系的內(nèi)能應(yīng)有一定值,內(nèi)能是體系的狀態(tài)函數(shù)。內(nèi)能的絕對值現(xiàn)在還無法測量,然而對熱力學(xué)來說,重要的不是內(nèi)能的絕對值而是內(nèi)能的變化值,這是可以用實驗測量的?!眷省矿w系的狀態(tài)函數(shù),用符號H表示。焓的定義式是:H=U+pV。U是體系的內(nèi)能,p是體系壓力,V是體積。在一定狀態(tài)下,體系的焓應(yīng)有一定值,但現(xiàn)在無法測定焓的絕對值,對熱力學(xué)來說重要的是焓的變化值,這是可以通過實驗測量的?!眷首儭矿w系終態(tài)的焓(H2)與始態(tài)的焓(H1)的改變量,用H表示,H=H2-H1?!緹嵝?yīng)】體系在一定溫度下(等溫過程)發(fā)生物理或

8、化學(xué)變化時(在變化過程中只做膨脹功而不做其它功),所放出或吸收的熱量?;瘜W(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)又稱反應(yīng)熱。根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)的分析,恒壓下的反應(yīng)熱(又稱恒壓反應(yīng)熱)等于體系的焓變:H=Qp,H=(H)產(chǎn)物-(H)反應(yīng)物?!痉艧岱磻?yīng)】放出熱量的化學(xué)反應(yīng)叫放熱反應(yīng)。在等溫等壓條件下,放熱反應(yīng)的焓變?yōu)樨?fù)值,H0?!疚鼰岱磻?yīng)】吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫吸熱反應(yīng)。在等溫等壓條件下,吸熱反應(yīng)的焓變?yōu)檎担琀0?!痉磻?yīng)熱】見熱效應(yīng)條?!局泻蜔帷吭谙∪芤褐兴釅A中和生成1摩爾水的反應(yīng)熱。一元強酸與強堿的中和熱約為57千焦,與酸堿種類無關(guān),因為這實際上是1摩爾H+與1摩爾OH-反應(yīng)生成1摩爾H2O的反應(yīng)熱。弱酸、弱堿以及多元酸堿

9、的中和熱,因有電離熱的影響,不是定值?!旧蔁帷吭跓崃W(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下,由穩(wěn)定單質(zhì)生成1摩爾化合物時的反應(yīng)熱,叫標(biāo)準(zhǔn)生成熱,簡稱生成熱。根據(jù)熱力學(xué)規(guī)定,在所有溫度下穩(wěn)定單質(zhì)的生成熱為零,這樣化合物的生成熱就可通過實驗測定?!救紵裏帷恐?摩爾純物質(zhì)完全燃燒,生成穩(wěn)定的氧化物時的反應(yīng)熱。【蓋斯定律】1840年,蓋斯(ecc)在大量實驗的基礎(chǔ)上提出:“在等容或等壓條件下,一個化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成,其熱效應(yīng)總是相同的?!币簿褪钦f,在等容或等壓條件下,反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而為反應(yīng)的途徑無關(guān)。蓋斯定律的提出奠定了熱化學(xué)的基礎(chǔ),它的重要意義在于可根據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)確測定的反應(yīng)熱來計算難于測量的

10、反應(yīng)熱的熱效應(yīng)?!旧A熱】由1摩爾固態(tài)物質(zhì)生成氣態(tài)分子或原子所需要的熱量。如1摩爾固態(tài)金屬鈉升華成氣態(tài)鈉原子,升華熱為108.37kJ·mol-1?!練饣療帷吭跍囟炔蛔兊臈l件下,單位質(zhì)量的液體轉(zhuǎn)化為氣體時所吸收的熱量。如100(373.15K)時水的氣化熱為2253千焦/千克(539千卡/千克)。當(dāng)在溫度不變的條件下,1摩爾液體轉(zhuǎn)化為氣體時所吸收的熱量,則是該液體的摩爾氣化熱,如100(373.15K)時,水的摩爾氣化熱為40.55千焦/摩爾(9.702千卡/摩爾)?!救芙鉄帷恐?摩爾物質(zhì)在25(298K),101325Pa(1大氣壓)下形成無限稀的溶液(溶液稀到再加溶劑時無熱效應(yīng))

11、時的熱效應(yīng)。常用aq表示大量水或無限稀的溶液。1摩爾HCl氣體的溶解熱為:HCl(g)+aq=HCl·aqH=-75.4千焦【有用功】指非膨脹功。體系在發(fā)生變化的過程中,除膨脹功以外的其它功叫有用功。例如電池在恒溫恒壓下放電,所做的電功即有用功,而電池中的物質(zhì)由于化學(xué)反應(yīng)而引起體積變化所做的功叫膨脹功?!眷亍矿w系的狀態(tài)函數(shù),是體系內(nèi)部質(zhì)點混亂程度(或無序度)的量度,常用S表示。當(dāng)體系內(nèi)質(zhì)點的聚集狀態(tài)發(fā)生改變時,其熵值就會改變,體系終態(tài)熵值(SB)與體系始態(tài)熵值(SA)之差為體系的熵變,用S表示,S=SB-SA。當(dāng)體系的狀態(tài)改變時,體系的熵變等于由始態(tài)到終態(tài)的任一可逆過程的熱溫商之和,

12、其數(shù)學(xué)表達(dá)式為: 化學(xué)反應(yīng)的熵變等于生成物的熵值與反應(yīng)物的熵值之差,S=(S)生成物-(S)反應(yīng)物。【熵變】見熵條。【熵增大原理】見熱力學(xué)第二定律(3)條。【自由能】體系的狀態(tài)函數(shù),常用符號G表示,G=H-TS,自由能也稱自由焓或吉氏函數(shù)。體系的自由能改變G,為體系終態(tài)的自由能與始態(tài)的自由能之差。在等溫等壓條件下,體系的自由能減少等于體系所做的最大有用功。對等溫等壓條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng),可以根據(jù)反應(yīng)的自由能變G=(G)產(chǎn)物-(G)反應(yīng)物,判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行:當(dāng)G0,反應(yīng)發(fā)生時會放出自由能,可被利用來對環(huán)境做有用功,這個反應(yīng)就能自發(fā)進(jìn)行;當(dāng)G0,必須由環(huán)境提供有用功反應(yīng)才能發(fā)生,這個

13、反應(yīng)就是非自發(fā)的;當(dāng)G=0,則反應(yīng)體系處于平衡狀態(tài)?!咀杂伸省恳娮杂赡軛l?!炯虾瘮?shù)】見自由能條?!竟矿w系的狀態(tài)函數(shù),常用符號F表示,F(xiàn)=U-TS,功函又稱赫氏函數(shù)。在等溫等容的條件下,體系功函的減少等于體系所做的最大有用功。【赫氏函數(shù)】見功函條?!緹崃W(xué)第零定律】兩個熱力學(xué)體系中每一個都和第三個熱力學(xué)體系處于熱平衡,那么它們彼此也必然處于熱平衡。這就是熱力學(xué)第零定律?!緹崃W(xué)第一定律】即能量守恒和轉(zhuǎn)換定律??梢赃@樣表述:(1)不供給能量而可連續(xù)不斷產(chǎn)生能量的機器叫第一類永動機,第一類永動機是不可能存在的。(2)在體系狀態(tài)變化過程中,它的內(nèi)能改變等于在這個過程中所做的功和所傳遞的熱量的總和

14、。當(dāng)某體系的狀態(tài)改變時,假設(shè)體系吸收的熱量為Q焦耳,同時對環(huán)境做了W焦耳的功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律,應(yīng)有下面的公式:U=Q-W。【熱力學(xué)第二定律】是熱力學(xué)的基本定律之一,有多種表述方式:(1)熱量總是從高溫物體(體系)傳到低溫物體,不能自發(fā)地進(jìn)行相反的傳遞。(2)功可以全部轉(zhuǎn)化為熱,但任何熱機不能全部地、連續(xù)地把所獲得的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Α#?)在任何自發(fā)過程中,體系和環(huán)境的總熵值是增加的。熱力學(xué)第二定律所要解決的中心問題是自發(fā)過程的方向和限度。【熱力學(xué)第三定律】當(dāng)體系的熱力學(xué)溫度趨于零時,混亂度為最小,此時體系的熵值也趨于零。也可以說,在絕對零度時,任何純物質(zhì)的完美晶體的熵值都等于零。有了熱力學(xué)第三

15、定律,從原理上說,純物質(zhì)的絕對熵值的求算問題就可以認(rèn)為是解決了?!痉謮骸考捶謮毫Α:銣貢r混和氣體中某組分氣體單獨占有與混和氣相同的體積時,對容器所產(chǎn)生的壓力?;旌蜌獾目倝壕偷扔诟鹘M分氣體的分壓之和?!镜罓栴D分壓定律】1807年由道爾頓(Dalton)首先提出。內(nèi)容是:混和氣體的總壓力等于各組分氣體的分壓力之和。由此可進(jìn)一步得出:某組分氣體分壓的大小和它在混和氣中的體積分?jǐn)?shù)(或摩爾分?jǐn)?shù))成正比,等于混和氣體的總壓乘以該組分的摩爾分?jǐn)?shù)。這個定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:P總=P1+P2+P3+PiPi=p總Xi(Pi為某組分的分壓,Xi為該組分的摩爾分?jǐn)?shù))。【物態(tài)】當(dāng)大量的微觀粒子在一定的溫度和壓力下相互集

16、聚為一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)狀態(tài)時,叫做物質(zhì)的一種狀態(tài),簡稱物態(tài)。若只從物體的宏觀特征看,物質(zhì)有三態(tài),即固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)?!鞠唷矿w系中具有相同組成、物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的部分。相與相之間存在著界面,越過此界面,性質(zhì)就有一個突變。不僅限于固、液、氣三相之間。兩種不同結(jié)晶的晶體,雖都是固體,也是兩個相?!鞠嗦伞吭谄胶怏w系中,聯(lián)系體系內(nèi)相數(shù)()、組分?jǐn)?shù)(K)、自由度數(shù)(f)及影響物質(zhì)性質(zhì)的外界因素(如溫度、壓力、重力場、磁場、表面能等)之間關(guān)系的規(guī)律。若只考慮溫度和壓力,而不考慮其它因素的影響,平衡體系中相數(shù)、組分?jǐn)?shù)和自由度之間的關(guān)系為:f=K-+2由上式可以看出,體系每增加一個組分?jǐn)?shù),則體系的自由度數(shù)

17、就增加一個;如果體系增加了一個相數(shù),則自由度就要減少一個?!咀杂啥取坑砻饕惑w系在某狀態(tài)時的強度性質(zhì)所必需的獨立變量數(shù),稱為該體系的自由度。例如,要表明一定量水所處的狀態(tài),需要指定水所處的溫度和壓力;若只指定溫度時,則水的狀態(tài)還不能確定,當(dāng)指定了溫度和壓力,則水的狀態(tài)就確定了,不能再任意指定其它性質(zhì)(如密度等),由此可知,當(dāng)體系中只有水存在時,體系的自由度等于2。在一定范圍內(nèi),同時改變溫度和壓力這兩個因素,仍能保持水的液相而不產(chǎn)生新相。【相圖】當(dāng)體系中有多相存在時,把體系的相平衡規(guī)律用幾何圖形展現(xiàn)出來就成為相圖。它能直觀地表明體系的狀態(tài)與溫度、壓力、組成的關(guān)系。下頁圖為水的相圖。圖中OA線是液

18、氣平衡線(即水的蒸氣壓曲線),OB線是固汽平衡線(即冰的蒸氣壓曲線),OC線是固液平衡線,O點是冰水氣三相平衡的三相點。此單組分體系相圖上,有三個單相面,三條兩相平衡線,一個三相點,與相律完全一致。 【相變】在某一體系中,各相之間的相互轉(zhuǎn)變稱作相變。例如,物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)間的轉(zhuǎn)變;固態(tài)物質(zhì)的不同晶型間轉(zhuǎn)變等。【相平衡】指在某一體系中,由兩個相或多個相形成的平衡狀態(tài)。【均相體系】又稱單相體系,即只有一個相的體系。如二氧化氮NO2和四氧化二氮N2O4兩種氣體共存的體系。【單相體系】見均相體系條。【均相反應(yīng)】參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)都在同一相中,這種反應(yīng)叫均相反應(yīng)。此類反應(yīng)又稱單相反應(yīng)。【均

19、相平衡】又稱單相平衡。指某一體系中由一個相組成的平衡狀態(tài),就是在一個相氣相組成的平衡。例如,合成氨的反應(yīng):N2(氣)+3H2(氣)2NH3(氣)【單相平衡】見均相平衡條?!径嘞囿w系】又稱非均相系,指含有兩個或多個相的體系。【非均相體系】見多相體系條。【多相反應(yīng)】參加化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)不是在同一相中,這種反應(yīng)叫多相反應(yīng)。例如,在固體催化劑表面進(jìn)行的反應(yīng);金屬固體在酸溶液中發(fā)生的反應(yīng)等。此類反應(yīng)又稱非均相反應(yīng)。【多相平衡】又稱非均相平衡。某一體系中由兩個或多個相組成的平衡狀態(tài)。例如,由冰、水、水蒸氣形成的多相物理平衡;又如在封閉容器中碳【三相點】指單組分體系中三相(一般指氣、液、固三相)處于平衡共存時

20、的溫度和壓力。在單組分體系中最多只能三相共存,這在相圖中為一個點。例如,固相的冰、液相的水和氣相的水蒸氣三相平衡共存在溫度為0.01(273.16K)、壓力為610帕(4.6mmHg),這就是水的三相點(見圖1)?!竞惴谢旌臀铩坑址Q共沸混和物。若某二組分溶液的組成與其蒸氣的組成相同,在此濃度的溶液用分餾方法分離出純組分是不可能的。這種溶液與一般溶液不同,由開始沸騰到蒸發(fā)終了,蒸氣的組分與溶液的組成始終相同,其沸點不變。這種溶液稱為恒沸混和物?!竟卜谢旌臀铩恳姾惴谢旌臀飾l?!咀畹秃惴悬c】當(dāng)恒沸混和物的沸點低于任一純組分的沸點時,稱為“最低恒沸點”。【最高恒沸點】當(dāng)恒沸混和物的沸點高于任一純組分的

21、沸點時,稱為“最高恒沸點”。【低共熔物】又稱低共熔混和物。兩種或兩種以上的物質(zhì)組成的熔體,當(dāng)其組成達(dá)到一定值時,可在一最低凝固溫度,以比較均勻的形式共同析出固體,該固體若加熱,仍在此最低溫度共同熔融成熔體。該固體稱低共熔物,此溫度稱低共熔點。【低共熔混和物】見低共熔物條。【低共熔點】見底共熔物條?!撅柡驼魵鈮骸吭谝欢囟认?,在密閉容器中,當(dāng)液體的蒸發(fā)速度與蒸氣的凝聚速度相等時,液體和它的蒸氣處于平衡狀態(tài)。該液態(tài)平衡的蒸氣稱為飽和蒸氣,飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱為飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓簡稱蒸氣壓,是所有液體和某些固體的特有性質(zhì)?!菊魵鈮骸恳婏柡驼魵鈮簵l。【蒸氣壓降低】在一定溫度下,溶液的蒸氣壓總是低

22、于純?nèi)軇┑恼魵鈮?。對難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液,蒸氣壓降低的數(shù)值只與溶液中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)有關(guān),而與溶質(zhì)的本性無關(guān),溶液濃度越大,蒸氣壓下降的數(shù)值就越大。由于溶液蒸氣壓降低導(dǎo)致溶液的沸點高于純?nèi)軇┑姆悬c。【沸點升高】溶液蒸氣壓的下降導(dǎo)致了溶液沸點的升高。溶液沸點升高的程度只與溶液的濃度有關(guān),難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點升高數(shù)值和溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比,可用公式表示:Tb=Kbm。式中Tb是沸點上升的度數(shù),Kb是溶劑的沸點上升常數(shù),m是溶液的質(zhì)量摩爾濃度。【凝固點】晶體物質(zhì)凝固時的溫度,即該物質(zhì)的液態(tài)和固態(tài)平衡共存時的溫度。凝固點決定于晶體的種類和所受的壓強。在一定壓力下,任何晶體的凝固點和它的熔點相

23、同。而非晶體則無一定的凝固點。【冰點】即水的凝固點。冰點與壓力的大小有關(guān),在101325帕斯卡(1大氣壓)的壓力下,冰點為273.15K。水的冰點隨外壓增大而降低。【凝固點降低】溶液的凝固點2t000099_0142_0低于純?nèi)軇┑哪厅c的性質(zhì)。溶液凝固點降低的程度只與溶液的濃度有關(guān),而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。可用公式表示:Tf=Kfm。式中Tf是凝固點降低的度數(shù),Kf是溶劑的凝固點降低常數(shù),m是溶液的質(zhì)量摩爾濃度?!緷B透壓】當(dāng)溶液與純?nèi)軇ɑ騼煞N濃度不同的溶液)用半透膜隔開時,溶劑分子能通過半透膜從純?nèi)軇┮贿呥M(jìn)入溶液,或從稀溶液一邊進(jìn)入濃溶液,這種現(xiàn)象叫滲透現(xiàn)象。在溶液與純?nèi)軇┙M成的體系中,欲阻止

24、滲透現(xiàn)象發(fā)生,必須增大溶液的壓力,剛剛足以阻止?jié)B透過程進(jìn)行所外加的壓力叫滲透壓。對于非電解質(zhì)稀溶液來說,溶液的滲透壓與溶液的濃度成正比,而與溶質(zhì)的本性無關(guān),滲透壓的計算公式為:=RTC。式中為溶液滲透壓,R為氣體常數(shù),T為絕對溫度,C為溶液的摩爾濃度。【拉烏爾定律】1887年由拉烏爾(Roult)提出。內(nèi)容是:在一定溫度下,稀溶液中溶劑的飽和蒸氣壓等于純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮撼艘匀軇┑哪柗謹(jǐn)?shù)。可用公式表示:pA=p0AxA式中pA代表稀溶液中溶劑的飽和蒸氣壓,p0A代表純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮?,xA代表溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。【亨利定律】1803年由亨利(Henry)指出。內(nèi)容是:在一定溫度下,當(dāng)液面上的

25、一種氣體與溶液中所溶解的該氣體達(dá)到平衡時,氣體的平衡分壓與被溶解的氣體在溶液中的濃度成正比。可用公式表示:p=Kxx 式中p為所溶解的氣體在溶液液面上的平衡分壓,Kx為比例常數(shù),x為溶液中溶解的氣體的摩爾分?jǐn)?shù)。如果氣體在溶液中的濃度以質(zhì)量摩爾濃度(m)或體積摩爾濃度(c)表示,則亨利定律相應(yīng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為:p=Kmmp=KCC應(yīng)注意以上三個式子中KxKmKc。亨利定律適用于稀溶液和氣體分壓不太大,且溶質(zhì)在氣相中和溶液中分子狀態(tài)相同的情況。【摩爾熱容】使1摩爾物質(zhì)溫度升高1度所需要的熱量,是該物質(zhì)的摩爾熱容。摩爾熱容的單位是焦耳每摩爾開爾文,記作焦/摩·開,國際通用符號是J·

26、mol-1·K-1?!緹崃W(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)】化學(xué)熱力學(xué)中,為計算各種物系的熱力學(xué)函數(shù)而規(guī)定的特定狀態(tài),簡稱標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。指在一定溫度下(一般是25(298.15K),純凈物質(zhì)處于101325帕斯卡(1大氣壓)時,若是多組分體系,所指定的組分活度應(yīng)等于1,氣體物質(zhì)的分壓應(yīng)等于101325帕斯卡(1大氣壓)時的狀態(tài)。【標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)】見熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)條。【化學(xué)平衡】可逆反應(yīng)中正、逆反應(yīng)速度相等,在溫度和壓力不變的情況下,反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時間而改態(tài)的狀態(tài)?;瘜W(xué)平衡是動態(tài)平衡,它受溫度、壓力和濃度的影響?!净瘜W(xué)平衡常數(shù)】系在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,生成物濃度的反應(yīng)系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物

27、濃度的反應(yīng)系數(shù)次冪的乘積之比值,這個比值在一定溫度下是個定值。例如對可逆反應(yīng): 用濃度表示的平衡常數(shù)為: 式中A、B、C、D代表平衡體系中各組分的濃度。也可用各組分的摩爾分?jǐn)?shù)計算平衡常數(shù),以Kx表示(X代表組分的摩爾分?jǐn)?shù)): 對于有氣體參加和生成的反應(yīng),也可用各組分的分壓計算平衡常數(shù),以Kp表示: 以上三種平衡常數(shù)可以進(jìn)行如下?lián)Q算: 式中R為氣體常數(shù)、T為絕對溫度、p為體系總壓、n=(g+h)-(a+b)?!纠丈程亓性怼坑址Q平衡移動原理。1887年由法國化學(xué)家勒沙特列(Le chatelier)提出。其內(nèi)容是:如果改變影響平衡的一個條件(如濃

28、度、壓力、溫度等),平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。比如,在溫度、壓力不變的條件下增加反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度,平衡朝正反應(yīng)方向移動;在溫度不變的情況下,對反應(yīng)前后分子數(shù)有變化的氣體反應(yīng),增大壓力,平衡朝分子數(shù)減少的方向移動;在其它條件不變時,升高溫度,平衡就朝吸熱反應(yīng)方向移動。勒沙特列原理在生產(chǎn)上有廣泛的應(yīng)用,利用這一原理選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件,可以提高產(chǎn)率、降低成本?!痉短睾筛Φ葴胤匠獭坑址Q化學(xué)反應(yīng)等溫方程式。由荷蘭物理化學(xué)家范特荷甫(Vant Hoff)提出,假設(shè)有一理想氣體的化學(xué)反應(yīng)是: 此體系的自由能變?yōu)椋?#160;式中P代表該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時體系中各組分的分壓,Kp代表平衡常數(shù);而p代表任意狀態(tài)時反應(yīng)體系中各組分的分壓,Qp不是平衡常數(shù),為區(qū)別起見,稱Qp為“分壓商”。用范特荷甫等溫方程式可以判斷

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