20111207 大学化学a各章小结+计算题

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1、《大学化学A》各章小结补充热力学部分与平衡部分1、本章以热力学第一、二定律为基础，重点讲授热力学状态函数即热力学能（内能）（U）、焓（H）、熵（S）、自由能（G）的概念及其变化值的计算，解决化学反应中能量变化问题及反应进行的方向和限度问题。一、热力学第一定律热力学第一定律数学表达式为：△U=Q+W△U为热力学能变、Q为热，W为功。应用热力学第一定律应注意各物理量的正负号和单位。热力学第一定律是能量守恒定律在热力学体系上的应用。二、化学反应的热效应1．焓变。H和U一样，其绝对量是无法测定的，但当体系状态发生变化时，体系的焓变可以通过测量定压热效应而求得。吸热反应△H＞0，放热反应，则

2、△H＜0。如果有气体参与反应，在定温定压下的热效应：式中：为气体产物的物质的量与气体反应物的物质的量之差。2．反应进度与反应的摩尔焓变对于化学反应可表示为，反应进度定义为：反应进度的SI单位为moL注意：反应进度是与反应方程式直接联系的，离开方程式该反应进度是没有意义的。反应的摩尔焓变为反应时的焓变除以反应进度ξ：△rHm=△H/ξ3．化学反应焓变 三、熵熵是量度体系混乱度的状态函数。在标准状态下物质的摩尔熵称为该物质的标准摩尔熵。由物质的Smθ可计算化学反应的△rSmθ。 四、化学反应的方向1．自由能与标准生成自由能自由能G的定义：G=H-TS在定温定压且体系不作非体积功的条件下

3、，利用△rGm判断化学反应的方向和限度：△rGm＜0，反应自发进行（正向自发）；△rGm=0，反应处于平衡状态；△rGm＞0，反应不能自发进行（逆向自发）应当指出，在定温定压下的正常相变，两相是相互平衡的。如H20在373K、101.3KPa下汽化；冰在273K,101.3KPa下融化，两相是相互平衡的，因此其△G=0。标准摩尔生成自由能是指298K、Pθ下，由元素最稳定的单质生成1mol物质时的自由能变化。根据定义，元素稳定单质的标准摩尔生成自由能在任何温度时均为零。由物质的△fGmθ可计算反应的 2．Gibbs-Helmholts方程式的应用△rGm=△rHm－T△rSm标准状

4、态时：实际应用时,因反应的△rHmθ和△rSmθ随温度变化不大,故可作近似计算   对于一个化学反应，根据△rGm=△rHm－T△rSm可知，温度对反应方向的影响分四种情况：ΔrHmΔrSmΔrGm=ΔrHm-TΔrSm自发反应方向（1）-+任何温度-正向（2）+-任何温度+逆向（3）++低温+高温-逆向正向（4）--低温–高温+正向逆向这里必须指出的是△rGm和的意义不同。△rGm是指反应体系中各物质处于任意状态（分压或溶液浓度不加规定）反应的进度ξ=1mol时的摩尔吉布斯自由能变，它表示实际条件下体系自发变化的趋势；而△rGmθ指反应体系中各物质都处于标准状态下，反应进度ξ=1

5、mol时的标准摩尔吉布斯自由能变，它只表示标准状态时反应自发进行的趋势。另外，△rGm＜0只是从热力学角度说明反应在定温定压下有自发进行的可能性，但有的反应尽管△rGm＜0实际上并不发生。如298K下H2(g)与02(g)化合成H2O(l)的反应，.若要此类反应实现，往往需要加热以提供能量或采用催化剂以降低反应的活化能。因此，化学反应在热力学上有进行的可能性与动力学上能否实现，两者之间没有必然的联系。化学平衡本章讨论标准平衡常数的意义，化学反应等温式，影响平衡移动的因素，重点掌握化学平衡原理及有关计算。一、标准平衡常数1．标准平衡常数的表达式二、平衡常数与自由能变化的关系定温定压下

6、，对于任意的气体反应：aA（g）+bB（g）eE（g）+fF（g）则有：式中Q称为反应商当反应达到化学平衡时，代入前式可得：此式称为化学反应等温式，可用来判断化学反应的方向和限度。当时，，正反应自发进行当时，，反应达到平衡状态当时，，逆反应自发进行三、影响化学平衡移动的因素1．浓度及压力对化学平衡的影响改变任一反应物或产物的浓度，则，必然引起平衡的移动，达到新的平衡时，Q重新等于（温度不变时）压力对没有气体参入反应的平衡体系无影响；对于反应前各气体分子数相等（）的反应，改变体系的总压不能使平衡发生移动。在气体反应物分子数和产物分子数不相等的反应中，增加体系的总压平衡向的方向移动。2

7、．温度对化学平衡的影响温度改变会导致平衡常数改变，从而使平衡发生移动。该式为范特霍夫（J.H.Van’tHoff）公式。催化剂不能使平衡发生移动。四、标准平衡常数的计算方法1．通过计算标准状态平衡时各物质的组成，浓度或分压求算：2．由热力学函数计算：；3．利用Van’tHoff式计算：；（4）对于氧化还原反应则利用标准电动势和电子转移数计算：（见氧化还原反应与电化学）（5）利用多重平衡原理求平衡常数。 第一章原子结构和元素周期律一、基本概念波函数、原子轨道、概率密度、