2022年无机化学知识点归纳.docx
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1、第一篇:化学反应原理第一章:气体第一节:抱负气态方程1、气体具有两个基本特性:扩散性和可压缩性;主要表现在:气体没有固定的体积和外形;不同的气体能以任意比例相互匀称的混合;气体是最简洁被压缩的一种集合状态;2、抱负气体方程:PVnRTR 为气体摩尔常数,数值为R=8.314 Jmol1K 13、只有在高温低压条件下气体才能近似看成抱负气体;其次节:气体混合物1、对于抱负气体来说,某组分气体的分压力等于相同温度下该组分气体单独占有与混合气体相同体积时所产生的压力;2、Dlton分压定律:混合气体的总压等于混合气体中各组分气体的分压之和;3、0 =273.15KSTP下压强为 101.325KPa
2、 = 760mmHg = 76cmHg其次章:热化学第一节:热力学术语和基本概念1、 系统与环境之间可能会有物质和能量的传递;按传递情形不同,将系统分为:封闭系统:系统与环境之间只有能量传递没有物质传递;系统质量守恒;放开系统:系统与环境之间既有能量传递以热或功的形式进行又有物质传递;隔离系统:系统与环境之间既没有能量传递也没有物质传递;2、 状态是系统中全部宏观性质的综合表现;描述系统状态的物理量称为状态函数;状态函数的变化量只与始终态有关,与系统状态的变化途径无关;3、 系统中物理性质和化学性质完全相同而与其他部分有明确界面分隔开来的任何匀称部分叫做相;相可以由纯物质或匀称混合物组成,可以
3、是气、液、固等不同的集合状态;4、 化学计量数对于反应物为负,对于生成物为正;5、反应进度 k esain tn 0反应后 - 反应前=化学计量数,单位: mol其次节:热力学第肯定律0、 系统与环境之间由于温度差而引起的能量传递称为热;热能自动的由高温物体传向低温 物体;系统的热能变化量用Q表示;如环境向系统传递能量,系统吸热,就Q0;如系统向环境放热,就QO;系统对环境做功, W0;2、 体积功:由于系统体积变化而与环境交换的功称为体积功;非体积功:体积功以外的全部其他形式的功称为非体积功;3、 热力学能:在不考虑系统整体动能和势能的情形下,系统内全部微观粒子的全部能量之和称为热力学能,又
4、叫内能;4、 气体的标准状态纯抱负气体的标准状态是指其处于标准压力P下的状态,混合气体中某组分气体的标准状态是该组分气体的分压为P且单独存在时的状态;液体(固体)的标准状态纯液体(或固体)的标准状态时指温度为T,压力为 P时的状态;液体溶液中溶剂或溶质的标准状态溶液中溶剂可近似看成纯物质的标准态;在溶液中,溶质的标准态是指压力PP , 质量摩尔浓度 bb ,标准质量摩尔浓度b1molkg 1 ,并表现出无限稀释溶液特性时溶质的(假想)状态;标准质量摩尔浓度近似等于标准物质的量浓度;即bc1molL 15、 物质 B 的标准摩尔生成焓f H m ( B, 相态, T)是指在温度T 下,由参考状态
5、单质生成物质 B(B1 )反应的标准摩尔焓变;6、 参考状态一般指每种物质在所争论的温度T 和标准压力 P时最稳固的状态;个别情形下参考状态单质并不是最稳固的,磷的参考状态是白磷P4 s, 白 ,但白磷不及红磷和黑磷稳固; O2g 、 H2g 、Br2l、I 2 s 、Hgl 和 P4 白磷 是 T=298.15K , P下相应元素的最稳固单质,即其标准摩尔生成焓为零;7、 在任何温度下,参考状态单质的标准摩尔生成焓均为零;8、 物质 B 的标准摩尔燃烧焓c H m ( B,相态, T)是指在温度T 下,物质 BB1 完全氧化成相同温度下指定产物时的反应的标准摩尔焓变;第四节: Hess 定律
6、1、 Hess 定律:化学反应不管是一步或分几步完成,其总反应所放出或吸取的热总是相等的;其实质是化学反应的焓变只与始态和终态有关,而与途径无关;2、 焓变基本特点:某反应的r H m (正)与其逆反应的r H m (逆)数值相等,符号相反;即r H m (正) =-r H m (逆);始态和终态确定之后,一步反应的r H m 等于多步反应的焓变之和;3、 多个化学反应计量式相加 或相减 ,所得化学反应计量式的r H m ( T)等于原各计量式的r H m ( T)之和(或之差) ;第五节:反应热的求算1、 在定温定压过程中, 反应的标准摩尔焓变等于产物的标准摩尔生成焓之和减去反应物的标准摩尔
7、生成焓之和;r H m =f H m (总生成物) -f H m (总反应物) 假如有参考状态单质,就其标准摩尔生成焓为零2、 在定温定压过程中, 反应的标准摩尔焓变等于反应物的标准摩尔燃烧焓之和减去产物的标准摩尔燃烧焓之和;r H m =c H m (总反应物) -c H m (总生成物) 参考状态单质只适用于标准摩尔生成焓,其标准摩尔燃烧焓不为零第三章:化学动力学基础第一节:反应速率其次节:浓度对反应速率的影响速率方程1、 对化学反应 aAbByYzZ来说,反应速率 r 与反应物浓度的定量关系为:1rkcACB ,该方程称为化学反应速率定律或化学反应速率方程,式中 k 称为反应速率系数,表
8、示化学反应速率相对大小;cA ,cB 分别为反应物 A 和 B的浓度,单位为molL;1,分别称为 A, B 的反应级数;称为总反应级数;反应级数可以是零、正整 数、分数,也可以是负数;零级反应得反应物浓度不影响反应速率;(反应级数不同会11导致 k 单位的不同; 对于零级反应, k 的单位为molL 1 s1 ,一级反应 k 的单位为 s,二级反应 k 的单位为mol 1 Ls,三级反应 k 的单位为mol2 L2s)2、 由试验测定反应速率方程的最简洁方法初始速率法;在肯定条件下,反应开头时的瞬时速率为初始速率,由于反应刚刚开头,逆反应和其他副反应的干扰小, 能较真实的反映出反应物浓度对反
9、应速率的影响详细操作是将反应物按不同组成配置成一系列混合物;对某一系列不同组成的混合物来说,先只转变一种反应物 A 的浓度;保持其他反应物浓度不变;在某一温度下反应开头进行时,记录在肯定时间间隔内 A 的浓度变化,作出 cAt 图,确定 t=0 是的瞬时速率;也可以掌握反应条件,是反应时间间隔足够短,这时可以把平均速率作为瞬时速率;3、对于一级反应,其浓度与时间关系的通式为:ct AktEa第三节:温度对反应速率的影响Arrhenius方程c0 A1、 速率系数与温度关系方程:kk0 eRTa, k =Ea,k0 -bRTk2Ea111c , Ea 试验活化能, 单位为 KJmol;k0 为指
10、前参量又称频k1RTT1T2率因子;度无关;k0 与 k 具有相同的量纲;Ea 与 k0 是两个体会参量,温度变化不大时视为与温2、 对 Arrhenius方程的进一步分析:在室温下,Ea 每增加 4 KJmol1 ,将使 k 值降低 80%;在室温相同或相近的情形下,活化能Ea 大的反应,其速率系数k 就小,反应速率较小;Ea 小的反应 k 较大,反应速率较大;对同一反应来说,温度上升反应速率系数k 增大,一般每上升10, k 值将增大 2 10 倍;对同一反应来说,上升肯定温度,在高温区,k 值增大倍数小;在低温区k 值增大倍数大;因此,对一些在较低温度下进行的反应,上升温度更有利于反应速
11、率的提高;对于不同的反应,上升相同温度,Ea 大的反应 k 值增大倍数大;Ea 小的反应 k 值增大倍数小;即上升温度对进行的慢的反应将起到更明显的加速作用;第四节:反应速率理论与反应机理简介1、r H m = Ea (正) - Ea (负)2、由一般分子转化为活化分子所需要的能量叫做活化能第五节:催化剂与催化作用1、 催化剂是指存在少量就能显著加速反应而本身最终并无损耗的物质;催化剂加快反应速率的作用被称为催化作用;2、 催化剂的特点:催化剂只对热力学可能发生的反应起催化作用,热力学上不行能发生的反应,催化剂对它不起作用;催化剂只转变反应途径(又称反应机理),不能转变反应的始态和终态,它同时
12、加快了正逆反应速率,缩短了达到平稳所用的时间,并不能转变平稳状态;催化剂有挑选性,不同的反应常采纳不同的催化剂,即每个反应有它特有的催化剂;同种反应假如能生成多种不同的产物时,选用不同的催化剂会有利于不同种产物的生 成;每种催化剂只有在特定条件下才能表达出它的活性,否就将失去活性或发生催化剂中毒;第四章:化学平稳熵和 Gibbs 函数第一节:标准平稳常数1、平稳的组成与达成平稳的途径无关,在条件肯定时,平稳的组成不随时间而变化;平稳状态是可逆反应所能达到的最大限度;平稳组成取决于开头时的系统组成;2、对可逆反应aA gbB aqcC sxX gyY aqzZ l来说,其标准平稳常数Kp xp
13、Axypc Ycabpc Bc3、两个或多个化学计量式相加(或相减)后得到的化学计量式的标准平稳常数等于原各个化学计量式的化学平稳常数的积(或商),这称为多重平稳原理;其次节:标准平稳常数的应用1、反应进度也常用平稳转化率来表示;反应物A 的平稳转化率A 表达式为n0 AAn0neq A A2、J 表示反应商;如 J K,就反应逆向进行; 第三节:化学平稳的移动1、浓度对化学平稳的影响:浓度虽然可以使化学平稳发生移动,但并不能转变化学平稳常数的数值,由于在肯定温度下,K值肯定;当反应物浓度增加或产物浓度削减时,平稳正向移动;当反应物浓度削减或产物浓度增加时,平稳逆向移动;2、压力对化学平稳的影
14、响:综合考虑各反应物和产物分压是否转变及反应前后气体分子数是否转变;3、温度对化学平稳都影响:温度变化引起标准平稳常数的转变,从而使化学平稳移动;温度对标准平稳常数的影响用van t Hoff方程描述;第四节:自发变化和熵1、自发变化的基本特点: K 2K 1r H m11RT1T2在没有外界作用或干扰的情形下,系统自身发生的变化称为自发变化;有的自发变化开头时需要引发,一旦开头,自发变化将始终进行达到平稳,或者说自发变化的最大限度是系统的平稳状态;自发变化不受时间约束,与反应速率无关;自发变化必定有肯定的方向性,其逆过程是非自发变化;两者都不能违反能量守恒定律 ;非自发变化和自发变化都是可能
15、进行的;但是只有自发变化能自动发生,而非自发变化必需借助肯定方式的外部作用才能发生;没有外部作用非自发变化将不能连续进行;2、在反应过程中,系统有趋向于最低能量状态的倾向,常称其为能量最低原理;相变化也具有这种倾向;3、 系统有趋向于最大纷乱度的倾向,系统纷乱度的增加有利于反应的自发进行;4、 纯物质完整有序晶体在0K 时熵值为零;Sm H, aq,298.15K0 .5、 熵与物质集合状态有关;同一种物质气态熵值最大,液态次之,固态熵值最小;有相像分子结构且相对分子质量又相近的物质,其Sm 值相近;分子结构相近而相对分子质量不同的物质,其标准摩尔熵值随分子质量增大而增大;物质的相对分子质量相
16、近时,分子构型越复杂,其标准摩尔熵值越大;6、反应的标准摩尔熵变等于各生成物的标准摩尔熵值之和减去各反应物的标准摩尔熵值之和7、在任何自发过程中,系统和环境的熵变化总和是增加的;即:SzongSxitongShuanjing0Szong Szong Szong0自发变化0非自发变化0平稳状态H8、 ShuanjingT第五节: Gibbs 函数1、 Gibbs 函数被定义为: GHTS , G 被称为 Gibbs 自由能;2、 在不做体积功和定温定压条件下,在任何自发变化中系统的Gibbs 函数是削减的,由GHT S 得当H 0 时反应能正向进行;当H 0,S 0 时反应在高温下能正向进行;当
17、H 0,S 0,S 0 时反应不能正向进行;3、 当 HT S,G0 时的 T 在吸热熵增反应中是反应能正向进行的最低温度;在放热熵减反应中是反应能正向进行的最高温度;因此这个温度就是反应是否能够正向进行的转变温度;4、 物质 B 的标准摩尔生成 Gibbs 函数f Gm ( B,相态, T)是指在温度T 下由参考状态单质生成物质 B(且 B1 时)的标准摩尔 Gibbs 函数变;5、f Gm 40 KJmol1时反应大多逆向进行; -40 KJ1molf Gm 40 KJmol1时要用r Gm 来判定反应方向;6、 Van t Hoff方程: KTr H m T RTr Sm Ta RKT1
18、KT2r H m298K11RT1T2第一节:酸碱质子理论第五章:酸碱平稳1、酸碱质子理论:凡是能释放出质子的任何含氢原子的分子或离子都是酸;任何能与质子结合的分子或离子都是碱;简言之酸是质子赐予体,碱是质子接受体;2、质子理论强调酸和碱之间的相互依靠关系;酸给出质子后生成相应的碱,而碱结合质子后生成相应的酸;酸与碱之间的这种依靠关系称为共轭关系,相应的一对酸和碱称为共轭酸碱对;酸给出质子后生成的碱为这种酸的共轭碱,碱得到质子后所生成的酸称为这种碱的共轭酸;3、 酸碱解离反应是质子转移的反应; 在水溶液中酸碱的电离时质子转移反应; 盐类水解反应实际上也是离子酸碱的质子转移反应;4、 既能给出质
19、子又能接受质子的物质称为两性物质;5、 酸碱的强度第一取决于其本身的性质, 其次与溶剂的性质等有关;酸和碱的强度是指酸给出质子和碱接受质子才能的强弱;给出质子才能强的酸是强酸,接受质子才能强的碱是强碱;反之,就是弱酸和弱碱;6、 溶剂的碱性越强溶质表现出来的酸性就越强,溶剂的酸性越强溶质表现出来的碱性就越强;其次节:水的电离平稳和溶液的PH1、 对反应H 2 O lHaqOHaq, K wc Hc OH, K w 被称为水的离子积常数; 25时, K w1.010;14第三节:弱酸、弱碱解离平稳1、酸的水溶液中存在质子转移反应:HA aqH 2O lH 3OaqAaq,其标准平稳常数 KK a
20、 HAc H 3Occ A c HAcc简写为K a HAc H 3Oc Ac HA, K aHA 称为弱酸 HA的解离常数,弱酸解离常数的数值说明白酸的相对强弱;解离常数越大酸性越强,给出质子才能越强;响但变化不大;K a 值受温度影2、在一元弱碱的水溶液中存在反应:B aqH 2O lBHaqOHaq ,K b Bc BHc OHc B, K bB 称为一元弱碱B 的解离常数;3、解离度的定义为解离的分子数与总分子数的比值,即c HA100%, 解离度越c0 HA大 K a 越大, PH越小;解离度与解离常数关系为第四节:缓冲溶液K a HAc;对碱同样适用;1、 同离子效应:在弱酸或弱碱
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