基础无机化学部分PPT讲稿.ppt
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1、基础无机化学部分第1页,共49页,编辑于2022年,星期六 第一篇 化学基础知识第一章 化学反应1 化学反应速度和化学平衡1.1 化学反应速率化学反应速率 1.2影响速度的因素影响速度的因素1.3化学平衡化学平衡1.4平衡常数平衡常数1.5化学平衡移动化学平衡移动第2页,共49页,编辑于2022年,星期六1 化学反应速度和化学平衡化学反应速度和化学平衡1.1 化学反应的平均速化学反应的平均速度度 H2与与O2具有生成具有生成H2O的强烈趋势的强烈趋势,但室温下气体混但室温下气体混合物放置合物放置1万年仍看不出生成万年仍看不出生成H2O的迹象。如果点燃的迹象。如果点燃那么就会发生爆炸。为了利用这
2、个反应释放的巨大那么就会发生爆炸。为了利用这个反应释放的巨大能量能量,就必须提供适当的动力学条件。因此,化学就必须提供适当的动力学条件。因此,化学动力学研究还在于其实动力学研究还在于其实第3页,共49页,编辑于2022年,星期六定定 义义 反应速率反应速率(反应比率反应比率)是指给定条件下反应物通过化是指给定条件下反应物通过化学反应转化为产物的速率,常用单位时间内反应物浓度学反应转化为产物的速率,常用单位时间内反应物浓度的减少或者产物浓度的增加来表示。的减少或者产物浓度的增加来表示。浓度常用浓度常用mol dm3,时间常用,时间常用s,min,h,d,y。反。反应速率又分为平均速率(平均比率)
3、和瞬时速率(瞬间应速率又分为平均速率(平均比率)和瞬时速率(瞬间比率)两种表示方法。比率)两种表示方法。第4页,共49页,编辑于2022年,星期六 实际工作中如何选择,往往取决于哪一种物质更易实际工作中如何选择,往往取决于哪一种物质更易 通过实验监测其浓度变化。通过实验监测其浓度变化。速率方程相同,但各自的速率方程相同,但各自的k不同。不同。aA +bB yY +zZ对于一般的化学反应:对于一般的化学反应:第5页,共49页,编辑于2022年,星期六反应反应 2W+X Y+Z哪种速率表达式是正确的?哪种速率表达式是正确的?第6页,共49页,编辑于2022年,星期六1.2 影响化学反应速度的因素(
4、浓度、温度、压强、催化剂)影响化学反应速度的因素(浓度、温度、压强、催化剂)1.2.1 浓度对化学反应速率的影响浓度对化学反应速率的影响:反应速率反应速率碰撞次数碰撞次数反应物浓度反应物浓度 在温度恒定情况下在温度恒定情况下,增加反应物的浓度可以增大反应速率。增加反应物的浓度可以增大反应速率。用来表示反应速率与反应物浓度之间定量的关系式叫速率方程用来表示反应速率与反应物浓度之间定量的关系式叫速率方程(比率相等比率相等)又叫又叫速率定律速率定律(比率定律比率定律)。第7页,共49页,编辑于2022年,星期六 反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物的反应物分子在有效碰撞中一步直接转化为产物的反应
5、称为元反应(初步的反应)。反应称为元反应(初步的反应)。对元反应对元反应 A+B产物产物v c(A)v c(B)v c(A)c(B)即即 v =k c(A)c(B)或或 v=k c 2(A)(A=B)对一般元反应,则对一般元反应,则 v=k ca(A)c b(B)(质量作用定律)质量作用定律)k 为速率常数为速率常数(比率常数比率常数):与与T T有关,与有关,与c c无关无关 浓度均为单位浓度时,则浓度均为单位浓度时,则称为比速率,称为比速率,k大大v就大就大 n=a+b+(反应级数反应级数)用不同物种的浓度表示用不同物种的浓度表示v时,时,k值也不同值也不同(1)元反应的速率方程元反应的速
6、率方程第8页,共49页,编辑于2022年,星期六1.2.2 压力对反应速度的影响压力对反应速度的影响 N2+3H2=2NH3 VKN2 H23第9页,共49页,编辑于2022年,星期六1.2.3 温度对化学反应速率的影响温度对化学反应速率的影响 范特霍夫规则:温度每升高范特霍夫规则:温度每升高10度,化学反应度,化学反应速度大约增加速度大约增加13倍(这是个近似规则)倍(这是个近似规则)第10页,共49页,编辑于2022年,星期六1.2.4 催化剂对反应速率的影响催化剂对反应速率的影响催化剂催化剂:存在少量就能加快反应而存在少量就能加快反应而本身最后并无损耗本身最后并无损耗 的物质的物质催化作
7、用的特点催化作用的特点:只能对热力学上可能发生的反应起作用只能对热力学上可能发生的反应起作用 通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间通过改变反应途径以缩短达到平衡的时间 只有在特定的条件下催化剂才能表现活性只有在特定的条件下催化剂才能表现活性 通过改变催化剂可以改变反应方向通过改变催化剂可以改变反应方向(1)催化剂与催化作用催化剂与催化作用第11页,共49页,编辑于2022年,星期六1889年年Arrhenius提出了提出了k与与T之间的定量关系之间的定量关系:由由Arrhenius方程可定义方程可定义 Ea:则则总结总结 Arrhenius 方程方程若已知若已知T1,k1,T2,k2,可求出可
8、求出Ea求出求出Ea 后后,可用内插法或外推法求算指定温度下的可用内插法或外推法求算指定温度下的k值。值。第12页,共49页,编辑于2022年,星期六1.3化学平衡 可逆反应 平衡的特征第13页,共49页,编辑于2022年,星期六1.4 化学平衡常数及反应商化学平衡常数及反应商 在一定温度下在一定温度下,可逆反应达到平衡时可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂的生成物浓度幂的连乘积与反应物浓度幂的连乘积之比连乘积与反应物浓度幂的连乘积之比,是一个常数是一个常数,幂幂指数为化学计量数指数为化学计量数.第14页,共49页,编辑于2022年,星期六对于一般可逆反应:aA+bB gG+hH平衡时,K 是平衡
9、常数。K 称为经验平衡常数.第15页,共49页,编辑于2022年,星期六1.5 化学平衡移动化学平衡移动(浓度,压力,温度)浓度,压力,温度)化学平衡是有条件的化学平衡是有条件的.在一定条件下建立的平衡在一定条件下建立的平衡,当当条件发生变化时将被破坏条件发生变化时将被破坏,从平衡态变为不平衡态从平衡态变为不平衡态.之后之后,在改变了的条件下在改变了的条件下,反应再度平衡反应再度平衡.这种过程称为化学平这种过程称为化学平衡的移动衡的移动.导致平衡移动的原因导致平衡移动的原因,可以从反应商和平衡常数两个可以从反应商和平衡常数两个方面去考虑方面去考虑.例如例如,某反应某反应:达到平衡达到平衡,此时
10、此时,有有 Q=K,v+=V-当体系加入当体系加入 A,Q 的分母增的分母增大大,Q 变小变小,导致导致 Q K,反应向右进行反应向右进行.过一段时间过一段时间,又又达到平衡达到平衡,即平衡右移即平衡右移.第16页,共49页,编辑于2022年,星期六 1.5.1 浓度浓度改变浓度将使平衡移动改变浓度将使平衡移动,增加一种反应物的浓度增加一种反应物的浓度,可使另一种反应物的转化率提高可使另一种反应物的转化率提高.这是工业上一这是工业上一项重要措施项重要措施.第17页,共49页,编辑于2022年,星期六1.5.2 压强、对于有气体参加的反应,压强的改变可能对平衡有影响.例如,某温度下,反应 N2(
11、g)+3H2(g)=2NH3(g)达到平衡,有:现将体系的总压扩大现将体系的总压扩大 2 倍倍,试判断平衡移动的方向试判断平衡移动的方向.总压增大时总压增大时,Qp 将如何变化将如何变化,是关键问题是关键问题.Pi=P总总xi,xi 不不变变,P总总 扩大扩大 2 倍倍,Pi 将扩大将扩大 2 倍倍.故故:即即QpKp平衡右移。平衡右移。这与我们熟知的结论这与我们熟知的结论,增大压强平衡向气体分子数少的增大压强平衡向气体分子数少的方向移动相一致方向移动相一致.体积变化可以归结为浓度或压强变化的影体积变化可以归结为浓度或压强变化的影响响.若将各种因素综合起来考虑问题若将各种因素综合起来考虑问题,
12、就必须学会用就必须学会用 Q 与与 K 的关系来推理的关系来推理.第18页,共49页,编辑于2022年,星期六Le Chatelier 原理原理:如果对平衡施加一种作用如果对平衡施加一种作用,则平衡向则平衡向着使这一种作用减小的方向移动着使这一种作用减小的方向移动.第19页,共49页,编辑于2022年,星期六温度影响温度影响NO O2 2NO2 +112.64KJ温度升高温度升高温度降低温度降低第20页,共49页,编辑于2022年,星期六2化学反应德类型化学反应德类型2.1 中和中和 酸酸+碱碱-盐盐+水水 1.盐酸和烧碱起反应:盐酸和烧碱起反应:HCl+NaOH=NaCl+H2O 2.盐酸和
13、氢氧化钾反应:盐酸和氢氧化钾反应:HCl+KOH=KCl+H2O 3.盐酸和氢氧化铜反应:盐酸和氢氧化铜反应:2HCl+Cu(OH)2=CuCl2+2H2O 4.盐酸和氢氧化钙反应:盐酸和氢氧化钙反应:2HCl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O 5.盐酸和氢氧化铁反应:盐酸和氢氧化铁反应:3HCl+Fe(OH)3=FeCl3+3H2O 6.氢氧化铝药物治疗胃酸过多:氢氧化铝药物治疗胃酸过多:3HCl+Al(OH)3=AlCl3+3H2O 7.硫酸和烧碱反应:硫酸和烧碱反应:H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O 8.硫酸和氢氧化钾反应:硫酸和氢氧化钾反应:H2SO4+2KOH=K2
14、SO4+2H2O 9.硫酸和氢氧化铜反应:硫酸和氢氧化铜反应:H2SO4+Cu(OH)2=CuSO4+2H2O 10.硫酸和氢氧化铁反应:硫酸和氢氧化铁反应:3H2SO4+2Fe(OH)3=Fe2(SO4)3+6H2O 11.硝酸和烧碱反应:硝酸和烧碱反应:HNO3+NaOH=NaNO3+H2O 第21页,共49页,编辑于2022年,星期六实质实质:H+OH-H2O广义的酸碱理论能够融合以下反应广义的酸碱理论能够融合以下反应第22页,共49页,编辑于2022年,星期六酸性氧化物+碱-盐+水 1.苛性钠暴露在空气中变质:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 2.苛性钠吸收二氧化硫气体:2Na
15、OH+SO2=Na2SO3+H2O 3.苛性钠吸收三氧化硫气体:2NaOH+SO3=Na2SO4+H2O 第23页,共49页,编辑于2022年,星期六碱性氧化物+酸-盐+水 1.氧化铁和稀盐酸反应:Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 2.氧化铜和稀硫酸反应:CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 3.氧化镁和稀硫酸反应:MgO+H2SO4=MgSO4+H2O 4.氧化钙和稀盐酸反应:CaO+2HCl=CaCl2+H2O 第24页,共49页,编辑于2022年,星期六酸酸+盐盐-另一种酸另一种酸+另一种盐另一种盐 1大理石与稀盐酸反应:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 2
16、碳酸钠与稀盐酸反应:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2 3碳酸镁与稀盐酸反应:MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2 碱碱+盐盐-另一种碱另一种碱+另一种盐另一种盐 1氢氧化钠与硫酸铜:2NaOH+CuSO4=Cu(OH)2+Na2SO4 2氢氧化钠与氯化铁:3NaOH+FeCl3=Fe(OH)3+3NaCl 3氢氧化钠与氯化镁:2NaOH+MgCl2=Mg(OH)2+2NaCl 盐盐+盐盐-两种新盐两种新盐 1氯化钠溶液和硝酸银溶液:NaCl+AgNO3=AgCl+NaNO3 2硫酸钠和氯化钡:Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl 其它反应:其它反应:1
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