气体和稀溶液§11理想气体气体状态方程理想气体PPT52

2020/2/51第一章气体和稀溶液§1-1理想气体气体状态方程理想气体：分子之间没有相互吸引和排斥，分子本身的体积相对于气体所占体积可以忽略（具有质量的几何点）。实际气体在低压和高温的条件下，接近理想气体。2020/2/52计算：pV=nRT;注意单位kPa(Pa)、m3(L)、8.314、K标准条件(standardcondition,或标准状况）101.325kPa和273.15K（即0℃）--STP§1.2气体混合物分压：一定温度下，混合气体中的某种气体单独占有混合气体的体积时所呈现的压强。分压定律：pB=xBp总p总=p1+p2+p3+…pB2020/2/53nRT)nbV)(Vnap(22真实气体的vanderWaals理想气体与实际气体产生偏差原因：①气体分子本身的体积②分子间力2020/2/54第二章化学热力学初步§2-1§2-2热力学基本概念和热力学第一定律※状态函数的特征：状态函数的改变量只决定于过程的始态和终态，与变化所经历的途径无关。热：系统与环境之间因温度不同而引起的能量交换。规定：系统吸热Q＞0系统放热Q＜0功：除热外，系统与环境之间传递的其它形式的能量。规定：系统对环境做功W0；环境对系统做功W0气体的体积功：W=-p·△V(任意过程）=－△ν(g)RT(理想气体反应）热力学第一定律△U=Q+W2020/2/55§2-2～§2-5热化学一、化学反应的热效应化学反应热：反应物与生成物温度相同时系统发生化学变化时吸收或放出的热。1.定容反应热QV由△U=QV＋WQV=△U（∵△V=0，∴W=－p·△V=0）2.定压反应热（Qp)与焓(H)Qp=△H理想气体的U、H都只是温度的函数，与体积、压力无关。温度不变，△U、△H不变。Qp=QV+△νRT△H＝△U+△νRT2020/2/56二、Hess定律一个化学反应，不论是一步完成还是分几步完成，热效应相同。三、标准摩尔生成焓△fHθm单位：kJ·mol-1△rHθm=∑νB△fHθm(B,相态,T)四、标准摩尔燃烧焓△cHθm单位：kJ·mol-1△rHθm=－∑νB△cHθm(B,相态,T)2020/2/57§2-4化学反应进行的方向1.标准熵：1摩尔纯物质在标准状态下的熵值称为摩尔绝对熵值，简称标准熵。符号：Smθ，单位J·mol-1·K-1△rSmθ=∑νiSmθ（生成物）-∑νiSmθ(反应物）2.标准生成自由能△fGmθ单位：kJ·mol-1△rGmθ=∑νi△fGmθ（生成物）-∑νi△fGmθ(反应物）△G=△H-T△S△G＜0，自发过程，不可逆；△G＝0，平衡状态，反应可逆；△G＞0，反应不能进行。2020/2/58§3.3浓度对反应速率的影响aA+bB→yY+zZ质量作用定律：υ=k[A]α[B]b同一反应,k与温度有关，与反应物的浓度无关。§3-2反应速率理论碰撞理论-有效碰撞、活化能过渡状态理论-第三章反应速率与化学平衡△rHm=Ea(正）－Ea(逆）2020/2/59§3－4温度对化学反应速率的影响）－）＝－－）（211221220TREa-0(11(=ln)2(ln=ln1=TTTTREaTTREakkRTEakkekk§3－5催化剂对化学反应速率的影响催化机理催化剂参与了化学反应，改变了反应的历程，降低了反应的活化能，所以反应速率加快.2020/2/510标准平衡常数bahgC]B[C]A[C]H[C]G[KbBaAhHgGppppppppKpKpKKpbahgp)()()(§3.6平衡常数2020/2/511§3.7Kθ与△rGmθ的关系一、化学反应等温式△rGmθ=-RTlnKθ＝-2.303RTLgKθ△rGm=RTln(Q/Kθ)=2.303RTLg(Q/Kθ)二、化学反应方向的判据△rGm=RTln(Q/Kθ)Q＜Kθ，△rGm＜0反应正向自发进行Q＝Kθ，△rGm=0反应达平衡状态Q＞Kθ，△rGm＞0逆向反应自发进行2020/2/512§3.8化学平衡的移动一、浓度对平衡的影响在恒温下，增加反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；二、压强对化学平衡的影响1.方程式两边气体分子总数不等的反应增大系统压强，平衡向气体分子数减小的方向移动;减小系统压强，平衡向气体分子数增多的方向移动。2.方程式两边气体分子总数相等的反应系统总压改变，对平衡无影响。2020/2/513三、温度对平衡的影响2112mr21mr12TT)TT(RHT1T1RHKKln结论：升温平衡向吸热方向移动;降温平衡向放热方向移动四、催化剂与化学平衡催化剂能同等程度地降低正、逆反应的活化能，同等倍数增大正、逆反应速率，但不能改变标准平衡常数。催化剂只能缩短反应达到平衡的时间，不能改变平衡组成。化学平衡移动原理如果改变平衡系统的条件之一（浓度、压力和温度），平衡就向能减弱这种改变的方向移动。2020/2/514一、弱酸、弱碱的解离平衡的最简式求若近似公式的求一元弱酸：][][400][][][303033023OHKcOHKcOHOHcOHK-的最简式求若近似公式的求－一元弱碱：－－－－－][][400][][][0002OHKcOHKCOHOHcOHKbbb二元弱酸H2A溶液中的出[H3O+]由一级电离决定,按一元弱酸计算,比较二元弱酸的强弱,只需比较K1θ即可；[A2-]≈K2θ。2020/2/515二、缓冲溶液平衡浓度c酸-xxc盐+x盐碱盐碱－盐酸盐酸酸酸盐酸盐－弱碱－弱碱盐：－－弱酸－弱酸盐：ccpKpOHccKOHccpKpHccKxHKcxccxcxcxKbbaaaalg][lg][)400()(≈2020/2/516三、盐的水解1.一元弱酸强碱盐的水解－显碱性000,][,400,cKKcOHKcKKKbbbawb－2.一元弱碱强酸盐的水解－显酸性000,][,400,cKKcHKcKKKbbbbwb3.一元弱酸弱碱盐的水解－酸强显酸性，碱强显碱性bawwawbwwhhhKKKK1KKKKK)2(K)1(KK4.强酸强碱盐不水解─溶液中性5.分步水解类同分步电离，溶液酸碱性主要取决于第一步水解。2020/2/517cKcKKKHHPONacKcKKKHPONaHKKHccKKccKcKKHcKcKKKcKcKcKKKHNaHCOcKcKKKHHaawaaawaaaaaaaaaawwaaawanaanwa23242121422111121222121311n)(][:)(][:][20][20)(][:)(][][.6，则又如：，如：通式：的计算酸式盐溶液中）－（）－（≈≈2020/2/518沉淀-溶解平衡小结一、溶度积常数KSPθ=[An+]m[Bm-]n在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中，各组分离子浓度幂次的乘积为一常数。二、溶度积和溶解度之间的换算注意换算条件：溶解了的电解质完全电离为自由离子，溶液中不存在难溶电解质的分子或离子对，在溶液中不产生反应的化合物。AmBn(S)mAn+(aq)+nBm-(aq)2020/2/519三、溶度积规则QiKSPθ，不饱和溶液，沉淀溶解；Qi=KSPθ，饱和溶液，平衡态；QiKSPθ，过饱和溶液，有沉淀生成。当被沉淀离子浓度1.0×10-5mol·dm-3时，可认为该离子已沉淀完全。四、同离子效应和盐效应同离子效应使难溶电解质的溶解度减小，盐效应使溶解度略微增大2020/2/520五.分步沉淀混合溶液中的离子发生先后沉淀的现象称分步沉淀。六.沉淀的转化由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。相同类型的难溶电解质,一般S大→S小较易实现。取一定措施,也可以使溶解度小的沉淀转化为溶解度大的沉淀。2020/2/521一、四个量子数为了得到薛定谔方程的合理解，引进三个量子数n、l、m。一组合理的n、l、m,可确定一个原子轨道。n、l、m、ms四个量子数可确定一个电子的运动状态。n、l两个量子数可确定一个能级。结论：同一原子中不可能有运动状态完全相同的电子存在。⑴一个轨道中只能容纳2个自旋相反的电子；⑵各电子层的轨道数=n2⑶各电子层电子的最大容量=2n2第五章原子结构和元素周期律2020/2/522二、波函数与电子云的分布图1.波函数的径向分布与角度分布ψ(x、y、z)=ψ（r、θ、φ)=R（r）·Y（θ、φ）径向部分角度部分ψ的径向分布图2020/2/5232.电子云的径向与角度分布图⑴径向分布图D（r)-rD(r)D(r)D(r)D(r)D(r)⑵电子云角度分布图Y2（θ,φ）-θ,φ2020/2/524核外电子的排布和元素周期系一、多电子原子的能级1.屏蔽效应把其它电子对某个选定电子的排斥作用归结为对核电荷的抵消作用，称为屏蔽效应。2.钻穿效应这种由于电子钻到核附近而回避其它电子的屏蔽的现象叫做钻穿效应.2020/2/525二、原子的电子层结构和元素周期系1.原子的电子层结构与周期的关系⑴周期数=最外电子层的主量子数=最高能级组所在的组数。⑵各周期元素的数目=相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数。2.原子的电子层结构与族的关系7个主族（A），7个副族（B），零族，Ⅷ族⑴主族元素：族数=原子最外电子层的电子数(ns+np)=该族元素的最高氧化数（化合价）⑵副族元素ⅢB-ⅦB族数=(n-1)d+ns的电子数ⅠB、ⅡB族数=最外层电子数ns1-22020/2/5263.原子的电子层结构与元素的分区IAIIAⅢBVIIB、VIIIIBⅡBOⅢAVIIALa系Ac系S区d区ds区p区f区2020/2/527﹡元素基本性质的周期性一、原子半径同周期的主族元素,自左向右，元素的有效核电荷数，原子半径同周期的副族元素,自左向右，元素的有效核电荷数(增大的幅度较小)，原子半径（减小的幅度比主族小得多）同主族元素由上而下，n（即电子层数增加），原子半径2020/2/528二、电离能I是衡量元素金属性的一种尺度。I越小表示元素的原子越易失电子，金属性越强。三、电子亲和能EE是用来衡量元素原子得电子的难易，半径越小，越容易得电子，E值越大。四、电负性x元素原子在分子中吸引电子的能力叫该元素的电负性。x越大，元素原子得电子的能力越强；x越小，元素原子得电子的能力越弱。2020/2/529第六章化学键和分子结构§6－1离子键电负性相差较大（△x＞1.7）的两个元素的原子1.离子键：正、负离子间通过静电作用而形成的化学键。2.离子键的特点离子键的本质是静电作用；离子键没有方向性；离子键没有饱和性；键的离子性与元素电负性有关3.正离子的电子构型2电子构型：1s2；8电子构型：ns2np618电子构型：ns2np6nd1018+2电子构型:(n-1)s2(n-1)p6(n-1)d10ns29-17电子构型：ns2np6nd1-92020/2/530§6－2共价键理论一、现代价键理论(电子配对法)1.要点：共价键是通过自旋相反的单电子配对和原子轨道的最大重叠而形成的，使体系达到能量最低状态。2.共价键的特征共价键结合力的本质是电性的；共价键具有饱和性；共价键具有方向性3.共价键的类型：σ键；π键4.配位键空轨道；孤对电子C=O二、价层电子对互斥理论（VSEPR理论）2020/2/531三、杂化轨道理论同一原子中能量相近的某些原子轨道sp杂化:两个sp杂化轨道间的夹角为180°，几何构型为直线形。sp2杂化：两个sp2杂化轨道间的夹角为120°，几何构型为平面三角形。sp3杂化：每两个sp3杂化轨道间的夹角为10