大学普通化学复习知识点要点.docx

1、大学普通化学复习知识点要点配浙大普通化学第五版复习，根据注册结构师考试摘选课本内容编辑。.1物质的结构和物质状态原子结构的近代概念；原子轨道和电子云；原子核外电子分布；原子和离子的电 子结构；原子结构和元素周期律；元素周期表；周期；族；元素性质及氧化物及 其酸碱性。离子键的特征；共价键的特征和类型；杂化轨道与分子空间构型；分 子结构式；键的极性和分子的极性；分子间力与氢键；晶体与非晶体；晶体类型 与物质性质。溶液溶液的浓度；非电解质稀溶液通性；渗透压；弱电解质溶液的解离平衡；分压定 律；解离常数；同离子效应；缓冲溶液；水的离子积及溶液的 pH值；盐类的水解及溶液的酸碱性；溶度积常数；溶度积规那

2、么。化学反响速率及化学平衡 反响热与热化学方程式；化学反响速率；温度和反响物浓度对反响速率的影响； 活化能的物理意义；催化剂；化学反响方向的判断；化学平衡的特征；化学平衡 移动原理。氧化复原反响与电化学氧化复原的概念；氧化剂与复原剂；氧化复原电对；氧化复原反响方程式的配平； 原电池的组成和符号；电极反响与电池反响；标准电极电势；电极电势的影响因 素及应用；金属腐蚀与防护。3.5 ;有机化学有机物特点、分类及命名；官能团及分子构造式；同分异构；有机物的重要反响： 加成、取代、消除、氧化、催化加氢、聚合反响、加聚与缩聚；根本有机物的结 构、根本性质及用途：烷烃、 烯烃、炔烃、；芳烃、卤代烃、醇、苯

3、酚、醛和酮、羧酸、酯；合成材料：高分子化合物、塑料、合成橡胶、合成纤维、工程塑 料。；第1章热化学与能源 系统环境按照系统与环境之间有无物质和能量交换，可将系统分成三类 ：1 敞开系统与环境之间既有物质交换又有能量交换的系统，又称开放系统。2 封闭系统 与环境之间没有物质交换，但可以有能量交换的系统。通常在密闭容器中 的系统即为封闭系统。热力学中 主要讨论封闭系统。3隔离系统 与环境之间既无物质交换又无能量交换的系统，又称 孤立系统。绝热、密闭的恒容系统即为隔离系统。系统中具有 相同的物理性质和化学性质的 均匀局部 称为相。所谓均匀是指其分散度到达 分子或离子大小的数量级。相与相之间有明确的界

4、面，超过此相界面，一定有某些宏观性质 如密度、折射率、组成等要发生突变。系统的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。用来描述系统状态的物理量称为 状态函数。当系统的状态确定后， 系统的宏观性质就有确定的数值， 亦即系统的宏观性质是状态的单值函数。系统的性质之间是有一定联系的， 所以一般只要确定少数几个性质， 状态也就确定了。状态函数之间的定量关系式称为状态方程式。状态函数按其性质可分为两类：(1)广度性质(又称容量性质)，系统的某性质等于各局部该性质之和，具有 加和性。体积、热容、质量熵、焓和热力学能等均是广度性质。(2强度性质此类性质不具有加

5、和性， 其量值与系统中物质的量多寡无关， 仅决定于系统本身的特性。温度与压力、密度、粘度等均是强度性质。系统经过某过程由状态I变到状态II之后，当系统沿该过程的逆过程回到原来状态时， 假设 原来过程 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 力学可逆过程。例如，等温可逆、绝热可逆、可逆相变等。实际过程都是不可逆过程。可逆过程是在系统接近于 平衡的状态下发生的 无限缓慢的过程，从实用的观点看，可逆过程 最经济、效率最高。很明显，系统的某种广度性质除以物质的量或质量 (或任何两个广度性质相除)之后就成为强度性质。状态函数的计算在热力学中很重要，而状态函数的 变

6、化值只取决于过程的始态与终态 而与途径无关。因此，在计算一过程状态函数的变化值时常常需要假设实现该过程的某一途 径。对于一嚴化学反响方程式0-订 (Kitt)式中，B表示反响中物质的化学式，加是B的化学计量数，是量纲为1的fit IR 合成氨反响写成N(g)+?H2(g) = 2NH3(g)反响进度亡的定义式为；对于一般反响式(14a)肚才订垢叭 0式中，叼为物质B的物质的負，加为B的化学计量郭 故反便班授f的创单僮 为 molt对于有限的变化，对于化学反响来讲，一般选尚宋反响吋因就-nD(O)/vs (17)可见，对同一反响方程式，不管选用哪种物质表示反响进度均是相同的。同一反响，反响方程式

7、写法不同，化学计量数就不同，因而进度也就不同， 所以当涉及反响进度时，必须指明化学反响方程式。对于反响热q,负号表示放热，正号表示吸热。现代常用的量热设备是 弹式热量计他称氧弹，可以精确的测得 恒容条件下的反响热。比捣客flfl定久是掛專t除以质量用加si单碰为卜氓叭催用单杜为j-r1- KY C的宦义廻泉轆吸收的St小鑒量知除以湿度升裔町曲C/dT,覆粵的31单征为J* KY弹式热量计中环境 所吸收的热 可分为两个局部:主要局部是参加的 吸热介质水 所吸收的，另 一局部是金属容器等 钢弹组件 所吸收的。注意:反响热曹与反响进度之比，即等于摩尔反响热湛即V (k13)那么 = (M4)式子(1

8、.13)是热力学函数 焓H的定义式，H是状态函数u,p,V的组合，所以焓H也是状态函数。 式(1.14)中厶H是焓的增量，称为 焓变显然，焓变与u相同，其SI单位为J。在定压过程中， 如焓变小于零，表示系统放热；假设焓变那么为吸热反响。 故定压反响热 也只取决于 始态和终态， 这是等压反响热的特点。可以得出：在恒容或恒压条件下，化学反响的 反响热只与反响的始态和终态有关 ，而与变化的途径无关，后来称为盖斯定律。可得出同一反响的qp和qv的关系为对于只有 凝聚相(液态和固态)的系统，q = Qv对于有岂鑫胸加券与的系统，AV是由于客气体的物质的區岌生蛮化引起 的。假设枉一厲体的物质曲量变化为(H

9、e).刚由于客种气体苗胸底前哥的枣ft而引起祭统的体积变化$根据此旷护故戏中尺为廂尔汽悴剧恥外如之艺 vBc*Rr 147b5尊式两边均除以反响送度打即得牝学反响摩尔定压热与摩尔定容戕Z河的关Qg - 2 S 1 - IT?r或 hTH-rUm= irBfi-RT 1.17dB式屮，SBg为段应丽启气盃物质化字计量数的变化，对反响物*取負恒，对B产物#职正值摩尔反响热务“边叭誠ArH. T#r表示反响的常用单也为IrJ *TnrJ-1 *1热力学标准状态与物质的标准摩尔生成焓 物质的热力学标准态强调物质的压力必为标准压力pe,对温度并无限定。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

10、成 单位物质的量的纯物质时反响的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓。一般选T=298.15 K为参考温度。生成焓是说明物质性质的重要数据， 生成焓的负值越大，说明该物质 键能越大，对热越稳定。2。反响的标准摩尔焓变在标准状态时反响的摩尔焓变叫做该反响的 标准摩尔焓变，温度下标准摩尔反应焓等于同温度下各参加反响物质的标准摩尔生成焓与其化学计量数有正负区别乘积 的总和。求反响的摩尔焓变 除注明系统的状态T，p,物态等外，还必须指明相应的反响计量方程式 。假设系统的温度不是，反响的焓变会有些改变，但一般变化不大，即 反响的焓变根本不随温度而变。第2章化学反响的根本原理与大气污染这种在给定条什下能自动进行

11、的反响或过程叫做 自发反响 或自发过程。“自发过程 都是热力学的不可逆过程。这是一切自发过程的共同特征， 也是热力学第二定律的根底。应注意：自发并不 意味迅速。反响能否自发进行，还与给定的条件有关。但是热力学第一定律无法说明化学反响进行的方向， 热力学第二定律的主要任务之一是研究过程方向和限度。为此要引进新的热力学状态函数 熵S和吉布斯函数G。这就是说，系统 倾向于取得最大的混乱度 或无序度。系统内物质微观粒子的 混乱度或无 序度可用熵来表达，或者说系统的熵是系统内物质微观粒子的混乱度或无序度 的量度，以 符号S表示之。系统的 熵值越大，系统内物质微观 粒子的混乱度越大。热力学第二定律的统计表

12、达为： 在隔离系统中发生的自发进行反响必伴随着熵的增加 ，或隔离系统的熵总是趋向于极大值。这就是自发过程的热力学准那么，称为 熵增加原理。(2*2自笈过程平衡状态上式说明：在隔离系统中，能使系统熵值增大的过程是自发进行的;熵值保持不变的过程，系 统处于平衡状态即可逆过程。这就是隔离系统的熵判据。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。(i)对同一物质而言， 气态时的熵大于液态 时的，而 液态时的熵又大于固态 时的。(2)同一物质在相同的聚集状态时，其熵值随 温度的升高而增大。(3)一般说来，在温度和聚集状态相同时， 分子或晶体结构较复杂(内部微观粒子较多)的物

13、质的熵大于(由同样元素组成的)分子或晶体结构较简单(内部微观粒子较少)的物质的熵。(4)混合物或溶液 的熵值往往 比相应的纯物质的熵值大利用这些简单规律，可得出一条定性判断过程熵变的有用规律 ：对于物理或化学变化而论，几乎没有例外，一个导致 气体分子数增加的过程或反响总伴随着 熵值增大。熵是状态函数，反响或过程的熵变， 只跟始态和终态有关，而与变化的途径无关。反响的标准摩尔熵变其计算及注意点与焓变的相似。可忽略温度的影响，可认为ZS；T)S(298.15 K)反响的熵变根本不随温度而变。(2= + rfS(D,g) - (乙4b)墉的热力学定戈 可从热力学推出.在恒温可道过程中系域所吸收或放出

14、的裁債(以qt 表示)除以温度等于系统的霜变d* (2.5)即由直崑叉徉热温裔挣而鶴鼠 綁的变化可用可iis的曲(*)与温()之商来计G=H-TS式中吉布斯函数G是状态函数H和的组合，当然也是状态函数。对于等温过程：TAS或写成 5环=亠也-T&S咖G表示反响或过程的吉布斯函数的变化，简称吉祁新画数变，反响自发性的判断根据化学热力学的推导可以得到，对于 恒温、恒压不做非体积功的一般反响 ，其自发性的判断标准(称为最小自由能原理)为A0非自发过程，过程能向逆方向进行.霜刿据和吉布斯函败卿据的比拟M A ffi系就斑丈承繩M軽axxwBjr 间平ff&ft应当指出，如果化学反响在恒温恒压条件下，除

15、体积功外还做非体积功W。那么吉布斯函 数判据就变为(热力学可推导出):j AG - w?自发过程A/7= - zw* 平術狀态 (2_8)- 非自发过稈J此式的意义是在等温、等压下，一个封闭系统所能做的最大非体积功(一w )等于其吉布斯 自由能的减少(一 G)。热力学等温方程可表示为QG过(T)=4G：(T) + imnI(加广 (2.11a)B(9 = LOO kPa),II为连乘算符习惯上將甲伽勺诫为反响商Q曲硏称为常对分压所以式(2.1U)也可写咸岂i RTInQ (2 lib)理想气体的分压定律有两个关系式。第一，混合气体的总压力 p等于各组分气体分压力p 之和。第二，混合气体中某组分

16、气体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之乘积，即(2.13)式巾，叼=附/和即某组分气体i的摩尔为数辱丁该弋体t的物廣的量谢与混 令代体也的物质的量理才Ub只有在高温低压时，才可近似按理想气体处理。反响的标准摩尔吉布斯函数变的计算及应用(1)与物质的焓相似，物质的吉布斯函数也采用 相对值。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响的吉布斯函数变 叫做该物质的标准摩尔生成吉布斯函数 。而任何指定单质的标准摩尔生成吉布斯函数为零 。反响的标准摩尔吉布斯函数变等于同温度下各参加反响物质的标准摩尔生成吉布斯函数与其化学计量数乘积的总和。 但应注意，反响的 焓变与熵变根本

17、不随温度而变 ，而反响的 吉布斯函数变那么是温度的线性函数。平衡系统的性质不随时间而变化。 例如，到达化学平衡时，系统中每种物质的分压力或浓度都保持不变。实验说明，在一定温度下，当化学反响处于平衡状态时， 以其化学反响的化学计量数 (绝(2.19)(2.20)对值)为指数的各产物与各反响物分压或浓度的乘积之比为一个常数。例如，对于一般化学 反响皿l 严(B卅f(G)門严(D)f _ xKp与Kc分别称为压力平衡常数与浓度平衡常数，Kp，与Kc都是有量纲的量，且随反响的不同 ，量纲也不同，给平衡计算带来很多麻烦，为此一律使用标准平衡常数Ke(常简称平衡常数)。对于理想气体反响系统：那么定义 U

18、尸丹标准平衡常数Ke是量纲为1的量。Ke数值决定于反响的本性、温度以及标准态的选择 ，而与压力或组成无关。当Ke值越大，说明该反响进行得越彻底，反响物的转化率越高。标准平衡常数可从标准热力学函数求得。+ (府/严)性 23)将式2.21 )壮入丸2.23)可得ArG2(T)- -RTlnKw (2*2伽)或二里 丁 (2.24b)不必依靠实验，利用标准热力学函数可从理论上计算标准平衡常数。在书写平衡常数表达式和应用式 (2.24)时要特别注意以下几点：(1)Ke表达式可直接根据化学计量方程式写出，而不管其反响的具体途径如何，只考虑平衡 时气体的分压和溶质的浓度，而且总是将产物的写在分子上、反响

19、物的写在分母上。(2)Ke的数值与化学计量方程式的写法有关，(3) K导不随压力和塑成而娈.但K&与A.G 一样都是温度T的函軻所 以应用式(2,24)时亠(?匚必须与 g温度一致，且应注明温度。假设未注明- 般融 T = 298J5K9多重平衡规那么多重平衡规那么：如果某个反响可以表示为两个或更多个反响的总和，那么总反响的平衡常数等 各反响平衡常数的乘积。即，如果反响反响！+反响(2.25)这种因条件的改变使化学反响从原来的平衡状态转变到新的平衡状态的过程叫 化学平衡的移动。平衡移动原理：假设改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度， 平衡就向能减弱这个改变的方向移动。应用这个规律，可以改

20、变条件，使所需的反响进行得更完全。范特霍夫等压方程式般:棊 反响在不同温度巧馴 时丝平衡常数分别为K?和Kf M图不同热效应肘taK9与1/T关系影响反响速率 的因索可概括为三类：一是反响物的 本性，二是反响物的浓度和系统的 温度、 压力、催化剂 等宏观量，三是光、电、磁等 外场。(2-30b)1 dcub d:上述定义的反响速率的最大优点是其量值与所研究反响中物质 B的选择无关，即可选择任何一种反响物或产物来表达反响速率，都可得到相同的数值。当注意，说到反响速率， 与反响进度一样，必须给出化学反响方程式。 因为化学计量数与化学反响方程式的写法有关。例如，刘合成氨反响Nj + 3Hj2NH3

21、,其反响速率:=丄 dN _ - dcNj J_ 0cHaUT d dr = dr实验证明，在给定温度条件下，对于 元反响即一步完成的反响，又称基元反响 ,反响 速率与反响物浓度以化学反响方程式中相应物质的化学计量数为指数 的乘积成正 比。这个 定量关系习惯上称为 质量作用定律可用反响速率方程来表达。对于通式 ：益2,32将弍2J2进行整理并积分设反响时间从0到-反响物浓席从m軌J可得;一 J：=J；嵐(2.33a)反响物消耗一半所需的时间，称为 半衰期，符号为切2.一级反响前半克期ik时卫接饰可概括出一级反响的三个特征1 lnc对t作图得一直线斜率为一 k。2 半衰期与反响物的起始浓度无关。

22、 当温度一定时，ti/2是与k成反比的一个常数。一一 1 1速率常数k具有时间一的量纲，其SI单位为s-1种子被采摘,从空气中吸收】*C的过程便停止了*由于啟射性衰变己知的 硅变反响比仆乍伽亠叱在总碳中含量便下降，由批可以k Ae*/RT假设以对数关系表示，那么为ln(k/A)-Ea/RT 即ln|i=-壽 + lid A式中A为指前因子，与速率常数k有相同的量纲；Ea叫反响的活化能也称阿仑尼乌斯活化 能，常用单位为KJ mol-1 。A与Ea都是反响的特性常数，根本与温度无关 ，均可由实验求得；R为摩尔气体常数k1和k2分别为温度T1和T2时的速率常数。阿仑尼乌斯公式至今乃是从 k求活化能E

23、a的重要方法。活化能的大小反映了反响速率随温度变化的程度。活化能较大的 反响，温度对反响速率的影响较显著，升高温度能显著地加快反响速率 ；活化能较小的反响那么反之。应当指出，并 不是所有的反响都符合阿仑尼乌斯公式 。活化能的物理意义就在于需要克服这个 能垒。即在化学反响中破坏旧键所需的最低能量。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 活化络合物的分子叫做活化分子。活化络合物分子与反响物分子各自平均能量之差 称为活化能。比正-咼逆23刀一个系统或化合物是否稳定，首先要注意到稳定性可分为热力学稳定性和动力学稳定性 两类。一个热力学稳定系统必然在动力学上也是稳定的。 但一个热力

24、学上不稳 定的系统，由于某些动力学的限制因素 如活化能太高，在动力学上却是稳定的如上述的合成氨反响 等。对这类热力学判定可自发进行而实际反响速率太慢的反响，假设又是我们所需要的，就 要研究和开发高效催化剂，促使其反响快速进行。加快反响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响速率。1增大浓度 即增大单位体积内的分子总数，从而增大活化分子总数。 ！效率通常并不高，而且是有限度的。2升高温度3降低活化能通常可选用 催化剂以改变反响的历程， 提供活化能能垒较低的反响途径 。催化剂又称触媒是能显著增加化学反响速率，而 本身的组成、质量和化学性质 在反响前后 保持不变的

25、物质。催化剂的主要特性有：1 能改变反响途径，降低活化能，使反响速率显著增大。催化剂参与反响后能在生成最终产物的过程中解脱出来，恢复原态，但物理性质如颗粒度、密度、光泽等可能改变。 2 只能加速到达平衡而不能改变平衡的状态 。即同等地加速正向和逆向反响，而不能改变Ke。3 有特殊的选择性。一种催化剂只加速一种或少数几种特定类型的反响。4 催化剂对少量杂质特别敏感。这种杂质可能成为助催化剂，也可能是催化毒物用热、光或引发剂等使反响引发，就能通过活性中间物 如自由基的不断再生而使反响像锁链一样，一环扣一环持续进行的一类复合反响称为 链反响。所有的链反响都可认为由链的 引发、链的传递和链的终止三个阶

26、段组成。水化学与水污染溶液由溶质和溶剂组成。溶质是盐，溶剂是水溶液的通性，在这里只扼要讨论由不同的难挥发性溶质 B和溶剂A组成的溶液都会引起溶液的蒸气压下降、沸点上升 和凝固点下降，以及溶液渗透压 等。非电解质溶液的通性1溶液的蒸气压下降2.溶液的沸点上升和凝固点下降 溶液的沸点上升和凝固点下降是由于溶液中溶剂的蒸气压下降所引起的。 所谓质量摩尔浓度m是指在1Kg溶剂中所含溶质的物质的量 3渗透压 渗透必须通过一种膜来进行， 这种膜上的微孔只允许溶剂 水的分子通过， 而不允许溶质的分子通过，因此叫做 半透膜.。渗透压是为维持被半透膜所隔开的溶液与纯 溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力。如果外加在溶液上的压力超过了渗透压，那么反而会使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动， 使纯溶剂的体积增加，这个过程叫做 反渗透。难挥发的非电解质稀溶液的渗透压与溶液的浓度及热力学温度成正比。忧虚表示漠透压表示報度表示迪力学澜度.世表示落廣的物虞的量，V 表示濬液的体积那么HcRTRT或 IlVnRT 34这一方程的形式与理想气体方程完全相似， R的数值也完全一样，但气体的压力和溶液的渗透压产生的原因是不同的。 气体由于它的分子运动碰撞容器壁而产生压力