大学化学期末复习资料

大学化学期末复习资料————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:１.什么是化学？（化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构、性能及其变化规律和变化过程中能量关系的学科。

）2．相、状态函数、过程与途径、功和热、反应进度的概念，热力学第一定律及其相关计算。

(相：系统中具有相同的物理性质和化学性质的均匀部分。

状态函数：用来表征系统状态的物理量称为状态函数。

过程：系统的状态发生变化,从始态到终态，我们称系统经历了一个热力学过程，简称为过程。

途径:实现这个过程可以采取许多种不同的具体步奏,我们就把每一种具体步奏称为途径。

在热力学中,系统发生变化时,设与环境之间交换的热为Q，与环境交换的功为Ｗ,可得热力学能（亦称内能）的变化为ΔU = Q＋ W 或ΔU=Q-Ｗ(目前通用这两种说法,以前一种用的多),为了避免混淆，物理中普遍使用第一种，而化学中通常是说系统对外做功,故会用后一种。

)例如,在一定条件下，由水、冰、水蒸气、氮气和氧气组成的体系中含有：（A）Ａ、三个相B、四个相Ｃ、五个相Ｄ、六个相３.焓的概念,化学反应的标准摩尔焓变、物质标准摩尔生成焓的定义,化学反应的标准摩尔焓变的计算。

（焓是一个热力学系统中的能量参数。

所谓标准状态，是在指定温度T和标准压力p下该物质的状态，简称标准态。

标准摩尔生成焓记为ΔfHm(B，相态, Ｔ)，在温度T（若为29８.15K时则可不标出)下,由标准状态的单质生成物质B(νB=＋1)反应的标准摩尔焓变。

即在标准状态下（反应物和产物都是处于100KPa,通常温度选定２98．15Ｋ）,由指定单质生成单位物质的量(1mｏl）的化合物的化学反应热(即恒压反应热）,称为该物质的标准摩尔生成焓或标准生成热。

标准摩尔生成焓的单位：kJ/mｏl。

)4.熵的概念，物质标准摩尔熵的定义及大小比较。

（熵-定义:描述物质混乱度大小的物理量。

物质（或体系)混乱度越大,对应的熵值越大。

符号：S 。

单位: Ｊ⋅K-1在0K时,一个纯物质的完美晶体,其组分粒子(原子、分子或离子)都处于完全有序的排列状态, 混乱度最小, 熵值最小。

任何纯物质的完美晶体在0K时的熵值规定为零(S0=0)。

熵是状态函数。

温度升高，体系或物质的熵值增大。

标准摩尔熵-定义：某单位物质的量的纯物质在标准态下的熵值称为标准摩尔熵。

符号:Sm单位:Ｊ·ｍol-1·K-1。

影响熵值的因素:温度升高,物质的熵值增大。

同一物质在气态的熵值总是大于液态的熵值，而后者又大于固态的熵值。

气态多原子分子的熵值比单原子分子大。

因为熵是一种状态函数,所以化学反应的标准摩尔反应熵变 (∆rSｍ )只取决于反应的始态和终态,而与变化的途径无关。

标准摩尔反应熵变∆ｒSm =ΣνｉSｍ（生成物）＋Σνi Sｍ（反应物） )例：(简要回答）将下列各物质按标准熵值由大到小的顺序排列，并简述原因。

A . Cl2(g) Ｂ . Ｂｒ2(l） C . KＣl(ｓ) D ． K(ｓ) Ｅ . Ｎa(s)解：A＞B＞Ｃ>D>E;A为气态，混乱度最大,其熵值亦最大；B为液态, 其熵值较亦Ａ小;C、Ｄ、Ｅ均为固态,依其复杂混乱程度依次减小。

5.吉布斯函数变的概念,物质的标准摩尔生成吉布斯函数变以及反应的标准摩尔吉布斯函数变的定义及相关计算。

(摩尔吉布斯自由能变量(简称自由能变)，以∆rGm 表示,单位:ｋJ ·ｍo ｌ-1。

吉布斯公式-在等温、等压下, 化学反应摩尔吉布斯自由能变(∆rGm)与摩尔反应焓变(∆ｒH ｍ)、摩尔反应熵变（∆ｒSm)、温度(T )之间有如下关系: ∆rGm ＝ ∆rHm – T ∆rSm )６.反应自发性的判断。

转向温度的计算。

例如：工业上合成氨的反应为:N2(g) +3H2(g ） ＝＝ 2NH3(g ） ，试利用下表有关热力学数据通过计算说明：(1） 29８K 时反应的r m G ∆（298K ），说明常温常压条件下合成氨反应的可行性;(2) 估算在标准条件下自发进行的最低温度; (3) ４00Ｋ时合成氨反应的标准平衡常数K解（1)r m G ∆(298K) =∑vB f m G ∆ (2９８K)= -32．86 ｋJ·ｍｏl-１< ０所以常温常压条件下合成氨反应可能自发进行。

(２)m r H ∆(29８K ） ＝ ∑vB m f H ∆(29８K ）＝ －92.86 k Ｊ·ｍｏl-1 m r S ∆(298K) ＝ ∑vB m S （２98K)= (2×192.３－19１.５－3× 130．6 ) J·ｍｏl-1·K-1=-198.７ J·ｍol-１·K-1所以标准条件下自发进行的最低温度:Ｔc ≤r m H ∆r (298K)m S ∆3-1-1-192.8610J mol 467.3K (298K)198.7J mol K-⨯⋅==-⋅⋅ (3)r m G ∆(４00K ） ≈m r H ∆(298K ） – T m r S ∆(2９8K)＝ [－92．86-４00×(-０.19８7)] kJ·ｍo ｌ－１＝-13．3８ kJ·mol-１ m m 热力学数据 m 2N ()m gm 2H ()m g m 3NH ()m g m f G ∆ (298．1５K ） / kJ·mol -1 m 0m m 0m m 16.43m - m f H ∆(298．15Ｋ) / k Ｊ·m ｏｌ－1 m 0m m 0m m 46.43m - m S 1(298.15K)J mol K -⋅⋅ m 191.5m m 130.6m m 192.3mln K r m (400)G K =∆-3111(400K)13.3810J mol =4.023RT 8.314J mol K 400K ⨯⋅⋅⋅⋅---（--）＝所以K (40０K ）＝55.８8 7．化学反应平衡的的定义及判断,标准平衡常数的表达及相关计算，化学平衡的移动。

（对于任一可逆的化学反应，在一定条件下达到化学平衡状态时,体系中各反应物和生成物的物质的量不再发生变化，其活度熵为一定值。

化学反应平衡的标志是化学反应体系内的各物质的浓度不再随时间的变化而变化。

化学平衡常数,是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始，也不管反应物起始浓度大小，最后都达到平衡,这时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积除以各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积所得的比值是个常数，用K 表示,这个常数叫化学平衡常数。

平衡常数一般有浓度平衡常数和压强平衡常数。

对于可逆化学反应 mA+ｎB ⇋pC+ｑD 在一定温度下达到化学平衡时,其平衡常数表达式为Ｋｃ=[c(C)^p*c(D)^ｑ]/[c(A)＾m*c(Ｂ）^n]已达到平衡的反应，外界反应条件改变时,平衡混合物里各组成物质的百分含量也就会改变而达到新的平衡状态叫化学平衡移动。

放热熵增大反应,温度升高，－△ＧΘ变大,ＫΘ变小 。

放热熵减小反应，温度升高,-△G Θ变小，K Θ变小 。

吸热熵增大反应，温度升高，-△G Θ变大，ＫΘ变大 。

吸热熵减小反应,温度升高，-△G Θ变小,K Θ变大)例如:含有0.１０0 mol ／L AgN Ｏ3、0.１0０ mol/L Fe(N Ｏ3)2和0.01０0 mｏl/L Ｆｅ(NO3)3的溶液中,发生如下反应：Ｆe ２+ (aq ） + Ag+(a ｑ） = Fe3＋（a ｑ) + A ｇ(s),25℃时的平衡常数K= 2.98。

(l ）反应向哪一方向进行?(Q ＝(０.0100/1.0）／［(0.10０/1.0)*(0.1０0／1.０）]=1.0＜Ｋ=２.９8 正向)(2)平衡时,Ａg+、Fe2+、Fe ３+的浓度各为多少?Ｆe2+ (a ｑ） + A ｇ＋（ａｑ） = Fe3＋（aq) + Ａg(s)，ﻫ解 设 fe３＋的生成量为 ｘＦｅ2+ （aq ） + Ａg+(a ｑ) = Fe ３+(aq) + Ag(s ）(初始量）０.10０ 0.１0０ 0．0100(变化量）x x x(剩余量) 0.100－x 0.１00-ｘ 0.010０＋ｘ[(０.0１０0＋x)/1.0]/[ (0．１00-x)/1．0* (0.１00-x)/1．0]=2．98X=0．013C’(Fe ３+)=0．023ｍol/L Ｃ’(Fe 2＋)=C’（Ag +)=0．０87ｍol/L例如:水煤气反应C （s) ＋ Ｈ2O(ｇ)→C Ｏ(g) ＋ H ２(g)，问:①此反应在29８K 、标准状况下能否正向进行？②若升高温度,反应能否正向进行?③100kPa 压力下,在什么温度时此体系为平衡体系？ΔｆH ｍθ（H2O)＝ –２4１.81kJ ／mol, ΔfH ｍθ(ＣＯ)= －110.52kJ/mo ｌ,Ｓ ｍθ(C ， s)= 5．７４ J /(K ·m ｏｌ), S m θ(H2O, ｇ）= 1１８．83 J /(Ｋ·mol),S m θ（CO, g)＝19７.67 J /(K ·mol ） , S m θ( Ｈ2, g)= １30.68Ｊ ／(K ·mol)解:ﻩ C （ｓ) ﹢H2O(g)＝ C Ｏ(g ）﹢Ｈ2(ｇ）m G Δf ﻩkJ ·ｍol-1 0 -２28.６ -137.2 ０mH f ∆ kJ ·mo ｌ－1 0ﻩ -２41.8 －１１0.５2 0m S J ·mol －1·Ｋ-１ 5.74ﻩ 188．８3 1９7.6７ﻩ １3０.６8 △Ｇ (29８Ｋ）= ( -137.2) -（ -２28.6)= 91．4(kJ/mo ｌ)＞0①此反应在2９８Ｋ、标准状况下不能正向进行。

②△H （2９８K)=( -１10.５2)－ ( -24１.8） = 131.3（ｋJ/m ｏｌ)△S (2984K ） =(130.６8)+（ 1９７.６8）－(5.７4）-(188.8３)= 13３．９（J ·ｍol －1·K －1）此为吸热熵增的反应,由△G ≈△H (298K)－T ·△S (298Ｋ)可以判断:若升高温度，反应能正向进行。

③△G ≈△Ｈ （298K)-T ·△Ｓ (29８K) =0为平衡体系则: T=△H (２98Ｋ)/ △S(298K ）=(1３１．３)/（１33.９)×10-3=98０.6K时为平衡体系。