工程化學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)PPT課件

1、.,1,工程化學(xué)基礎(chǔ)期末復(fù)習(xí),.,2,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：,.,3,5. 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 U=Q+W 6. 反應(yīng)熱（或者熱效應(yīng)） 恒容過程反應(yīng)熱 QV，QV =U 恒壓過程反應(yīng)熱 Qp, QP =H 對氣體： Qp= QV+nRT 7. 焓和焓變（H和H)， 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,.,4,8.鍵能 9.自發(fā)過程和自

2、發(fā)過程的特點 10. 熵和熵變（JK-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, G）（KJ mol-1） 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能 G= H-TS G= H-T S G0; G=0; G0,.,5,12.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

3、解度的關(guān)系，溶度積規(guī)則,.,6,15.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 cB/ t 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,.,7,二、相關(guān)計算：,熱力學(xué)第一定律 恒容過程反應(yīng)熱 U=Q+W=QV 恒壓過程反應(yīng)熱 -焓變 a. QP= U+pV= H b. 蓋斯定律：rH=irHi c. 反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算,298K, rHm= vi fHm(生成物

4、)- vi fHm(反應(yīng)物),任一溫度， rHm(T) rHm(298.15K),.,8,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,rSm= viSm,生成物- viSm,反應(yīng)物,任一溫度， rSm(T) rSm(298.15K),.,9,b. 標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，任一溫度T， rGm(T) = rHm(T) - T rSm(T),吉布斯自由能,c.非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，任一溫度T， rGm (T) = rGm(T) +RT InJ,rGm (T) 0, 非自發(fā)反應(yīng) rGm (T) = 0, 平衡狀態(tài),d. 轉(zhuǎn)化溫度，T = rHm /rSm,.,10,K 無量綱,化學(xué)平衡,a.

5、 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)。,.,11,分壓定律,P =B pB,多重平衡規(guī)則： 若: 反應(yīng)1=反應(yīng)2+反應(yīng)3,.,12,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)。,標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變與平衡常數(shù),lnK = -rGm(T) /RT,.,13,rGm(T) = -RTlnK +RTlnJ,當(dāng) JK rG 0 反應(yīng)正向非自發(fā),判斷反應(yīng)方向的方法,.,14,(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

6、向自發(fā)),化學(xué)平衡的移動,.,15,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)?決定于各組份氣體計量數(shù)的代數(shù)和。,總壓力增加時: 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),.,16,(3) 溫度對化學(xué)平衡的影響,.,17,勒夏特列(Le Chatelier)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,.,18,一元弱電解質(zhì)的解離平衡,HAc H+(aq)+Ac(aq) NH3H2O NH4OH 解離常數(shù)表達(dá)式分別為：,.,19

7、,一元弱酸的解離平衡,HA H+ + A 初始濃度/molL-1 c 0 0 平衡濃度/molL-1 cx x x (1) 當(dāng)c/Ka 500, cc(H+)，近似看做c-x c, c(H+) = c(A),解離度(),.,20,一元弱堿的解離平衡,BOH B+ + OH- 初始濃度/molL-1 c 0 0 平衡濃度/molL-1 cx x x (1) 當(dāng)c/Kb 500, cC(OH-)，近似看做c-x c, c(OH-) = c(B+),.,21,多元弱酸的解離,多元弱酸的解離是分步進(jìn)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

8、 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-),.,22, 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,例HAcNaAc，H2CO3NaHCO3,2. 弱堿 弱堿鹽,NH3H2ONH4Cl,同離子效應(yīng)（相關(guān)計算）,.,23,溶度積,平衡： MmAn(s) mMn+(aq) + nAm-(aq) 溶度積常數(shù) Ksp,MmAn =c(Mn+)/cmc(Am-)/cn,溶度積和溶解

9、度,MmAn ：溶解度s mol.L-1 c(Mn+)=ms mol.L-1 c(Am-)=ns mol.L-1 Ksp,MmAn = c(Mn+)/cmc(Am-)/cn =(ms)m(ns)n,.,24,溶度積規(guī)則,MmAn(s) mMn+(aq) + nAm-(aq) 離子積Qc為：c(Mn+)/cmc(Am-)/cn 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(qiáng)電解質(zhì)含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，使難溶強(qiáng)電解質(zhì)的溶解度降低的現(xiàn)象也稱為同離子效應(yīng)。,.,25,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(jìn)行程度，可以利用反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常

10、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(jìn)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1.010-5molkg-1則可認(rèn)為這種離子已沉淀完全了。,沉淀完全,.,26,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0.010molL-1 K2CrO4 溶液

11、中的溶解度。 7.沉淀的轉(zhuǎn)化。,.,27,配位平衡,配合物的解離如同強(qiáng)電解質(zhì): Cu(NH3)4SO4Cu(NH3)42+SO42-,配離子的解離如同弱電解質(zhì)(分步解離):,.,28,Ky(穩(wěn))稱配離子的穩(wěn)定常數(shù)， 表示配離子的穩(wěn)定性。,.,29,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,.,30,aA+bBgG+dD,=kca(A)cb(B),質(zhì)量作用定律,對于非基元反應(yīng),=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)，

12、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-1,.,31,復(fù)合反應(yīng)：,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(jī)理得出的速率方程應(yīng)與實驗所得一致,.,32,阿侖尼烏斯公式:,計算Ea、k1或k2。,.,33,第三章 物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)及其鍵合,.,34,波函數(shù) 是用以描述核外電子運(yùn)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(yùn)動的特殊性,物質(zhì)波, 概率波。,.,35,四個量子數(shù),核外電子運(yùn)動的狀態(tài)可以用四個量子數(shù)來描述。,

13、主量子數(shù) n 角量子數(shù) l 磁量子數(shù) m 自旋量子數(shù) ms,n，l和m三個量子數(shù)確定電子在空間運(yùn)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(yùn)動狀態(tài)。,.,36,s、p、d原子軌道的角度分布圖,.,37,s、p、d電子云的角度分布圖,.,38,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,.,39,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,.,40,共價鍵,共價鍵的特征:飽和性、方向性,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；,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(dá)到最大限度的重疊使體系能量最低。,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：,.,41,B. 雜化軌道理論,共價鍵類型,鍵 s-s頭對頭; s-p頭對頭; px-px頭對頭 鍵 p-p肩并肩,多重鍵中，必有一鍵，其余為鍵。,1.sp雜化形成的分子是直線形的：,2. sp2雜化形成的分子是正三角形的：,3.sp3雜化形成的分子是正四面體形的,4.不等性sp3雜化 H2O分子“V字型”,.,42,分子間力和氫鍵,1.分子的