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普通化学总复习(适合多数).ppt

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普通化学,总复习,410,第 一 章 热力学基础,1、状态函数,焓(H),H = U +pV,熵(S) 单位: J.K-1.mol-1,G = H - TS 单位:kJ.mol-1,吉布斯自由能(G),内能(U),一、基本概念,单位:kJ.mol-1,单位:kJ.mol-1,热(Q),系统对环境作功: W0; 环境对系统作功: W0。,2、过程函数,单位:kJ,系统吸热:Q 0 ;系统放热:Q 0,功(W),单位:kJ,二、热力学第一定律,“在任何过程中,能量既不能创造,也不能消灭,只能从一种形式转化为另一种形式,在转化过程中能量的总值不变。” (能量守恒定律),反应热可分为以下几种情况:,(1) 恒容热效应 QV,V2 =V1 △V =0 ∵ △U = Q - W ∴ △U = Qv -0 = Qv,△U = Qv,(2) 恒压热效应 Qp,p2 =p1 ∵ △U = Q - W = Q - p△V ∴ Qp =△U + p△V,恒温恒压下,pV=nRT,则p△V=△νRT,∴ Qp =△U + p△V = △U + △νRT,Qp =△U + p△V 可化为: Qp=(U2-U1)+ p(V2-V1) 即: Qp=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)∵ H = U +pV∴ Qp = H2-H1=ΔH,△H = Qp =△U + p△V = △U + △νRT,[例1] 在100。C和101.325kPa下,由1molH2O(l)汽化变成1molH2O(g)。在此过程中ΔH和ΔU是否相等?若ΔH等于40.63kJ.mol-1,则ΔU为多少?,[解] 该汽化过程,H2O(l)=H2O(g) 是在定温定压和只做体积功的条件下进行的,则有: ΔU=ΔH –ΔνRT ∵ Δν≠0 ∴ ΔU ≠ ΔH={40.63-(1-0)×8.314/1000×(273+100)}kJ .mol-1=37.53kJ .mol-1,三、反应热效应的理论计算,1、通过盖斯定律计算,“总反应的热效应只与反应的始态和终态有关,而与变化的途径无关。”,即: 一个反应如果分几步完成,则总反应的反应热等于各步反应的反应热之和。,[例2]已知下列热化学方程式,请计算反应: C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq)→C6H4O2(aq) + 2H2O(l)的热效应 。,(1) C6H4(OH)2(aq) → C6H4O2(aq) + H2(g),(2) H2(g) + O2(g) → H2O2(aq),(3) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g),(4) H2O(g) → H2O(l),2、由标准摩尔生成焓计算,ΔrHm =ΣνiΔf Hm生成物 –ΣνiΔf Hm反应物,[例3] 用生成焓计算反应,的标准摩尔反应焓。,【解】,四、化学反应的方向,ΔG =ΔH- TΔS,1、吉布斯-亥姆霍兹方程,化学反应方向的判据是:,ΔG 0 反应逆向进行; ΔG = 0 平衡状态。,[例4] 已知在298.15K时,反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的标准反应热 和标准反应熵变 分别为-92.22kJ·mol-1 和 -198.76J·mol-1·K-1。试问该反应在298.15K,标准状态下正向能否自发进行?并求最高反应温度。,[解] 根据吉布斯-亥姆霍兹公式,正向自发,则最高反应温度为463.98K。,2、化学反应限度与化学平衡,标准平衡常数,ceq/cθ:相对浓度 cθ =1.0mol·dm-3,peq/pθ:相对分压 pθ =1.013×105Pa,例如,CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 其标准平衡常数表达式为 Kθ=peq(CO2)/pθ,3、平衡常数与吉布斯自由能的关系,ΔrGm(T)=ΔrGm(T)+RTlnQ,(1)化学反应等温方程式,Q为任意状态下的反应商:,或,当反应达到平衡状态时ΔrGm(T)=0,Q=K,于是有:0=ΔrGm(T)+RTlnK,(2)Kθ与吉布斯自由能的关系,当 QK ΔrG 0 反应逆向进行。,根据等温方程式,有ΔrGm=-RTlnK+RTlnQ= RTln(Q/K),4、化学平衡移动,(1)浓度对化学平衡的影响,ΔrGm= RTln(Q/K) 和,根据,在平衡体系中, 增大反应物浓度,或减小生成物浓度,平衡右移;,减小反应物浓度,或增大生成物浓度,平衡左移。,恒温下,增大压强,平衡向气体分子数目减小的方向移动;减小压强,平衡向气体分子数目增加的方向移动。,(2)压强对化学平衡的影响,(3) 温度对
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