第一范文网 - 专业文章范例文档资料分享平台

普通化学教案

来源:用户分享 时间:2025/10/16 17:28:18 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
说明:文章内容仅供预览,部分内容可能不全,需要完整文档或者需要复制内容,请下载word后使用。下载word有问题请添加微信号:xxxxxxx或QQ:xxxxxx 处理(尽可能给您提供完整文档),感谢您的支持与谅解。

2.1.3 反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算及应用:

1. 298.15K时,反应的标准摩尔吉布斯函数 变的计算: (1)利用物质的标准摩尔生成吉布斯函数的数据计算: 标准摩尔生成吉布斯函数:在标准条件下,由指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的

θ

吉布斯函数变叫做该物质的标准摩尔生成吉布斯函数。用△fGm表示,或简写为标准生成吉

θ

布斯函数△fG。单位为kJ·mol-1 。

θ

规定:△fG (指定单质,相态,298.15) = 0

θ

△fG (H+,aq, 298.15) = 0

对任意反应:aA + bB = gG+ dD

θθ

△r Gm ( 298.15) = △G ( 298.15)

θ

= ∑{△fG (298.15K) }生成物

θ

-∑{ △fG (298.15K) }反应物

θθθθ

= {g△fG (G, 298.15K) + d△fG (D, 298.15K)}-{a△fG (A, 298.15K) + b△fG (B, 298.15K) }

θθ

(2) 利用物质的△fH (298.15K) 和S (298.15K) 的数据计算:

θθθ

△G (T)= △H (T) -T△S (T)

θ

△G (298.15K)=

θθ

△H (298.15K) -298.15△S (298.15K) 2. 其他温度时反应的△G?(T)的计算:

θθθ

△G (T)= △H (T) -T△S (T)

θθ

≈△H (298.15) -T△S (298.15) 3. 反应的摩尔吉布斯函数变的计算:

θ

非标准态时:△G=△G+RT ln Q

θ

4.反应的△G 和△G的应用:

θ

△G 和△G的应用除了用来估计、判断反应的自发性外,还可以估算反应能自发进行的温度条件。

2.2 化学反应进行的程度和化学平衡 2.2.1 化学平衡和平衡常数 1. 平衡常数的表达式 不可逆反应:

HCl(aq)+NaOH(aq) NaCl(aq) +H2O(l) 可逆反应:

CO(g)+H2O(g) CO2(g) +H2(g)

对于可逆反应,在温度一定的情况的下,当反应达到平衡时,生成物相对浓度(相对分压)的计量数次方的乘积与反应物相对浓度(相对分压)的计量数次方的乘积的比值为一常数。

对于气相反应:

aA(g) + bB(g) = gG(g) + dD(g)

?peq(G)??peq(D)???Pθ?Pθ?????θK?ab?peq(A)??peq(B)???Pθ?Pθ?????

9

gd

对于水溶液中的反应:

aA(aq) + bB(aq) = gG(aq) + dD(aq)

?ceq(G)??ceq(D)???cθ?cθ?????θK?ab?ceq(A)??ceq(B)??θ??θ?cc????

上两式为平衡常数表达式,K称为标准平衡常数,简称平衡常数。 根据等温方程,平衡时:

△G =-RT lnK 或 lnK = -△G/RT 在应用和书写平衡常数表达式时应注意以下几点:

(1)正确写出化学方程式,根据化学方程式写出平衡常数表达式。

(2)平衡常数表达式中,各物质的浓度(分压)均为平衡时的浓度(分压)。对于反应物或生成物的固态或液态的纯物质,则在平衡常数表达式中他们的浓度(分压)不出现。例如: CaCO3(s)+2H+(aq) =Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(l)

gd?ceq(Ca2?)??peq(CO2)???cθ?pθ?????θK?2?ceq(H?)??cθ???

(3)平衡常数表达式必须与相应的化学方程式相对应。

(4)平衡常数与温度有关。 2. 平衡常数的意义和有关计算

(1)平衡常数的大小可表示反应进行的程度:

标准平衡常数K很大时,其表达式的分子(对应产物的浓度或分压)比分母(对应反物的浓度或分压)要大得多,说明反应物的大部分转化为产物了,反应进行的比较完全。 如果K的数值很小,反应进行的很不完全。 如果K数值不太大也不太小(103>K>10-3),

平衡混合物中产物和反应物的浓度(或分压)相差不大,反应物部分地转化为产物。 反应进行的程度也可用平衡时反应物的转化率来表示。 (2)利用某反应的平衡常数可进行平衡组成的计算:

分压:混合气体中某组分气体单独占有容器总体积时所具有的压力。 PiV总 = niRT

分压定律:(1)混合气体的总压力等于各组分气体分压之和。即: p = p(A) + p(B) + ········ 2) 某组分气体的分压力(简称分压)与混合气体的总压力(简称总压)之比等于该组分气体物质的量与混合气体总的物质的量之比(即该组分气体的摩尔分数)。即: 2.2.2 化学平衡的移动 1. 概念:

这种因条件的改变使化学反应从原来的平衡状态转变到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。

2. 化学平衡的影响因素: 浓度对化学平衡的影响:在平衡系统中,增加反应物的浓度,平衡就向着减少反应物的浓度,

10

也就是向着产生生成物的浓度方向移动。

压力对化学平衡的影响:对有气态物质存在的平衡,增加压力,平衡向着减小压力,也就是在容积不变的条件下,向着减小气体分子总数的方向移动。

对反应前后,气体分子数没有发生变化的反应,增加压力对该平衡不发生影响。 例如: CO(g)+H2O(g) = CO2(g) +H2(g) C(s) + CO2(g) = 2CO(g)

温度对化学平衡的影响:在平衡系统中,升高温度(加热),平衡就向着降低温度(吸热)方向移动。 3. 吕·查德里原理

假如改变平衡系统的条件之—,如浓度、压力或温度,平衡就向能减弱这个改变的方向移动。

2.3 化学反应速率

化学反应速率:用反应系统中某一组分的浓度(分压)对时间的变化率来表示。用v表示,单位为,mol·L-1·s-1。 对于水溶液中的反应:

aA(aq) + bB(aq) = gG(aq) + dD(aq)

d cG1d cDd cA1d cB1v????b?g?dd td td td t d cBv?1νBd t

1a式中,vB为反应中物质B的化学计量数 (反应物为负值,生成物为正值),dcB/dt表示物质B的浓度随时间t的变化率。 2.3.1浓度的影响和反应级数

对于一般反应:aA + bB= gG + dD

反应物浓度与反应速率之间的关系为: v = k{c(A)}x{c(B)}y

此式为化学反应的质量作用定律或化学反应速率方程。 式中,c(A),c(B)分别为反应物A和B的浓度,单位为 mol·L-1;k是反应的速率常数,简称速率常数。k与浓度无关,但随着温度的变化而变化。 当反应物的浓度均为单位浓度,即c(A)=c(B)=1 mol·L-1时,则v=k。浓度的指数不同的单位不同。

x, y分别为c(A),c(B)的指数,称为A和B的反应级数。对反应物A来说是x级反应,对反应物B来说是y级反应。对总反应来说(x+y)为总反应级数。若不指明,通常所说的反应级数就是总反应级数。

如果反应为元反应(即一步完成的反应),各物质的反应级数就等于相应的化学计量数。即x=a , y=b。

如果为非元反应(由几个元反应组成的复杂反应,即反应是分步完成的),各物质的反应级数不等与相应的化学计量数。即x≠a , y≠b。 反应级数是通过实验确定的。

2.3.2 温度的影响和阿仑尼乌斯公式 1. 阿仑尼乌斯公式

2.温度变化与反应速率变化的关系 2.3.3 反应的活化能和催化剂 1.活化能的概念

11

(1)有效碰撞:

根据气体运动理论,分子间要发生反应的先决条件是必须发生碰撞,只有那些具有足够能量的反应物分子(或原子),按照一定的空间取向的碰撞才有可能发生反应。这种能够发生反应的碰撞叫做有效碰撞。

根据过渡态理论,当具有足够能量的分子彼此以一定的空间取向相互靠近到一定的程度时(不一定发生碰撞),分子所具有的动能转变为分子间的势能。彼此之间的作用加强,分子中原子间的距离发生了变化,形成了一种过渡态,称为活化络和物 。例如:

(2)活化分子:这种具有足够高的能量,可发生有效碰撞或彼此接近时能形成过渡态的构型(活化络合物)的分子叫做活化分子。 (3)活化能:

活化分子的能量比一般分子的能量要高很多,但活化分子的能量还有高低。要形成活化络合物,总有一最低限的能量要求。

在过渡态理论中,活化能可用过渡态或活化络合物的能量与反应物分子的平均能量之差表示。

这一过程可用图2.3表示如下: 2 加快反应速率的方法

从活化分子和活化能的观点来看,增加单位体积内活化分子总数可加快反应速率。 活化分子总数=活化分子分数3分子总数

(1)增大浓度(或气体压力) 给定温度下活化分子分数一定,增大浓度(或气体压力)即增大单位体积内的分子总数,从而增大活化分子总数。显然,用这种方法来加快反应速率的效率通常并不高,而且是有限度的。

(2)升高温度 分子总数不变,升高温度能使更多分子因获得能量而成为活化分子,活化分子分数可显著增加,从而增大单位体积内活化分子总数。

(3)降低活化能: 常温下一般反应物分子的能量并不大,活化分子的分数通常极小。如果设法降低反应所需的活化能,虽然温度、分子总数不变,也能使更多分子成为活化分子,活化分子分数可显著增加,从而增大单位体积内活化分子总数。 3. 催化剂:

催化剂(又称为触煤):是能增加化学反应速率,而本身的组成、质量和化学性质在反应前后保持不变的物质。虽然在反应前后原则上催化剂的组成、化学性质不发生变化,但实际上它是参与了化学反应,改变了反应的过程(或历程),降低了反应的活化能,只是在后来又被―复原‖了。

2.3.4 影响多相反应速率的因素

(1) 系统中任何具有相同的物理性质和化学性质的部分叫做相,相与相之间有明确的界面隔开。

(2)对于气态,不论是单相组分气体或气体混合物,其内部是完全均匀的,只有一个相,叫做单相系统。

(3) 对于液态,若是溶液,要视其组成物质(组分)能否互溶, 互溶的为一相〔例如水和乙醇),不互溶的为两相(例如水和苯),甚至三相。

(4)对于固态,如果各组成物质不互溶,也不生成化合物,则一种纯物质为一相,而不论其颗粒大小和量多少;有多少种纯固态物质,使有多少相。多于一相的系统叫做多相系统。 对于多相反应来说,由于反应主要是在相与相之间的界面上进行的,因此多相反应的反应速率除了与上述的几个因素有关外,还和彼此作用的相之间的接触面大小有关。例如,刨花比木柴易燃,锌粉与盐酸作用比锌粒与盐酸作用要快得多。 增大相与相之间的接触面,可以提高反应速率。

12

搜索更多关于: 普通化学教案 的文档
普通化学教案.doc 将本文的Word文档下载到电脑,方便复制、编辑、收藏和打印
本文链接:https://www.diyifanwen.net/c7sr627ud544m0xd0pdv9_3.html(转载请注明文章来源)
热门推荐
Copyright © 2012-2023 第一范文网 版权所有 免责声明 | 联系我们
声明 :本网站尊重并保护知识产权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果我们转载的作品侵犯了您的权利,请在一个月内通知我们,我们会及时删除。
客服QQ:xxxxxx 邮箱:xxxxxx@qq.com
渝ICP备2023013149号
Top