全国勘察设计注册工程师执业资格考试公共基础考试普通化学考试内容3.ppt

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1、普通化学考试大纲,三、化学反应速率与化学平衡 反应热与热化学方程式；化学反应速率；温度和反应物浓度对反应速率的影响；活化能的物理意义；催化剂；化学反应方向的判断；化学平衡的特征；化学平衡移动原理。,一、反应热与热化学方程式1.基本概念：（1）系统：作为研究对象的那一部分物质和 空间。 环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和 空间。开放系统：有物质和能量交换；封闭系统：只有能量交换；隔离系统：无物质和能量交换,第三节、化学反应速率与化学平衡,40.体系和环境之间只有能量交换，而没有物质交换，这种体系在热力学上称为（ ）A. 绝热体系 ; B. 循环体系; C. 孤立体系 ; D. 封闭体系。

2、,（2）相:系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分称为相。 相与相之间有明确的界面气体:无论几种气体只有1相即单相;液体:互溶为1相,如乙醇水溶液; 不互溶为多相,如水与油;固体:几种固体则为几相. (互熔则为一相),7、在一定条件下，由乙醇水溶液、冰、水蒸气、氮气和氧气组成的系统中，含有( )A、三个相； B、五个相； C、三种组分；D、五种组分。,（3）状态:就是系统一切性质的总和 (综合表现) 状态函数:用于表示系统性质的物理量. 如, 压力p、体积V、温度T、 焓、熵、吉布斯函数 。状态函数的性质：状态函数是状态的单值函数当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统的始、末态

3、有关，而与变化的实际途径无关。,1、下列对于功的描述中，正确的是（A ）A、是途径函数，无确定的变化途径就无确定的数值；B、是途径函数，对应于某一状态有一确定的值；C、是状态函数，变化量与途径无关；D、是状态函数，始终态确定，其值也确定。,2.反应热:化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热效应，简称反应热。 q 0 放热； q 0 吸热。 单位：kJmol1,3、等容反应热（qV）：等容，不做非体积功的条件下的反应热。 U qV 即反应中系统内能的变化量（u）在数值上等于等容热效应qV 。4、等压反应热（qp）：等压，不做非体积功的条件下的反应热。 H =qp ，即反应的焓变H在数值上等于其等

4、压热效应。H0 放热；H0 吸热。,5、反应热效应的理论计算（1）盖斯定律：在恒容或恒压条件下，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与变化的途径无关。推论：热化学方程式相加减，相应的反应热随之相加减 反应（3）反应（1）反应（2）则 H 3 = H 1 H 2,例 （1）C(s)+O2(g)=CO2(g); H 1=393.5kJmol1 (2)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g); H 2=-283.0 kJmol1（3）C(s) +1/2O2(g)= CO(g) 反应（1）反应（2）=反应（3）故 H 3=H 1H 2 （393.5）（-283.0） 110.5kJmol1,

5、注意:1）方程式乘以系数,相应反应热也应乘以该系数.如反应:（3）2反应（1）3反应（2） 则 H m3 = 2H m1 3H m2C(s)+O2(g)=CO2(g); H =393.5kJmol12C(s) + 2O2(g)=2CO2(g); H =787kJmol12）正逆反应的反应热绝对值相等，符号相反。如，CO2(g) = C(s)+O2(g); H =393.5kJmol1,（2）反应的标准摩尔焓变rH m的计算1) 标准条件气态物质:指气体混合物中,各气态物质的分压均为标准压力P。P=100kPa溶液中水合离子或水合分子：指水合离子或水合分子的有效浓度为标准浓度C。C=1 mol.

6、dm-3液体或固体：指在标准压力下的纯液体或纯固体。2)标准状态：反应中的各物质均处于标准条件下称该反应处于标准状态。以“”表示。,3)物质的标准摩尔生成焓（fH m ）： 在标准状态下由指定单质生成单位物质量（1mol）的纯物质时反应的焓变称该物质标准摩尔生成焓。单位kJmol1规定：指定单质标准摩尔生成焓为零。fH m(单质，298.15K)=0，如， fH m (H2，g，298.15K)=0；fH m(CO2,g，298.15K)=-393.15 kJmol1,15,rH m(298.15K)= gfH m(G,298.15K)+dfH m(D,298.15K) - afH m(A,2

7、98.15K)+ bfH m(B,298.15K)单位： kJmol1,任一反应: aA +bB = gG +dD,(4) 反应的标准摩尔焓变的计算,二,化学反应速率1. 化学反应速率的表示B:B物质的化学计量数。反应物取负值，生成物取正值单位:moldm-3 s-1对于反应： aA + bB = gG + dD,例： N2+3H2 = 2NH3,平均反应速率,影响反应速率的因素： 化反应物浓度(压力)、温度、催化剂。2.浓度的影响和反应级数浓度影响:增加反应物或减少生成物的浓度,反应速率加大。(1)质量作用定律：在一定温度下，对于元反应反应速率与反应物浓度（以反应方程式中相应物质的化学计量数

8、为指数）的乘积成正比。元反应:即一步完成的反应，又称基元反应或简单反应.,(2)速率方程元反应： aA + bB = gG + dD速率方程：=c(A)ac(B)b:速率常数，表示反应物均为单位浓度时的反应速率。 大小取决于反应物性质、温度及催化剂，与反应物浓度无关。 n=a+b:称反应级数；,（3）非元反应：（即两个或两个以上元反应构成）： aA +bB=gG +dD速率方程式：=c(A)xc(B)y 反应级数: n=x + y x 、y反应级数，由试验来确定。注意：在书写反应速率方程式时，反应中液态和固态纯物质的浓度作为常数“1”。,54.对于反应而言，当的浓度保持不变，的起始浓度增加到两

9、倍时，起始反应速率增加到两倍；当的浓度保持不变，的起始浓度增加到两倍时，起始反应速率增加到四倍，则该反应的速率方程式为_。 .k . kB.k CB2 D. V=kCA2CB2 70.反应2H2+2NO2H2O+N2的速率方程为V=kC（H2）C（NO）2，则此反应的总级数为_。A.4 B.3 C.2 D.1,例题,2温度对反应速率的影响 温度对反应速率的影响体现在反应速率常数上阿仑尼乌斯公式：Z:指前因子；Ea:活化能(1)温度升高（T);速率常数升高k（k正，k逆）; 反应速率。(2)活化能越低Ea，速率常数升高k,反应速率越高,1.反应 C（s）+ O2（g）=CO2（g） , 的 HS

10、() S(s) .2)同一物质,聚集状态相同时,熵值随温度升高而增大. 即S(高温)(S低温)3)当温度和聚集状态相同时，结构较复杂物质的熵值大于结构简单的。S（复杂分子）S（简单分子）。,1.下列反应中rSm0的是（）A、2H2（g）+O2（g）=H2O(g)， B、N2（g）+3H2（g）=2NH3(g)，C、NH4Cl（s）=NH3(g)+HCl（g）， D、CO2（g）+2NaOH（aq）=Na2CO3（aq）+ H2O(l),2、吉布斯函数变及反应方向(自发性)的判断,（1）吉布斯函数 G = H TS , 为一复合状态函数（2）吉布斯函数变 G =H TS ，吉布斯等温方程式（3）

11、反应方向(自发性)的判断： G0 反应正向自发; G =0 平衡状态; G 0反应逆向自发，正向非自发。,考虑H和S两个因素的影响,分为四种情况:1)H0，S 0；G0 正向自发2)H0，S 0；G0正向非自发3)H0，S 0；升高至某温度时G由正值变为负值，高温有利于正向自发4)H0，S 0；降低至某温度时G由正值变为负值，低温有利于正向自发（4）反应自发进行的临界温度为：,例：化学反应低温自发，高温非自发（）1)H0，S 02)H0，S 03)H0，S 04)H0，S 0,四化学平衡1化学平衡的特征： （1）正逆即正、逆两方向反应速率相等时,系统达到平衡状态。（2）生成物和反应物的浓度（或

12、压力）不再发生变化（恒定）。(3）化学平衡是有条件的、相对的、暂时的动态平衡。条件改变,平衡会发生移动。,2. 标准平衡常数k(1)试验证明：生成物相对浓度（或相对压力）以计量系数为指数的的乘积与反应物相对浓度（或相对压力）以计量系数为指数的的乘积的比值为一常数，此常数称为该反应在该温度下的标准平衡常数，以k表示。,(2) k的表达式对于气体反应： aA(g) +bB(g)=gG(g) +dD(g)对于溶液中的反应: aA(aq) +bB(aq)=gG(aq) +dD(aq)p=100kPa ; C=1moldm-3 纯固体、纯液体不的浓度不列入表达式。,1.下列反应的平衡常数可用p/PH2表

13、示的。A. H2(g)+S(g)=H2S(g);B. H2(g)+S(s)=H2S(g);C. H2(g)+S(s)=H2S(L);D. H2(L)+S(s)=H2S(s);答：C,41.反应PCl3（g）+Cl2（g）PCl5（g），在298 K时，K=0.767，此温度下平衡时，如p（PCl5） = p（PCl3），则p（Cl2）=？A. 130.38 kPa; B. 0.767 kPa; C. 7607 kPa ; D. 7.6710-3 kPa。,38、在一定温度下，反应2CO（g）+ O2（g）= 2CO2（g）的Kp与Kc之间的关系正确的是（）A、Kp=Kc； B、Kp=Kc（RT

14、）；C、Kp=Kc/（RT）；D、Kp=1/Kc。答：C,说明: k只是温度的函数,温度一定, k为一常数,不随浓度或压力而变。 k表达式,与化学方程式的书写方式有关 N2 + 3H2 = 2NH3 ; k1 N2 + H2 = NH3 ; k2 2NH3 = N2 + 3H2 ; k3 k1=k22=,多重平衡规则反应（3）反应（1）+反应（2）; k3= k1. k2反应（3）反应（1）反应（2）; k3= k1/k2,69.一密闭容器中，有A、B、C三种气体建立了化学平衡，它们的反应是: A（g）+B（g）C（g），相同温度下，体积缩小2/3，则平衡常数K为原来的：_。 A.3倍 B.2

15、倍 C.9倍 D.不变66.某温度时反应 H2(g)+Cl2(g)=2HCl2(g)的K1=410-2，则反应HCl2(g)=1/2 H2(g)+ 1/2 Cl2(g)的K2为_。A. 25 B. 5 C .410-2 D.210-1,3.温度对平衡常数的影响:对于吸热反应：H0,随温度升高,平衡常数增大.即T, k对于放热反应：H0,K 0, K1C、 rG m 0, K=1D、 rG m 0, K1,4.平衡的有关计算 已知初始浓度和转化率,通过化学平衡可求平衡常数;或已知平衡常和数初始浓度,通过化学平衡可求平衡浓度和转化率.,例:5.在温度和压强不变的情况下, 1dm3NO2在高温时按2

16、NO2（g） O2（g）+2 NO（g）分解,达到平衡时,体积变为1.2dm3,此时, NO2的转化率为: A.10% ; B.20% C.40% ; D.50%提示:设反应前的总摩尔数为n1,平衡时的总摩尔数为n2,则; 2NO2（g）= O2（g）+2 NO（g） 平衡摩尔数: n1-2x x 2xn2=（n1-2x）+x+2x= n1+x=1.2n1;x=0.2n1;,例:6.在一定温度下,将1.0mol N2O4（g）放入一密闭容器中,当反应N2O4（g） 2NO2（g）达到平衡时,容器内有0.8mol NO2（g）,气体总压力为100.0kPa,则该反应的K为:（A）0.76 （B）

17、1.3（C）0.67 （D）4.0 提示： N2O4（g） = 2NO2（g）平衡时物质的量/mol 0.6 0.8平衡时的摩尔分数 x 0.6/1.4 0.8/1.4平衡分压为： 0.6/1.4 P总=42.86 kPa ; 0.8/1.4 P总=57.14 kPa,4.化学平衡的移动 (1)吕.查德里原理: 假如改变平衡系统的条件之一, 平衡就向能减弱这个改变的方向移动。浓度对平衡影响: 增大反应物的浓度或减少生成物的浓度, 都可以使平衡向正反应的方向移动;增大生成物的浓度或减少反应物的浓度,都可以使平衡向逆反应的方向移动。,压力平衡影响:增大压力会使化学平衡向着气体体积（分子数）减小的方

18、向移动;减小压力,会使平衡向着气体体积增大的方向移动。温度平衡影响:升高温度,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动;降低温度,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。注意:催化剂同时加快正逆反应速率,故不能使平衡发生移动.,3-40在一个容器中,反应2NO2（g）2NO（g）+O2（g），恒温条件下达到平衡后,若加入一定的Ar气体保持总压力不变,平衡将会：A、向正反应方向移动B、向逆反应方向移动C、没有变化D、不能判断76.已知反应NO（g）+CO（g）=1/2N2(g)+CO2(g) ，有利于有毒气体NO和CO最大转化率的措施是:A.低温低压 B.低温高压 C.高温高压 D.高温低压,3.在一定条

19、件下,已建立平衡的某可逆反应,当改变反应条件使化学平衡向正反应方向移动时,下列有关叙述肯定不正确的是:（A）生成物的体积分数可能增加; (B)生成物的产量一定增加;(C)反应物浓度可能降低;(D)使用了合适的催化剂.,（2）利用反应商判断反应移动的方向反应商: 反应在任意状态（或起始状态）时,生成物相对浓度（或相对压力）以计量系数为指数的的乘积与反应物相对浓度（或相对压力）以计量系数为指数的的乘积的比值称为反应商。以Q表示.对于反应: aAbBgGdD在任意状态（或起始状态）时：,反应方向（即平衡移动）判断: 若Qk平衡向左移动，反应逆向自发进行。,例题,126. 反应 在 298K时标准平衡常数 . 若在此温度时,该反应的反应商Q=1.2则反应进行的方向是: ( C ) (A)处于平衡状态; (B)逆向进行; (C) 正向进行; (D)无法判断.,