无机化学知识点摘要大连理工大学第五版 .pdf

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1、第一章 气体1、气体具有两个基本特性：扩散性和可压缩性。主要表现在：(1)气体没有固定的体积和形状。(2)不同的气体能以任意比例相互均匀地混合。(3)气体是最容易被压缩的一种聚集状态。气体的密度比液体和固体的密度小很多。2、理想气态方程：pV=nRT，其中 p、V、T 分别为一定量气体的体积、压力和热力学温度。R 为摩尔气体常数。在国际单位制中，p 以 Pa、V 以 m3、T 以 K 为单位，则R=8.314J mol-1 K-1。3、理想气体是一种假想的模型，它忽略了气体本身的体积和分子之间的相互作用。对于真实气体，只有在低压高温下，分子间作用力比较小，分子间平均距离比较大，分子自身的体积与

2、气体体积相比，完全微不足道，才能把它近似地看成理想气体。4、理想气体混合物：当两种或两种以上的气体在同一容器中混合时，相互间不发生化学反应，分子本身的体积和它们相互间的作用力都可以忽略不计，这就是理想气体混合物。其中每一种气体都称为该混合气体的组分气体。5、混合气体中某组分气体对器壁所施加的压力叫做该组分气体的分压。对于理想气体来说，某组分气体的分压力等于在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。6、Dalton 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。7、Amage 分体积定律：混合气体中组分B 的分体积 VB是该组分单独存在并具有与混合气体相同温度

3、和压力时占有的体积。8、气体分子动理论的基本要点：(1)气体是由分子组成的，分子是很小的粒子，彼此间的距离比分子的直径大许多，分子体积与气体体积相比可以略而不计。(2)气体分子以不同的速度在各个方向上处于永恒地无规则运动之中。(3)除了在相互碰撞时，气体分子间相互作用是很弱的，甚至是可以忽略的。(4)气体分子相互碰撞或对器壁的碰撞都是弹性碰撞。碰撞时总动能保持不变，没有能量损失。(5)分子的平均动能与热力学温度成正比。9、气体的压力是由气体分子对器壁的弹性碰撞而产生的，是“分子群”对器壁碰撞作用的统计平均的结果。压力与气体分子每次对器壁的碰撞力和碰撞速度成正比。每次的碰撞力等于分子的质量与分子

4、运动速度的乘积。碰撞速度与单位体积内的分子数和分子的运动速度成正比;分子数越多，分子运动得越快，其碰撞器壁的速度就越大。即气体的压力是由单位体积中分子的数量、分子的质量和分子的运动速度所决定的。10、分子的平均动能与热力学温度成正比。气体分子的平均动能越大，系统的温度越高。和压力一样，物体的温度也是大量分子(“分子群”)集体运动产生的总效应，含有统计平均的意义。对单个分子而言，温度是没有意义的。11、在一定温度下，每种气体的分子速度分布是一定的。除了少数分子的速度很大或很小以外，多数分子的速度都接近于方均根速度Vrms。当温度升高时，速度分布曲线变得更宽了，方均根速度增大，高于这一速度的分子数

5、增加得更多。第二章 热化学一、热力学术语和基本概念名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 41 页 -1、系统和环境(1)系统：系统就是被研究的对象，是人们将其作为研究对象的那部分物质世界，即被研究的物质和它们所占有的空间。(2)环境：环境是指系统边界以外与之相关的物质世界。(3)按环境之间有物质和能量的传递情况的不同，可以将系统分为：封闭系统：系统与环境之间通过边界只有能量的传递，而没有物质的传递。系统的质量是守恒的。敞开系统：系统与环境之间通过边界既有物质的传递，也能以热和功的形式传递能量。隔离系统：系统与环境之间没有任何相互作用，既没有物质通过边界，也没有与环境进行

6、能量交换。2、状态和状态函数状态是系统中所有宏观性质的综合表现。热力学系统是由大量微观粒子组成的集合体，其宏观性质有压力、温度、密度、黏度、物质的量等。我们把这些描述系统状态的物理量称为状态函数。在一定的条件下，系统的性质不再随时间而变化，其状态就是确定的，此时状态函数有确定值。当系统状态发生变化时，状态函数的变化量与系统状态变化的途径无关。3、过程和途径(1)当系统的状态确定之后，系统的性质不再随时间变化而改变。可是当系统的某些性质发生改变时，这种改变称为过程。系统由始态到终态所经历的过程总和被称为途径。(2)定温过程：始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度，这种过程叫定温过程。定温

7、变化与定温过程不同，它只强调始态和终态的温度的相同，而对过程中的温度不作任何要求。(3)定压过程：始态、终态的压力相等，并且过程中始终保持这个压力。定压变化与定压过程不同，它只强调始态与终态的压力相同，而对过程中的压力不作任何要求。(4)定容过程：系统的始态与终态容积相同，过程中始终保持同样的容积。(5)循环过程：系统由始态出发，经过一系列变化，又回到原来状态，这种始态和终态相同的变化过程称为循环过程。4、相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均匀部分叫做相。相可以由纯物质或均匀混合物组成。只含一个相的系统叫做均相系统或单相系统。系统内可能有两个或多个相，相与相

8、之间有界面分开，这种系统叫做非均相系统或多相系统。5、化学反应计量式和反应进度(1)化学反应计量式：根据质量守恒定律，用规定的化学符号和化学式来表示化学反应的式子，叫做化学反应方程式或化学反应计量式。(2)化学计量数：化学式前的系数称为化学计量数，以B表示，对于反应物，化学计量数为负，对于产物为正。对任一反应反应物的减小或增加等于生成物的增加或减少。(3)反应进度()：BBBnn)0()(，)(nB和)0(nB分别代表反应进度为=和=0(反应未开始)时 B 的物质的量。由此可见，无论用反应物和产物中的任何物种的物质的量的变化量(Bn)来计算反应进度结果都是相同的。要特别指出的是，反应进度与化学

9、反应计量式相对应。若反应方程式中的计量数改变，Bn不变时，也将不同。二、热力学第一定律1、热和功：热和功是系统发生变化时与环境进行能量交换的两种形式。也就是说，只有当系统经历某过程时，才能以热和功的形式与环境交换能量。热和功均具有能量的单位。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 41 页 -(1)热：系统与环境之间由于温度差的存在而引起能量传递，这种能量传递形式称为热，以符号Q 表示。以热的形式转移能量总带有一定的方向性。热能自动地从高温物体传递到低温物体。热力学中以Q 值的正、负号来表明热传递的方向。若环境向系统传递热量，系统吸热，Q 为正值，即Q0；。系统向环境放热

10、，Q 为负值，Q0;系统对环境做功(环境以功的形式得到能量)W0；对于放热反应，焓变H0。物质的量不变时，理想气体的焓也只是温度的函数。但通常温度对化学反应的焓变影响较小，可以忽略不不计。5、rUm和rHm 定 义：反 应 的 摩 尔 热 力 学 能 变BBmrnUUU，反 应 的 摩 尔 热 力 学 焓 变BBmrnHHH，反应的摩尔热力学能变和反应的摩尔热力学焓变分别表示反应进度为mol 时，热力学能的变化量和焓的变化量。关系：B)(BmrmrUHRTg，B)(B g是反应前后气体物质计量数的变化量。因为)15.298(UmrK和)15.298(HmrK相差不大，因此，在有些情况下，并不区

11、分mrU和mrH。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 41 页 -四、热化学方程式1、标准状态：气体的标准态：纯理想气体的标准状态是指其处于标准压力力p(100KPa)下的状态，混合气体中某组分的标准态是指该组分的分压为p且单独存在的状态。液体(或固体)的标准态：纯液体(或固体)的标准态是指温度为T(多为 298.15K)，压力为p下液体(或固体)纯物质的状态。液体溶液中溶剂和溶质的标准态：溶液中溶剂可近似看成纯物质的标准态，即为标准压力p时，液体纯物质的状态。在溶液中，溶质的标准态是在压力为p，质量摩尔浓度为b，标准质量摩尔浓度b=1mol kg-1，并表现出无限稀

12、释溶液特性时溶质的(假想)状态。在本书中讨论溶液中热力学性质时，考虑到多数情况下，溶液浓度比较稀，因此，将标准质量摩尔浓度近似地等于标准物质的量浓度，即1-Lmol1cb，同样cb。2、热化学方程式1m224molKJ15.206)15.298(H)(H3CO(g)O(g)H)(CHKggr；定义：表示化学反应及其反应的标准摩尔焓变关系的化学反应方程式，叫做热化学方程式。要求：(1)必须注明化学反应计量式中各物质的聚集状态，不得省略。因为物质的聚集状态不同，反应的标准摩尔焓变将随之改变。(2)正确写出化学反应计量式，必须是配平的反应方程式。因为mrH是反应进度为1 mol 时的反应标准摩尔焓变

13、，而反应进度与化学计量方程式相关联。同一反应，以不同的计量式表示时，其反应的标准摩尔焓变不同。(3)注明反应温度，因为反应的焓变随温度改变而有所不同。五、标准摩尔生成焓1、定义：物质B 的标准摩尔生成焓mfH(B，相态，T)被定义为：在温度T 下，由参考状态的单质生成物质 B(B=+1)反应的标准摩尔焓变。这里所谓的参考状态，一般是指每种单质在所讨论的温度T 及标准压力p时最稳定的状态。mfH(B，相态，T)是物质 B 的生成反应的标准摩尔焓变。2、碳的同素异形体中以最稳定的石墨为参考状态个别情况下，按习惯参考状态的单质并不是最稳定的，如磷的参考状态的单质是白磷(s,白)。实际上，白磷不及红磷

14、和黑磷稳定。3、根据 rHm(B，相态，T)的定义，在任何温度下，参考状态单质的标准摩尔生成焓均为零。六、标准摩尔燃烧焓1、定义：物质B 的标准摩尔燃烧焓mcH(B，相态，T)被定义为：在温度T 下，物质 B(B=-1)完全氧名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 41 页 -化成相同温度下的指定产物时的标准摩尔焓变。2、所谓指定产物，C 和 H 元素完全氧化的指定产物是CO2(g)和 H2O(l)，对于其他元素，一般数据表上会注明。3、mcH(H2O，l，T)=0 mcH(CO2，g，T)=0 七、Hess定律1、Hess定律：化学反应不管是一步完成或分几步完成，其总反

15、应所放出的热或吸收的热总是相同的。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、焓变的基本特点：(1)某反应的mrH(正)与其逆反应的mrH(逆)数值相等，符号相反。(2)始态和终态确定之后，一步反应的焓变mrH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mrH(T)等于原各计量式的mrH(T)之和(或之差)。八、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生成焓之和。2、化学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。第三章 化学动力学基础一、化学反

16、应速率的概念1、反应速率：单位时间内反应物或产物的物质的量的变化。2、平均速率：反应物或产物的物质的量的变化量与这一变化所用的时间之比。对大多数化学反应来说，反应开始后，各物种的浓度每时每刻都在变化着，化学反应速率随时间不断改变，平均反应速率不能确切地反映这种变化。要用瞬时速率才能确切地表明化学反应在某一时刻的速率。3、瞬时速率：化学反应的瞬时速率等于时间间隔趋近于零时的平均速率的极限值。通常可用作图法来求得瞬时速率。二、浓度对反应速率的影响速率方程1、如果对一般的化学反应ZzyYbBaA，通过实验也可以确定其反应速率与反应物浓度间的定量关系：BAckcr。该方程被称为化学反应的速率定律或化学

17、反应速率方程。式中cA，cB分别为反应物 A 和 B 物种的浓度，单位为mol L-1；，分别为 cA，cB的指数，称为反应级数。通常，反应级数不等于化学反应方程中该物种的化学式的系数。如果=1，表示该反应对物种A 为一级反应，=2 时，该反应对物种B 是二级反应；二者之和为反应的总级数。反应级数可以是零、正整数、分数，也名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 41 页 -可以是负数。如果是零级反应，反应物浓度不影响反应速率。k 称为反应速率系数，是表明化学反应速率相对大小的物理量。2、初始速率法：在一定条件下，反应开始的瞬时速率为初始速率。由于反应刚刚开始，逆反应和其他

18、副反应的干扰小，能较真实地反映出反应物浓度对反应速率的影响。具体操作是：将反应物按不同组成配制成一系列混合物。对某一系列不同组成的混合物来说，先只改变一种反应物A 的浓度，保持其他反应物浓度不改变。在某一温度下反应开始进行时，记录在一定时间间隔内A 浓度的变化，作出cAt 图，确定 t=0 时的瞬时速率。也可以控制反应条件，使反应时间间隔足够的短，以致使反应物A 的浓度变化很小(分析方法应该很灵敏)，这时的平均速率可被作为瞬时速率。若能得到至少两个不同条件下(其他反应物浓度不变)A 的瞬时速率，就可确定反应物A 的反应级数。同样的方法，可以确定其他反应物的反应级数。这种由反应物初始浓度的变化确

19、定反应速率和速率方程式的方法，称为初始速率法。3、浓度与时间的定量关系对于一级反应，其浓度与时间关系的通式为：-kt)A(c)A(cln0t。对于一级反应来说半衰期k693.0T21三、温度对反应速率的影响Arrhenius 方程1、Arrhenius 方程：RTE0aekk，式中 Ea为实验活化能，单位为KJ mol-1。k0为指前参量，又称其为频率因子。k0与 k 有相同的量纲，当Ea=0 时，k0=k；Ea与 k0是两个经验参量，当温度变化范围不大时，被视为与温度无关。Arrhenius 方程的对数形式为RTE-lnklnka0。2、Arrhenius 方程的应用(1)计算反应的活化能E

20、a121221a21a12kklnT-TTTRE)T1T1(REkkln(2)当已知某温度下反应的速率系数k 和反应活化能Ea，可计算另一温度下的反应速率系数k，或者与另一 k 相对应的温度T。(3)对 Arrhenius 方程的进一步分析在室温下，Ea每增加 4KJ mol-1将使 k 值降低约 80%。在温度相同或相近的情况下，活化能Ea大的反应，其速率系数k 则小，这将导致反应速率较小；反之，Ea小的反应，其k 值则较大，反应速率较大。对同一反应，温度升高，反应速率系数k 增大，一般反应每升高10,k 值将增大(210)倍。对同一反应来说，升高一定温度时，即(T2-T1)一定，在高温区，

21、(T1T2)较大，k 值增大的倍数小；而在低温区，(T1T2)较小，升高同样温度时，k 值增大的倍数相对较大。因此，对一些在较低温度下进行的反应，采用加热的方法来提高反应速率更有效。对于不同的反应，升高相同温度时，Ea大的反应，k 值增大的倍数大；Ea小的反应，k 值增大的倍数小。也就是说加热升高温度对进行得慢的反应将起到明显的加速作用。四、催化剂与催化作用1、催化剂：存在少量就能显著加速反应而本身最后无损耗的物质。2、催化作用：催化剂加快反应速率的作用。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 41 页 -3、催化剂主要特征：(1)催化剂只能对热力学上可能发生的反应起加速

22、作用，热力学上不可能发生的反应，催化剂对它并不起作用。(2)催化剂只能改变反应途径(又称机理)，不能改变反应的始态和终态。它同时加快了正、逆反应速率，缩短了达到平衡的时间，并不能改变平衡状态。(3)催化剂有选择性，不同的反应常采用不同的催化剂，即每个反应都有它特有的催化剂。同种反应物如果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。(4)每种催化剂只有在特定的条件下才能体现出它的活性，否则将失去活性或发生催化剂中毒。4、均相催化：催化剂与反应物均在同一相中的催化反应。多相催化：催化剂与反应物不处于同一相中的催化反应。通常是固体催化剂与气体或液体的的反应物相接触，反应在固相催

23、化剂表面的活性中心上进行，活性中心是固体催化剂表面具有催化能力的活性部位。五、反应速率与反应机理简介1、根据碰撞理论，反应物分子必须具有足够的最低能量，并以适宜的方位相互碰撞，才能导致发生有效碰撞，进而发生反应。碰撞频率高，活化分子分数大，概率因子大，才可能有较大的反应速率。2、活化分子：相同温度下，具有的能量高于分子平均能量的分子。能够发生有效碰撞的一定是活化分子，但是活化分子不一定发生有效碰撞。3、活化络合物理论又称为过渡态理论。根据活化络合物理论系统的始态与终态的能量之差等于化学反应的摩尔焓变；过渡态和始态的势能差为正反应活化能。4、活化络合物是反应过程中分子构型的一种连续变化，具有较高

24、的平均势能Eac。很不稳定，能很快的分解为产物分子。中间产物是反应过程中某一步产生的物种，它被后面一步或几步反应消耗掉，而不出现在总反应的方程式中。5、活化能：由普通分子转化为活化分子所需要的能量叫做活化能；活化分子平均能量与反应物分子平均能量之差。6、元反应：由反应物只经一步生成产物的反应，没有可用宏观实验方法检测到的中间产物的反应，又称基元反应。在元反应中，反应物分子碰撞后可以直接得到产物分子。元反应的反应级数与反应分子数、反应方程式中反应物化学式的系数是一致的。7、复合反应：由两个或两个以上的元反应组合而成的总反应。分多步进行。可用试验方法检测到中间产物的存在。反应机理中最慢的元反应控制

25、总反应速率，这一步反应被称为反应速率的控制步骤。8、对于元反应来说，每次碰撞的分子种类与数量已在反应方程式中真实的展示出来，反应分子数、化学系数和反应级数必然一致。9、元反应的质量作用定律：元反应的反应速率与各反应物浓度的幂乘积成正比。其中各反应物浓度的指数为反应方程式中各反应物化学式的系数(或分子数)。10、反应分子数：发生反应时，参与碰撞时的分子数目叫做反应分子数。11、反应机理：化学反应过程中所经历的的真实反应步骤的集合就是反应机理。12、参加某种微观的基元化学物理反应的反应物粒子(分子、原子、离子、自由基)数目称为该种基元化学物理反应的分子数，也可视为由该种基元化学物理反应所构成的元反

26、应的分子数。只存在反应分子数分别为一、二、三这三种可能性。第四章 化学平衡熵和 Gibbs函数一、标准平衡常数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 41 页 -1、一般说来，反应的可逆性是化学反应的普遍特征，由于正、逆反应共处于同一系统内，在密闭容器中可逆反应不能进行到底，即反应物不能全部转化为产物。可逆反应所能达到的最大限度就是反应的平衡状态。平衡常数定量地描述了一定条件下可逆反应所能达到的最大限度。平衡组成取决于开始时的系统组成。2、化学平衡是一种动态平衡。平衡的组成与达到平衡的途径无关，在条件一定时，平衡组成不随时间发生变化。在一定的温度下，K值一定，平衡状态一定

27、。3、标准平衡常数表达式：平衡时各物种均以各自的标准态为参考态，热力学中的平衡常数称为标准平衡常数，以K表示。对一般的可逆化学反应：)()()()()()(lzZaqyYgxXscCaqbBgaA其标准平衡常数的表达式为：bayxc(B)/cp(A)/pc(Y)/cp(X)/pK在该平衡常数表达式中，各物种均以各自的标准态为参考态。如果某物种是气体，要用分压表示，但其分压要除以p(100KPa)；若是溶液中的某溶质，其浓度要除以c(1mol L-1)；若是液体或固体，其标准态为相应的纯液体或纯固体，因此，表示液体和固体状态的相应物理量不出现在标准平衡常数的表达式中(称其活度为1)。此式说明，在

28、一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物的相对浓度(或分压)以其化学方程式的计量数为幂的乘积，除以反应物的相对浓度(或分压)以其反应方程式中的计量系数为指数幂的乘积，其商为一常数。K是量纲一的量。4、多重平衡原理：如果多个反应的计量式经过线性组合得到一个总的化学反应计量式，则总反应的标准平衡常数等于各反应的标准平衡常数之积或商。5、确定标准平衡常数数值的最基本的方法是通过实验测定。二、标准平衡常数的应用1、化学反应的标准平衡常数是表明反应系统处于平衡状态的一种数量标志。2、判断反应程度：K越小，反应进行得越不完全；K越大，反应进行得越完全。3、反应进行的程度也常用平衡转化率来表示。反应物A 的平

29、衡转化率被定义为：)A(n)A(n)A(n)A(0eq0)A(n0为反应开始时A 的物质的量；)A(neq为平衡时 A 的物质的量。K越大，往往)A(也越大。4、预测反应方向：对一般的可逆化学反应：)()()()()()(lzZaqyYgxXscCaqbBgaA在任意状态下反应物和产物的数量关系，可以得到：bjajyjxj(B)/cc(A)/pp(Y)/cc(X)/ppJJ被称为反应商，JK，反应逆向进行。这名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 41 页 -就是化学反应进行方向的反应商判据。5、计算平衡组成：若已知反应系统的开始组成，利用标准平衡常数可以计算出平衡时系统

30、的组成。三、化学平衡的移动1、因外界条件的改变使化学反应从一种平衡状态转变到另一种平衡状态的过程，叫做化学平衡的移动。2、浓度对化学平衡的影响：浓度虽然可以使化学平衡发生移动，但是它不能改变标准平衡常数的数值。对于溶液中发生的反应，当反应物浓度增加或产物浓度减小，平衡向正方向移动。如果反应物浓度减小或产物浓度增大，平衡向逆向移动。3、压力对化学平衡的影响：分压的变化也不改变标准平衡常数的数值，只能使反应商的数值改变。(1)部分物种分压的变化：如果保持反应在定温定容下进行，只是增大(或减小)一种(或多种)反应物的分压，或者减小或(增大)一种(或多种)产物的分压，能使平衡向正(或逆)方向移动。(2

31、)体积改变引起压力的变化：减小体积，若反应前后气体分子数改变，平衡向气体分子数减少的方向移动；若反应前后气体分子数不变，平衡不发生移动。增大体积，若反应前后气体分子数改变，平衡向气体分子数增加的方向移动；若反应前后气体分子数不变，平衡不发生移动。(3)惰性气体的影响：惰性气体为不参与化学反应的气态物质。若某一反应在有惰性气体存在下已达到平衡，将反应系统在定温下压缩，若反应前后气体分子数改变，平衡向气体分子数减少的方向移动；若反应前后气体分子数不变，平衡不发生移动。将反应系统在定温下扩张，若反应前后气体分子数改变，平衡向气体分子数增加的方向移动；若反应前后气体分子数不变，平衡不发生移动。如果反应

32、在定温定容下进行，反应已达到平衡时，引人惰性气体，系统的总压力增大，但各反应物和产物的分压不变，平衡不移动。如果反应在定温定压下进行，反应已达到平衡时，引人惰性气体，为了保持总压不变，可使系统的体积相应增大。若反应前后气体分子数改变，平衡向气体分子数增加的方向移动；若反应前后气体分子数不变，平衡不发生移动。4、温度对化学平衡的影响：浓度和压力对化学平衡的影响是通过改变系统的组成，温度对化学平衡的影响则是通过改变标准平衡常数。温度对标准平衡常数的影响可用vant Hoff 方程来描述：2112mr21mr12TTT-TRH)T1T1(RHKKln对于放热反应，升温使平衡逆向移动，即反应向吸热方向

33、进行；降温使平衡正向移动，即向放热方向进行。对于吸热反应，升温使平衡正向移动，即反应向吸热方向进行；降温使平衡逆向移动，即向放热方向进行。四、自发变化和熵1、自发变化的基本特征：(1)在没有外界作用或干扰的情况下，系统自身发生变化的过程被称为自发变化。(2)有的自发变化开始时需要引发，一旦开始，自发变化将继续进行一直达到平衡，或者说，自发变化的最大限度是系统的平衡状态。(3)自发变化不受时间约束，与反应速率无关。(4)自发变化必然有一定的方向性，其逆过程是非自发变化。两者都不能违反能量守恒定律。(5)自发变化和非自发变化都是可能进行的。但是，只有自发变化能自动发生，而非自发变化必须借助于一定方

34、式的外部作用才能发生。没有外部作用，非自发变化将不能继续进行。2、焓变判据：自发的化学反应趋向于使系统释放出最多的热，即系统的焓减少(H0 12、热力学中规定mS(H+，aq，298.15K)=0，以此为基准计算出水溶液中其他离子的标准摩尔熵为相对值。13、关于熵的一般规律：(1)熵与物质的聚集状态有关。同一种物质的气态熵值最大，液态次之，固态的熵值最小。(2)有相似分子结构且相对分子质量又相近的物质，其mS相近。分子结构相似而相对分子质量不同的物质，其标准摩尔熵随相对分子质量的增大而增大。(3)物质的相对分子质量相近时，分子构型复杂的，其标准摩尔熵值就大。14、熵是状态函数，某过程的熵变只与

35、始态、终态有关，而与途径无关15、反应的标准摩尔熵变mrS等于反应中所有生成物的标准摩尔熵之和减去反应物的标准摩尔熵之和。16、气体分子数增加的反应，熵值增大。17、热力学第二定律(熵增加原理)：在任何自发过程中，系统和环境的嫡变化的总和是增加的。即S总=S系统+S环境0 S总0 自发变化S总0，G0 变化是自发的，能正向进行S总0 反应是非自发的，能逆向进行S总=0，G=0 反应处于平衡状态21、转变温度：在 H 和S 的正负号相同的情况下，温度决定了反应进行的方向。在H=TS 的情况下的温度具有特殊意义。在吸热熵增的情况下，这个温度是反应能正向进行的最低温度，低于这个温度反应就不能正向进行

36、。在放热熵减的情况下、这个温度是反应能正向进行的最高温度；高于这个温度名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 41 页 -反应就不能正向进行。因此，这个温度就是反应能否正向进行的转变温度。转变温度的计算为：)K298(S)K298(HTmrmr转五、标准摩尔生成Gibbs 函数1、物质 B 的标准摩尔生成Gibbs 函数mfG(B，相态，T)被定义为：在温度T 下，由参考状态的单质生成物质 B(且 B=1 时)的标准摩尔Gibbs 函数 变。2、)K15.298(ST)K15.298(H)T(Gmrmrmr，根据mrG0 或mrG0，只能判断在标准态下反应能否正向自发进

37、行，而绝不能用来判断在非标准态下反应的进行方向。六、Gibbs函数与化学平衡1、当反应达到平衡时，KJ0Gmr，)T(RTlnK)T(Gmr(1)RTlnJRTlnK)T(Gmr(2)由式(2)知反应商判据与Gibbs 函数 变判据是完全一致的。2、mrG经验判据是;mrG40KJ mol-1 反应多半逆向进行，mrG在(-4040)KJ mol-1，必须用mrG来判断反应方向。七、vant Hoff 方程R)T(SRT)T(H)T(lnKmrmr可近似写作R)298K(SRT)298K(H)T(lnKmrmr进一步推导可得)T1T1(R)K298(H)T(K)T(Kln21mr21名师资料总

38、结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 41 页 -第五章 酸碱平衡一、酸碱质子理论的基本概念1、酸碱质子理论是按照质子转移的观点来定义酸和碱的。2、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。简而言之，酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。3、酸碱质子理论强调酸与碱之间的相互依赖关系。酸给出质子之后生成相应的碱，而碱结合质子后又生成相应的酸；酸和碱之间的这种依赖关系称为共轭关系。相应的一对酸碱被称为共轭酸碱对。酸给出质子后形成的碱为这种酸的共轭碱，碱接受质子后形成的酸为这种碱的共轭酸。4、酸碱质子理论认为：酸碱解离反应是质子转移的反应。在

39、水溶液中酸碱的电离(或称之为酸碱解离)是质子转移反应。盐类水解反应实际上也是离子酸碱的质子转移反应。酸碱中和反应是质子转移反应。5、既能给出质子又能接受质子的物质被称为两性物质6、质子理论不仅适用于水溶液中的酸碱反应，同样适用于气相和非水溶液中的酸碱反应二、酸和碱的相对强弱1、酸、碱的强度首先取决于其本身的性质，其次与溶剂的性质等因素有关。酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的能力。给出质子能力强的物质是强酸，接受质子能力强的物质是强碱。2、溶剂水对很强的酸和极弱的酸都起不到区分作用，水把它们之间的强弱差别拉平了。水的这种作用被称为溶剂水的“拉平效应”。3、溶剂的碱性越强，溶质表现出来

40、的酸性就越强。区分强酸要用弱碱，强碱对弱酸也有区分效应。同样，对碱来说，也存在着溶剂的“区分效应”和“拉平效应”。4、强酸的共轭碱是弱的，弱酸的共轭碱是强的；强碱的共轭酸是弱的，弱碱的共轭酸是强的。5、一种离子或分子，表现酸性还是碱性，要依具体情况而定。例如硝酸在纯硫酸中会表现出碱性。三、水的解离平衡和溶液的pH 1、根据水的电导率的测定，一定温度下，c(H3O+)和 c(OH-)的乘积是恒定的。2、水解离反应的标准平衡常数：)c(OHc(HK(aq)OH(aq)HO(l)H-w-2wK被称为水的离子积常数。25时，wK=1.0 10-14。3、溶液的 pH 大小为溶液中H3O+的浓度 c(H

41、3O+)的负对数，即pH=-lgc(H3O+)。四、一元弱酸、弱碱的解离平衡1、在一元弱酸HA 的水溶液中存在着下列质子转移反应：HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A-(aq)c(H A)c(AOc(H)HA(K-3a)HA(Ka被称为弱酸HA 的解离常数。弱酸解离常数的数值表明了酸的相对强弱。在相同温度下，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 41 页 -解离常数大的酸是较强的酸，其给出质子的能力强。aK受温度的影响但变化不大。2、通常情况下，aKwK，只要 c(HA)不是很小时，H3O+主要是由 HA 解离产生的。因此，计算HA 溶液中的 c(H3O+)

42、时，就可以不考虑水的解离平衡。3、在弱酸、弱碱的解离平衡组成计算中常用到解离度的概念，以表示之。解离度是这样定义的：解离的分子数与分子总数之比。在定容反应中，已解离的弱酸(或弱碱)的浓度与原始浓度之比等于其解离度。弱酸的解离度可表示为%100)HA(c)HA(c0，c)HA(Ka4、弱酸解离度的大小也可以表示酸的相对强弱。在温度、浓度相同的条件下，解离度大的酸，aK大，其pH 小，为较强的酸；解离度小的酸，aK小，其 pH 大，为较弱的酸。5、在弱碱 B 的溶液中：B(aq)+H2O(l)BH+(aq)+OH-(aq)c(B)c(OHc(BH)B(K-bbK称为一元弱碱的解离常数。6、与一元弱

43、酸类似，对于一元弱碱来说c)b(Kb五、多元弱酸的解离平衡1、当a1K/a2K103时，溶液中的H3O+主要来自于第一步解离反应，溶液中的c(H3O+)的计算可按一元弱酸的解离平衡做近似处理。2、在仅含二元弱酸的溶液中，a1Ka2K时，二元酸根离子的浓度c(A2-)=a2K(H2A)mol L-1。但是，这个结论不能简单地推论到三元弱酸溶液中。3、在仅含三元弱酸的溶液中，二元酸根离子的浓度c(A2-)=232a2a1)Oc(HA)c(HKK。六、盐溶液的酸碱平衡1、强酸弱碱盐(离子酸)，以 NH4Cl 为例，解离方程式为名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 41 页

44、-c)NH(K)NH()NH(KK)NH(c)NH(c)OH(c)NH(K)aq(OH)aq(NH)l(OH)aq(NH4a43bw4334a3324)NH(K4a又称为4NH的水解常数)NH(K4h2、弱酸强碱盐离子碱)，以 NaAc 为例，解离方程为)HAc(KK)Ac(c)OH(c)HAc(c)Ac(K)aq(OH)aq(HAc)l(OH)aq(Acawb23、影响盐类水解的因素只有温度和浓度。温度越高水解常数越大；温度一定时，盐浓度越小，水解度越大。4、为了防止水解的发生，利用改变酸度的方法，使水解平衡发生移动。通常先将盐溶子较浓的相应酸中，然后再加水稀释到一定浓度。然而，有时人们不是

45、抑制水解而是利用盐类水解反应生成的沉淀，来达到提纯和制备产品的目的。5、将盐看做一个酸与一个碱结合的产物，酸的解离常数为aK，碱的解离常数为bK。若aK=bK，则溶液呈中性；若aKbK则溶液呈碱性。七、缓冲溶液1、同离子效应：在弱酸或弱碱溶液中，加入与这种酸或碱含有相同离子的易溶强电解质，可使弱酸或弱碱的解离度降低。2、缓冲溶液：具有能保持pH 相对稳定性能的溶液(也就是不因加人少量强酸或强碱而显著改变pH 的溶液)叫做缓冲溶液。缓冲溶液具有缓解改变氢离子浓度而能保持pH 基本不变的性能。从组成上来看，通常缓冲溶液是由弱酸和它的共轭碱组成的。3、缓冲溶液pH 的计算)HA(c)A(clg)A(

46、pK-00.14)HA(c)A(clg)HA(pKpH-b-a4、缓冲溶液的缓冲范围：1pKpHa，缓冲溶液在这一范围内缓冲有效。八、酸碱指示剂1、酸碱指示剂一般是弱的有机酸或弱的有机碱，溶液的pH 改变时，由于质子转移引起指示剂的分子或离子结构发生变化，使其在可见光范围内发生了吸收光谱的改变，因而呈现不同的颜色。2、每种指示剂都有一定的变色范围。这种变色范围取决于指示剂的解离平衡。当溶液1)HIn(pKpHa时，溶液呈现HIn 的颜色；当溶液1)HIn(pKpHa，溶液呈现In-的颜色；当溶液1)H I n(pKpH1)HIn(pKaa时，溶液呈现混合颜色。上述分析表明，指示剂的变色范围名师

47、资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 41 页 -取决于1)HIn(pKpHa。3、常用指示剂及其变色范围：甲基橙3.14.4 甲基红4.46.2 酚酞8.010.0 九、酸碱质子理论酸是任何可以接受电子对的分子或离子；酸是电子对的接受体，必须具有可以接受电子对的空轨道。碱则是可以给出电子对的分子或离子;碱是电子对的给予体，必须具有未共享的孤对电子。酸碱之间以共价配键相结合，并不发生电子转移。十、配位化合物1、配合物的组成：配合物是典型的Lewis 酸碱加合物。在配合物中Lewis 酸被称为形成体(或中心离子)，Lewis 碱被称为配体。因此，配合物的定义为：形成体与一定

48、数目的配体以配位键按一定的空间构型结合形成的离子或分子。这些离子和分子被称为配位个体。形成体通常是金属离子和原子，也有少数是非金属元素。通常作为配体的是非金属的阴离子或分子。2、在配体中，与形成体成键的原子叫做配位原子；配位原子具有孤对电子。配体中只有一个配位原子的为单齿配体；如果有两个或多个配位原子的，称为多齿配体。在配位个体中，与形成体成键的配位原子的数目叫做配位数。形成体的配位数等于每个配体的齿数与配体数的乘积。3、从溶液中析出配合物时，配离子常与带有相反电荷的其他离子结合成盐，这类盐可称为配盐。还有一类与配盐组成相似的化合物，如光卤石KMgCl3?6H2O，它们溶于水中全部解离为简单金

49、属离子和酸根离子，不会出现复杂离子，这类盐被称为复盐。与配盐相对应的还有配酸、配碱。十一、配合物的化学式和命名1、通常把配盐、配酸和配碱的组成划分为内层和外层。配离子属于内层，配离子以外的其他离子属于外层。外层离子所带电荷总数与配离子的电荷数在数值上相等。配离子的电荷数等于形成体的电荷数与配体的电荷总数的代数和。K3 Fe(C N)6 形成体配位原子配体配位数2、化学式：配合物的化学式中首先应列出配位个体中形成体的元素符号，再列出阴离子和中性分子配体，整个配离子或分子的化学式括在方括号 中。3、命名规则：(1)不同配体名称之间以圆点“?”分开。在最后一个配体名称之后缀以“合”字。形成体元素名称

50、之后圆括号内用罗马数字或带正、负号的阿拉伯数字表示其氧化值。(2)含配阳离子的配合物的命名遵照无机盐的命名原则。如Cu(NH3)4SO4为硫酸四氨合铜()(3)含配阴离子的配合物，内外层间缀以“酸”字。如 K4Fe(CN)6为六氰合铁()酸钾。(4)配体的次序：含多种无机配体时，通常先列出阴离子的名称，后列出中性分子的名称，如 K4PtCl3NH3 为三氯?氨合铂()酸钾。(5)配体同是中性分子或同是阴离子时，按配位原子元素符号的英文字母顺序排列，如Co(NH3)5H2OCl3 为氯化五氨?水合钴()。(6)若配位原子相同，则将含较少原子数的配体排在前面，较多原子数的配体排列在后;若配位原子相