工程化學(xué)基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)-課件

工程化學(xué)基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)工程化學(xué)基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí)第

一

章

化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控與應(yīng)用1.系統(tǒng)和環(huán)境

敞開體系、封閉體系、孤立體系2.狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)

狀態(tài)函數(shù)的特點3.

熱和功（Q和W)熱和功不是狀態(tài)函數(shù)4.熱力學(xué)能，內(nèi)能U,是狀態(tài)函數(shù)一、基本概念：第一章化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控與應(yīng)用1.系統(tǒng)和環(huán)境一、基本概念25.熱力學(xué)第一定律ΔU=Q+W6.反應(yīng)熱（或者熱效應(yīng)）恒容過程反應(yīng)熱QV，QV

=ΔU恒壓過程反應(yīng)熱Qp,

QP=ΔH對氣體：

Qp=QV+ΔnRT7.焓和焓變（H和ΔH)，KJ·mol-1蓋斯定律,標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,

參考態(tài)元素,熱力學(xué)對標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的定義5.熱力學(xué)第一定律38.鍵能9.自發(fā)過程和自發(fā)過程的特點10.熵和熵變（J·K-1·mol-1）

熱力學(xué)第三定律，絕對熵，標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵,

熱力學(xué)第二定律11.吉布斯自由能和吉布斯自由能變

（G,ΔG）（KJ·mol-1）標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能G=H-TSΔG=ΔH-TΔS

ΔG>0;ΔG=0;ΔG<08.鍵能412.化學(xué)平衡可逆反應(yīng)；化學(xué)平衡狀態(tài)；氣體分壓定律；標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)；多重平衡規(guī)則；平衡轉(zhuǎn)化率；化學(xué)平衡的移動；影響化學(xué)平衡的因素（濃度，溫度，壓力，催化劑）13.酸堿平衡：Kwy,PH,POH,酸堿質(zhì)子理論中酸堿的定義解離常數(shù)，稀釋定律，同離子效應(yīng)14.沉淀溶解平衡溶度積Kspy,溶度積和溶解度的關(guān)系，溶度積規(guī)則12.化學(xué)平衡515.配位平衡配合物的組成，中心離子（或原子，或中心體，形成體），配位體，配位數(shù)，內(nèi)界，外界，配合物的命名。Ky(穩(wěn))和Ky(不穩(wěn))16.化學(xué)反應(yīng)速率v=1/B·ΔcB/Δt

基元反應(yīng)，質(zhì)量作用定律，復(fù)合反應(yīng)速率常數(shù)，反應(yīng)級數(shù)，影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，阿倫尼烏斯公式17.反應(yīng)速率理論和活化能

碰撞理論、過渡狀態(tài)理論15.配位平衡6二、相關(guān)計算：熱力學(xué)第一定律恒容過程反應(yīng)熱ΔU=Q+W=QV恒壓過程反應(yīng)熱---焓變

a.QP=ΔU+pΔV=ΔHb.蓋斯定律：ΔrH=∑i△rHic.反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算298K,ΔrHm=∑viΔfHm(生成物)-

∑viΔfHm(反應(yīng)物)

任一溫度，ΔrHm(T)

≈ΔrHm(298.15K)二、相關(guān)計算：熱力學(xué)第一定律298K,ΔrHm=7熵變

298.15K時，參考態(tài)元素的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵不等于零。298.15K時,ΔrSm=∑viSm,生成物-∑viSm,反應(yīng)物任一溫度，ΔrSm(T)

≈ΔrSm(298.15K)熵變298.15K時,ΔrSm=∑viSm,生成物-8

b.標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，任一溫度T，

ΔrGm(T)

=ΔrHm(T)-TΔrSm(T)吉布斯自由能ΔrGm=∑viΔfGm(生成物）-∑viΔfGm(反應(yīng)物）

a.標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，298.15K時，ΔrHm(298.15K)ΔrSm(298.15K)≈≈c.非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，任一溫度T，ΔrGm

(T)

=ΔrGm(T)+RTInJΔrGm

(T)<0,自發(fā)反應(yīng)ΔrGm

(T)>0,非自發(fā)反應(yīng)ΔrGm

(T)=0,平衡狀態(tài)

d.轉(zhuǎn)化溫度，T=ΔrHm/ΔrSmb.標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，任一溫度T，吉布斯自由能ΔrGm9對于平衡：aA+bBgG+dDK

=用濃度表示K

=用壓力表示K

無量綱

化學(xué)平衡a.與反應(yīng)方程式寫法有關(guān)；b.固體或純液體不表示在方程式中；

c.適用于一切平衡系統(tǒng)。

對于平衡：aA+bBgG+dDK=10分壓定律P

=ΣBpB（1）pB=P·nB/n

=P.xB

=P.VB%（2）pB=P·VB/V多重平衡規(guī)則：若:反應(yīng)1==反應(yīng)2+反應(yīng)3K1=K2.K3則：分壓定律P=ΣBpB（1）pB=P·nB/n11平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率：是指某反應(yīng)物中已消耗部分占該反應(yīng)物初始用量的百分?jǐn)?shù)。該反應(yīng)物已消耗量該反應(yīng)物初始用量某指定反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=╳100%標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變與平衡常數(shù)ΔrGm(T)=-RTlnKlnK=-ΔrGm(T)/RT平衡轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率：是指某反應(yīng)物中已消耗部分占該反應(yīng)物初始用量12ΔrGm(T)=-RTlnK

+RTlnJ當(dāng)J<K

ΔrG

<0反應(yīng)正向自發(fā)；當(dāng)J=K

ΔrG

=0處于平衡狀態(tài)；當(dāng)J>K

ΔrG

>0反應(yīng)正向非自發(fā)判斷反應(yīng)方向的方法ΔrGm(T)=-RTlnK+RTlnJ當(dāng)J<K13(1)濃度對平衡的影響（此時溫度不變，因而K為定值）

改變反應(yīng)系統(tǒng)中某物質(zhì)的濃度后，若：J<K

平衡向右移動(正方向自發(fā))J>K

平衡向左移動(逆方向自發(fā))J=K

平衡不移動化學(xué)平衡的移動(1)濃度對平衡的影響（此時溫度不變，因而K為定值）改14

總壓的改變將同等程度地改變各組分氣體的分壓力，因此平衡移動的方向?qū)Q定于各組份氣體計量數(shù)的代數(shù)和?？倝毫υ黾訒r:

n

<0

的反應(yīng)，平衡右移；

n

>0

的反應(yīng)，平衡左移；

n

=0

的反應(yīng)，平衡不受的影響。(2)壓力對平衡的影響n:生成氣體總分子數(shù)-反應(yīng)氣體化學(xué)總分子數(shù)總壓的改變將同等程度地改變各組分總壓力增加時:(2)15(3)溫度對化學(xué)平衡的影響(3)溫度對化學(xué)平衡的影響16勒夏特列(LeChatelier)原理

假如改變平衡系統(tǒng)的條件（如濃度、溫的方向移動。度、壓力）之一，平衡就將向減弱這個改變勒夏特列(LeChatelier)原理假如改變平衡17一元弱電解質(zhì)的解離平衡HAcH+(aq)+Ac－(aq)NH3·H2ONH4＋＋OH－解離常數(shù)表達式分別為：一元弱電解質(zhì)的解離平衡HAcH+(aq)+A一元弱酸的解離平衡HAH++A－初始濃度/mol·L-1

c00平衡濃度/mol·L-1

c－x

x

x(1)

當(dāng)c/Ka

>500,c>>c(H+)，近似看做c-xc,c(H+)=c(A－)解離度()一元弱酸的解離平衡19一元弱堿的解離平衡BOHB+

+

OH-初始濃度/mol·L-1

c00平衡濃度/mol·L-1

c－x

x

x(1)

當(dāng)c/Kb

>500,c>>C(OH-)，近似看做c-xc,c(OH-)=c(B+)一元弱堿的解離平衡20多元弱酸的解離多元弱酸的解離是分步進行的，一般Ka1

>>Ka2

>>

Ka3

>>。溶液中的H+主要來自于弱酸的第一步解離，計算

c(H+)或pH時可只考慮第一步解離。對于二元弱酸，當(dāng)Ka1

>>Ka2時，

c(酸根離子)≈Ka2

，而與弱酸的初始濃度無關(guān)。對于二元弱酸，若

c(弱酸)一定時，c(酸根離子)與c2(H+)成反比。c(H+)2c(A2-)多元弱酸的解離多元弱酸的解離是分步進行的，一般Ka1>>21⒈弱酸—弱酸鹽：初始濃度c0(HA),c0(A－)代替c(HA),c(A－)緩沖溶液pH值的計算平衡濃度例HAc－NaAc，H2CO3—NaHCO32.弱堿—

弱堿鹽

NH3·H2O—NH4Cl同離子效應(yīng)（相關(guān)計算）⒈弱酸—弱酸鹽：初始濃度c0(HA),c0(A－)代替c22溶度積平衡：MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)溶度積常數(shù)Ksp,MmAn

=[c(Mn+)/c]m·[c(Am-)/c]n溶度積和溶解度MmAn：溶解度smol.L-1c(Mn+)=msmol.L-1c(Am-)=nsmol.L-1Ksp,MmAn

=

[c(Mn+)/c]m·[c(Am-)/c]n

=(ms)m·(ns)n

溶度積平衡：MmAn(s)mMn+(aq)23溶度積規(guī)則MmAn(s)mMn+(aq)+nAm-(aq)離子積Qc為：[c(Mn+)/c]m·[c(Am-)/c]nQc

<Ksp

溶液未飽和，無沉淀析出；Qc=Ksp

溶液飽和，無沉淀；Qc

>Ksp

溶液過飽和，有沉淀析出。同離子效應(yīng)因加入與難溶強電解質(zhì)含有相同離子的易溶強電解質(zhì)，使難溶強電解質(zhì)的溶解度降低的現(xiàn)象也稱為同離子效應(yīng)。溶度積規(guī)則同離子效應(yīng)因加入與難溶強電解質(zhì)24沉淀的轉(zhuǎn)化把一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程，稱為沉淀的轉(zhuǎn)化。沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)的進行程度，可以利用反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)來衡量。沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)越大，沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)就越容易進行。若沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)太小，沉淀轉(zhuǎn)化反應(yīng)將是非常困難，甚至是不可能的。

若離子濃度小于1.0×10-5mol·kg-1則可認(rèn)為這種離子已沉淀完全了。沉淀完全沉淀的轉(zhuǎn)化把一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程，稱為沉淀的轉(zhuǎn)化。有關(guān)沉淀溶解平衡的計算1.已知難溶物飽和溶液中離子的濃度，求溶度積Ksp。2.已知難溶物的Ksp,求飽和溶液中的各離子的濃度。3.已知沉淀的溶解度，求Ksp。4.已知沉淀的Ksp,求沉淀的溶解度。5.已知溶液中離子的濃度，判斷是否有沉淀生成。6.同離子效應(yīng)，求沉淀的溶解度。

Ag2CrO4在0.010mol·L-1K2CrO4

溶液中的溶解度。7.沉淀的轉(zhuǎn)化。有關(guān)沉淀溶解平衡的計算26配位平衡

配合物的解離如同強電解質(zhì):

[Cu(NH3)4]SO4→[Cu(NH3)4]2++SO42-配離子的解離如同弱電解質(zhì)(分步解離):Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+配位平衡配合物的解離如同強電解質(zhì): [C27Ky(穩(wěn)，[Cu(NH3)4]2+)yyyKy(穩(wěn))稱配離子的穩(wěn)定常數(shù)，表示配離子的穩(wěn)定性。Ky(不穩(wěn),[Cu(NH3)4]2+)yyyyK(穩(wěn)）=yK(不穩(wěn))1Ky(穩(wěn)，[Cu(NH3)4]2+)yyyKy(穩(wěn))稱配離子28

化學(xué)反應(yīng)速率定義：以濃度為基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)速率其單位為：molL-1s-1。平均速率瞬時速率化學(xué)反應(yīng)速率定義：以濃度為基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)速率其單位為：m29aA+bB→gG+dDυ=kca(A)·cb(B)質(zhì)量作用定律對于非基元反應(yīng)υ=kcx(A)·cy(B)反應(yīng)速率方程式對于基元反應(yīng)式中：k

稱反應(yīng)速率常數(shù)。k值與反應(yīng)物濃度無關(guān)；受溫度、催化劑影響。反應(yīng)級數(shù):(a+b)或(x+y)，有整數(shù)、零或分?jǐn)?shù)，是由實驗確定的數(shù)字。n級反應(yīng)k的單位是：(molL-1)(1-n)s-1aA+bB→gG+dDυ=kca(A)·cb(B)質(zhì)量作用定30復(fù)合反應(yīng)：

慢！

快！控制步驟的速率方程式：

全部基元反應(yīng)的加和應(yīng)為化學(xué)計量反應(yīng)方程式

由反應(yīng)機理得出的速率方程應(yīng)與實驗所得一致復(fù)合反應(yīng)：慢！快！控制步驟的速率方程式：全部基31阿侖尼烏斯公式:計算Ea、k1或k2。阿侖尼烏斯公式:計算Ea、k1或k2。32第三章物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)

及其鍵合第三章物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)

及其鍵合波函數(shù)是用以描述核外電子運動狀態(tài)的函數(shù)，通常把它稱為“原子軌道”。概率密度:電子在核外某處單位微體積內(nèi)出現(xiàn)的概率。

2

可以表示電子在空間某處出現(xiàn)的概率密度。核外電子運動的特殊性物質(zhì)波,概率波。波函數(shù)是用以描述核外電子運動狀態(tài)的函數(shù)，通常把它稱為“原34四個量子數(shù)核外電子運動的狀態(tài)可以用四個量子數(shù)來描述。主量子數(shù)n角量子數(shù)l磁量子數(shù)m自旋量子數(shù)

msn，l和m三個量子數(shù)確定電子在空間運動的軌道，稱為原子軌道。自旋量子數(shù)

ms規(guī)定電子自旋運動狀態(tài)。四個量子數(shù)核外電子運動的狀態(tài)可以用四個量子數(shù)來描述。主量子數(shù)35s、p、d原子軌道的角度分布圖s、p、d原子軌道的角度分布圖36s、p、d電子云的角度分布圖s、p、d電子云的角度分布圖37基態(tài)原子中電子的分布原則1.能量最低原理2.泡利不相容原理3.洪特規(guī)則洪特規(guī)則的特例

基態(tài)原子中電子的分布原則1.能量最低原理2.泡利不相容原理338元素性質(zhì)的周期性1原子半徑2

離子半徑3元素的電離能、電子親和能、電負(fù)性4元素的金屬和非金屬性元素性質(zhì)的周期性1原子半徑2離子半徑3元素的電離能、電39共價鍵共價鍵的特征:飽和性、方向性①電子配對原理。自旋方向相反的未成對電子互相配對可以形成共價鍵；②原子軌道最大重疊原理。形成共價鍵時原子軌道總是盡可能地達到最大限度的重疊使體系能量最低。

③對稱性匹配原理：原子軌道的重疊，必須發(fā)生于角度分布圖中正負(fù)號相同的軌道之間。A:價鍵理論：共價鍵共價鍵的特征:飽和性、方向性①電子配對原理。自旋方向相40B.雜化軌道理論共價鍵類型σ鍵s-s頭對頭;s-p頭對頭;px-px頭對頭π鍵p-p肩并肩

多重鍵中，