熱力學(xué)基礎(chǔ)、動力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)平衡知識要點

1、普通化學(xué)補充知識點總結(jié)熱力學(xué)基礎(chǔ)、動力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)平衡知識要點普通化學(xué)補充一、熱力學(xué)基礎(chǔ)（研究化學(xué)反應(yīng)方向、程度（進行的可能性），反應(yīng)涉及的能量）1.1對于化學(xué)反應(yīng)：其中為物質(zhì)B的化學(xué)計量數(shù)。反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)為負，產(chǎn)物的化學(xué)計量數(shù)位正。反應(yīng)進度： 單位為mol.反應(yīng)進度必須對應(yīng)的化學(xué)計量方程式。1.2 熱和功1.2.1熱-系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫差而傳遞的能量。系統(tǒng)吸熱：Q >0； 系統(tǒng)放熱：Q <0。功-系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱之外以其它形式傳遞的能量；系統(tǒng)對環(huán)境做功，W<0（失功）；環(huán)境對系統(tǒng)做功，W>0（得功）。功的分類：體積功（膨脹功）、非體積功（如表面功、電功）。

2、1.2.2熱力學(xué)第一定律：1.3 焓：1.3.1反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變：,一個反應(yīng)的焓變必須對應(yīng)的化學(xué)計量方程式。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：氣體：T，p =100kPa；液、固體：T，1個大氣壓下，純物質(zhì)；溶液：溶質(zhì)B，bB=1mol·kg-1，,C B=1mol·L-1，1.3.2 (B,相態(tài),T)，單位是kJ·mol-1: 在溫度T下,由參考狀態(tài)單質(zhì)生成物質(zhì)B(B=+1)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變，稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。參考態(tài)單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零。1.3.3 (B,相態(tài),T)，單位是kJ·mol-1：在溫度T下, 物質(zhì)B (B= -1)完全氧化成指定產(chǎn)物時的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變，

3、稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓。燃燒產(chǎn)物和O2的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓均為零。1.3.4 Hess 蓋斯定律:化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變總是相同的對于化學(xué)反應(yīng)：aA + bB yY + zZ (T) = B :焓變=生成物的生成焓之和反應(yīng)物的生成焓之和；(T) =- B 焓變=反應(yīng)物的燃燒焓之和生成物的燃燒焓之和；1.4 自發(fā)變化：在沒有外界(即沒有非體積功)作用下，系統(tǒng)自身發(fā)生變化的過程。許多放熱反應(yīng)（ ）能夠自發(fā)進行。1.5 熵（符號為S）：表示系統(tǒng)中微觀粒子混亂度的一個熱力學(xué)函數(shù)。許多自發(fā)過程有混亂度增加的趨勢（ ）。 (T) = B (B,相態(tài),298.15K) 1.6 吉布

4、斯函數(shù)(Gibbs)G. 定義G=H-TS，Gibbs函數(shù)(變)判據(jù):在定溫定壓下，任何自發(fā)變化總是系統(tǒng)的Gibbs函數(shù)減小。吉布斯自由能變的物理意義: DG越負, 反應(yīng)自發(fā)趨勢越大; 若DG=0，則推動力=0，體系達平衡，宏觀過程停止.1.6.1 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù):(B,相態(tài),T) :在溫度TK下，由參考狀態(tài)的單質(zhì)生成物質(zhì)B(且B=+1時)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs函數(shù)變，稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs函數(shù)。（1）如果T=298.15K,P =100kPa (298.15K) = B (B,相態(tài),298.15K) （2） 如果T298.15K,P =100kPa (T)(298.15

5、K)-T(298.15K)1.6.2 反應(yīng)的可進行溫度rGmy (T)=rHmy (T)- Trmy(T) ，平衡時， rGmy (T)=0，自發(fā)進行的溫度T 二、動力學(xué)基礎(chǔ)（反應(yīng)速率的快慢及反應(yīng)速率的影響因素）化學(xué)反應(yīng)速率：某一有限時間間隔內(nèi)濃度的變化量2.1 濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響-速率方程表達式：速率方程表達式：對于化學(xué)反應(yīng)：aA + bB yY + zZ其中,反應(yīng)級數(shù)：+：總反應(yīng)級數(shù)。通常a,b。 k 反應(yīng)速率系數(shù)：k不隨濃度而變，但受溫度的影響，通常溫度升高， k 增大。零級反應(yīng)時mol·L-1 ·s-1； 一級反應(yīng)時單位為 s-1； 對于一級反應(yīng)，反應(yīng)物濃度隨

6、時間的定量關(guān)系：2.2 溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響：Arrhenius（阿倫尼烏斯）方程式指數(shù)形式： 其中K0指前參量,與速率常數(shù)k有相同的量綱；R：理想氣體常數(shù)8.314J/mol.K；Ea活化能，單位為kJ·mol-1（與化學(xué)反應(yīng)及化合物本身性質(zhì)有關(guān)）2.3 催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響:過渡態(tài)理論：從反應(yīng)物到生成物之間形成了勢能較高的活化絡(luò)合物，它具有較高的勢能Eac，它很不穩(wěn)定，很快分解為產(chǎn)物，活化絡(luò)合物所處的狀態(tài)叫過渡態(tài)。催化作用的特點 ：1. 只能對熱力學(xué)上可能發(fā)生的反應(yīng)起作用(DG)2. 催化劑參與了化學(xué)反應(yīng)，通過改變反應(yīng)途徑以縮短達到平衡的時間。如對于反應(yīng)：加入催化劑Br

7、2，可以加快H2O2分解：催化劑參與的分解反應(yīng)，改變了反應(yīng)機理，降低了反應(yīng)活化能，增大了活化分子分數(shù)，反應(yīng)速率顯著增大。2.4總結(jié) 加快反應(yīng)速率的方法從活化分子和活化能的觀點來看，增加單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)可加快反應(yīng)速率。 活化分子總數(shù) = 活化分子分數(shù)×分子總數(shù)分子總數(shù)活化分子分數(shù)活化分子總數(shù)反應(yīng)速率增大濃度（或壓力） 升高溫度 使用催化劑（降低活化能）三、化學(xué)平衡及化學(xué)平衡的移動（標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)、反應(yīng)商、濃度、溫度的影響）3.1化學(xué)平衡狀態(tài)是化學(xué)反應(yīng)在一定條件下所能達到的最大限度的狀態(tài) 。特征：1.熱力學(xué)特征：G=0（從G<0G=0）；2.動力學(xué)特征： （動態(tài)平衡）3.各物質(zhì)

8、量關(guān)系：各物質(zhì)的相對量不再改變，化學(xué)反應(yīng)宏觀停止。表現(xiàn)平衡時這個 關(guān)系的物理量為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 。4平衡是有條件的。溫度、壓力、濃度。3.2 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達式( )對于化學(xué)反應(yīng)：達到化學(xué)平衡時：其中P(X)為氣體的平衡分壓，py=100kPa， pD/ py為相對分壓；c(B)為物質(zhì)的平衡濃度，cy=1.0mol.L-1，c(A)/ cy為相對濃度；固體(s)、液體(l)寫在表達式中； 溶液中的反應(yīng)，溶劑(l)不寫入表達式中。標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是溫度的函數(shù)，與濃度、分壓無關(guān)，必須與化學(xué)反應(yīng)計量式相對應(yīng)。3.3 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的應(yīng)用平衡常數(shù)的物理意義: Ky值是反應(yīng)進行程度的標(biāo)志。Ky值越大，說明反應(yīng)進

9、行得越徹底，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高。判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向：平衡常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)的方向反應(yīng)商判據(jù)對于化學(xué)反應(yīng)：在任意狀態(tài)時： 該反應(yīng)的反應(yīng)商Q為： Q 而任意態(tài)時反應(yīng)或過程的吉布斯函數(shù)變G,會隨著系統(tǒng)中反應(yīng)物和生成物的分壓(對于氣體)或濃度(對于溶液)的改變而改變.恒溫恒壓、任意狀態(tài)下一個反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變計算公式熱力學(xué)等溫方程式即：當(dāng)反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，反應(yīng)平衡常數(shù) K q（也就是平衡時的反應(yīng)商Q）與標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能變有如下關(guān)系： （因為 0DrGm (T)q RTln K q，平衡時 rGm(T)=0）DrGm (T)q - RT ln K q DrGm (T)q - RT ln K q 則Dr

10、Gm(T) - RT ln K q RT lnQ 即 DrGm(T) - RT ln(Kq/ Q)由此得出化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)商判據(jù)： 若Q< K q, 則 DrGm <0 ,反應(yīng)正向進行； 若Q = K q ,則 DrGm 0 ,平衡狀態(tài)； 若Q> K q ,則 DrGm >0 , 反應(yīng)逆向進行。 3.4 化學(xué)平衡的移動 3.4.1濃度對化學(xué)平衡移動的影響對于溶液中的化學(xué)反應(yīng)，平衡時，Q =K 當(dāng)c(反應(yīng)物)增大或c(生成物)減小時, Q < K ,平衡向正向移動；當(dāng)c(反應(yīng)物)減小或c(生成物)增大時, Q > K , 平衡向逆向移動。3.4.2溫度對化學(xué)平衡移動的影響因DrGm (T)q - RT ln K q ，ln Kq=-DrGm (T)q/ RT而又=-T可得ln Kq= -/RT+/Rln Kq與1/T為直線，斜率為-/R。對于放熱反應(yīng)， <0，溫度升高 K減小，J > K ，平衡向逆向移動。對于吸熱反應(yīng)，>0，溫度升高，K增大，J <K ，平衡向正向移動。設(shè)某一反應(yīng)在不同溫度 T1和T2時的平衡常數(shù)分別為K1q，K2q