大学无机化学期末考试复习资料(天津大学第四版)

第一章化学反应中的质量和能量关系重要概念1.系统：客观世界是有多种物质构成的，但我们可能只研究其中一种或若干物质。人为地将一部分物质与其他物质分开，被划分的研究对象称为系统。2.相：系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分称为相。3.状态：是指用来描述系统的诸如压力P、体积V、温度T、质量m和组成等各种宏观性质的综合表现。4.状态函数：用来描述系统状态的物理量称为状态函数。5.广度性质：具有加和性，如体积，热容，质量，熵，焓和热力学能等。6.强度性质：不具有加和性，仅决定于系统本身的性质。如温度与压力，密度等。系统的某种广度性质除以物质的量或者质量之后就成为强度性质。强度性质不必指定物质的量就可以确定。7.热力学可逆过程：系统经过某种过程由状态1到状态2之后，当系统沿着该过程的逆过程回到原来状态时，若原来的过程对环境产生的一切影响同时被消除（即环境也同时复原），这种理想化的过程称为热力学的可逆过程。8.实际过程都是不可逆的，可逆过程是一种理想过程。9.化学计量数：0=BVBＢ表示反应中物质的化学式，ＶＢ是B的化学计量数，量纲为一；对反应物取负值，生成物取正值。10.化学计量数只表示当安计量反应式反应时各物质转化的比例数，并不是各反应物质在反应过程中世界所转化的量。11.反应进度：bbv/n对于化学反应来讲，一般选未反应时，0引入反应进度这个量最大的优点是在反应进行到任意时刻时，可用任一反应物或产物来表示反反应进行的程度，所得的值总是相等的。12.习惯对不注明温度和压力的反应，皆指反应是在298.15K，100kPa下进行的。13.一般没有特别的注明，实测的反应热（精确）均指定容反应热，而反应热均指定压反应热。14.能量守恒定律：在任何过程中，能量不会自生自灭，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。也叫做热力学第一定律。ΔU=Q+W15.热力学能具有状态函数的特点：状态一定，其值一定。殊途同归，值变相等。周而复始，值变为零。16.系统与环境之间由于存在温差而交换的热量称为热。若系统吸热值为正，若系统放热值为负。17.系统与环境之间除了热以外其他形式传递的能量都称为功。系统得功为正，系统做功为负。在一定条件下由于系统体积的变化而与环境交换的功称为体积功pdVW，除体积功以外的一切功称为非体积功如电功。18.功和热都是过程中被传递的能量，它们都不是状态函数，其数值与途径有关。而热力学第一定律中的热力学能的改变量只有过程的始态和终态决定，而与过程的具体途径无关。19.化学反应热是指等温过程热，即当系统发生了变化后，使反应产物的温度回到反应前始态的温度，系统放出或吸收的热量。20.定压反应热，在恒压，只做体积功的条件下，12pHHQpVUHU则令vQ是焓的增量，称为焓变。如果0表示系统放热，0表示系统吸热，为吸热反应。21.对于只有凝聚相的系统即液态和固态的系统，vpQQ，对于有气态物质参与的系统，考虑到体积的变化，可得RTBgUHRTBgQQBmrmrBmvmp）（即）（，，22.盖斯定律：在恒容或者恒压条件下，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与变化途径无关。23.在任一温度Ｔ、标准压力p下表现出理想气体性质的纯气体状态为气体物质的标准状态。液体固体物质或溶液的标准状态为任一温度Ｔ，标准压力p下的纯液体，纯固体或标准浓度C时的状态。24.单质和化合物的相对焓值，规定在标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓。生成焓的负值越大，表明该物质键能越大，对热越稳定。25.298.15K温度下标准摩尔反应焓等于同温度下个参加反应物质的标准摩尔生成焓与其化学计量数的乘积的总和。若系统的温度不是298.15K，反应的焓变会有些改变，但一般变化不大，即反应的焓变基本不随温度而变。第二章化学反应的方向/速率和限度重要概念1.自发反应：在给定的条件下能自动进行的反应或过程叫做自发反应或自发过程。自发过程都是热力学的不可逆过程。2.过程能自发地向着混乱程度增加的方向进行。3.熵是系统内物质微观粒子的混乱度（或无序度）的量度。klnS，式中Ω为热力学概率或者称混乱度，k为波尔兹曼常数。4.熵的公式表明：熵是系统混乱度的量度，系统的微观状态数越多，热律学概率越大，系统越混流乱，熵就越大。5.热力学第二定律：在隔离系统中发生的自发反应必伴随着熵的增加，或隔离系统的熵总是趋向于极大值，这就是自发过程热力学的准则，称为熵增加原理。6.热力学第三定律：在绝对零度时，一切纯物质的完美晶体的熵值都等于零。表达式为S（0K）=kln1=0；7.依此为基础，若知道某一物质从绝对零度到指定温度下的一些热力学数据如热容等，就可以求出此温度时的熵值，称为这一物质的规定熵。8.单位物质的量的纯物质在标准状态下的规定熵叫做该物质的标准摩尔熵。9.（1）对于同一物质而言，气态时的熵大于液态时的，液态时的熵又大于固态时的熵。（2）同一物质在相同的聚集态时，其熵值随温度的升高而增大；（3）在温度和聚集态相同时，分子或晶体结构较复杂的物质熵值大于分子或晶体结构较为简单的物质的熵值。（4）混合物或溶液的熵值往往比相应的纯净物的熵值大。10.对于物理或者化学变化而言，几乎没有例外，一个导致气体分子数增加的过程或反应总伴随着熵值的增大。11.注意，虽然物质的标准熵随温度的升高而增大，但是只要是没有引起物质聚集状态的改变，其值通常相差不大，可以认为反应的熵变基本不随温度而变，这一点和焓变很类似。12.自由能：把焓和熵并在一起的热力学函数。13.吉布斯函数：mrmrmrSTHGTSHG或者写成。14.以G作为判断化学反应自发性的标准，称为最小内能原理即：G0自发过程，过程能向正向进行；G=0平衡状态；G0非自发过程，过程能向逆向进行。15.熵判据和吉布斯函数判据的比较：16.如果化学反应在恒温恒压条件下，除了做体积功外还做非体积功'，则吉布斯函数判据应为：非自发状态平衡状态；自发过程；'G'G'G，上式的意义是在等温等压下一个封闭系统所能做的最大非体积功等于吉布斯函数自由能的减少。'maxG，'max表示最大电功。17.热力学等温方程：BvBBmrmrp/pRTlnTGTG）（）（）（其中R为摩尔气体常数，Bp为参与反应的物质Ｂ的分压力，p为标准压力（p＝100kPa），为连乘算符，习惯上将BvBBp/p）（称为反应商Q，p/pB称为相对分压，所以上式可以写成：RTlnQTGTGmrmr）（）（，若所有气体的分压均处于标准状态，即Q=1，这时任一态变成了标准态。熵判据吉布斯函数判据系统孤立系统封闭系统过程任何过程恒温恒压不做非体积功自发变化的方向熵值增大，ｓ0吉布斯函数减小，G0平衡条件熵值最大，ｓ=0吉布斯函数最小，G=0判据法名称熵增加原理最小自由能原理18.道尔顿分压定律：第一，混合气体的总压力p等于各组分气体分压力ip之和。即ipp；第二，混合气体中的某组分气体i的分压力等于混合气体的总压力p与该组分气体的摩尔分数ix之乘积，即iipxp式中，nnxii/，即某组分气体i的摩尔分数等于该气体i的物质的量in与混合气体总的物质的量n之比。19.标准摩尔生成吉布斯函数：在标准状态时，由指定单质生成单位物质的量的纯净物时反应的吉布斯函数变。20.水合氢离子的标准摩尔生成吉布斯函数等于零。21.反应的焓变和熵变基本不随温度改变，而反应的标准摩尔生成吉布斯函数变则是温度的线性函数。22.任意状态时的反应的摩尔吉布斯函数变可根据实际条件用热力学等温方程进行计算。23.宏观上的化学平衡是由于微观上仍持续进行着正逆反应的效果相互抵消所致，所以化学平衡是一种动态平衡。24.0GTr就是化学平衡的热力学标志或称反应限度的判据。平衡系统的性质不随时间而改变。25.标准平衡常数：当化学反应处于平衡状态时，以其化学反应的化学计量数（绝对值）为指数的各产物与反应物分压或浓度的乘机之比为一个常数。K只是温度的函数，K值越大说明反应进行的越彻底，反应物的转化率越高。26.转化率是指某反应物在反应中已转化的量相对于该反应物初始用量的比率。27.标准平衡常数可从标准热力学方程函数求得。当反应达到平衡时，）（TGmr=0，则热力学等温方程式可以写成0p/pRTlnTGTGBvBBmrmr）（）（）（，将BvBeqB}p/p{K代入上式中得：RTlnKTGmr）（，RTTGlnKmr）（28.（1）Ｋ表达式可直接根据化学计量方程式写出；（2）Ｋ的数值与化学计量方程式的写法有关；（3）Ｋ不随压力和组成而变，但Ｋ与）（TGmr一样都是温度T的函数。29.多重平衡原则：如果某个反应可以表示成两个或者多个反应的总和，则总反应的平衡常数等于各反应平衡常数的乘积。30.一切平衡都只是暂时的，相对的。因条件的改变使化学反应从原来的平衡状态转变到了新的平衡状态的过程叫化学平衡的移动。31.平衡移动原理：假如改变平衡系统的条件之一，如浓度压力或者温度，平衡就会向能减弱这个改变的方向移动。32.根据热力学等温方程式RTlnQTGTGmrmr）（）（及RTlnKTGmr）（合并此两式可得KQRTlnGmr根据此式只需比较静态的反应商Q与平衡常数Ｋ的相对大小，就可以判断反应进行的方向即平衡移动的方向，可分为下面三种情况：当QＫ，则mrG0反应正向自发进行；当Q=Ｋ，则mrG=0，平衡状态；当QＫ，则mrG0,反应逆向自发进行。33.范特霍夫等压方程式：由RTTGlnKmr）（和吉布斯函数方程式合并得到）（）（2112mr12mr12TTTTRHT1T1RHKKln34.吕·查德里原理得出：化学平衡的移动或化学平衡的方向是考虑反应的自发性，决定于mrG是否小于零；而化学平衡则是考虑反应的限度，及平衡常数它取决于mrG（注意不是mrG）数值的大小。35.影响化学反应速率的因素概括为三类：一是反应物的本性，二是反应物的浓度和系统的温度压力催化剂等客观量。三是光电磁等外场。36.元反应：一步完成的反应又称作基元反应。37.在给定的温度条件下对于元反应，反应速率与反应物浓度（以化学反应方程式中相应物质的化学计量数的绝对值为指数）的乘积成正比。ba)}B({)}A({cckv，其中k称为反应的速率常数，对于某一给定反应在同一温度、催化剂等条件下，k是一个不随反应物浓度而改变的定值。显然k的单位随反应级数n=a+b值的不同而异。38.一级反应：（1）ln{c}对t作图得一直线，斜率为k；（2）半衰期2/1t与反应物的起始浓度无关。当温度一定时，2/1t是与k成反比的一个常数。（3）速率常数k具有1（时间）的量纲。39.阿伦尼乌斯公式：）（）（2112a12a12TTTTRET1T1REkkln，他不仅用于基元反应也适用于非基元反应，aE称为表现活化能，此公式和范特霍夫等压方程式相似，注意区别。40.有效碰撞：根据气体分子运动理论，可以认为只有具有所需足够能量的反应物分子（或原子）的碰撞才有可能发生反应，这种能够繁盛反应的碰撞叫做有效碰撞。41.有关活化能的计算：mraaHEE（逆）（正），活化能的大小代表反应阻力的大小。42.催化剂：催化剂能与反应物生成不稳定的中间化合物，改变原来的反应方程，为反应提供提供一条能垒较低的反应途径，从而降低反应的活化能。43.催化剂的主要特性：（1）能改变反应途径，使反应速率明显增大；（2）只能加速达到平衡，而不能改变平衡状态；（3）催化剂对少量杂质特别敏感。第三章酸碱反应和沉淀反应重要概念1.酸碱质子理论：凡是给出质子的物质都是酸；凡是能与质子结