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《大学基础化学》复习

复习内容

第一章 物质的聚集状态

第二章 化学反应的一般原理 第三章 定量分析基础

第一章 物质的聚集状态 一.气体

1. 理想气体状态方程

2. 分压定律 二.溶液浓度表示 1. 物质的量浓度 2. 质量摩尔浓度

3. 质量分数 一.气体

1.理想气体状态方程

适用于理想气体：分子间的作用力忽略，

分子本身的体积忽略

pV=nRT 变换形式

RT pV

m =M r 求相对分子量

RT

pM =ρr

求气体密度

2. 分压定律

分压概念：在一定温度和体积下，组分气体单独占据与混合气体相同体积时，对容器产生的压力。 道尔顿分压定律：∑1

K

p p ==

i i

总

p i = p 总 x i

1==∑

1

K

i i

x

i x n n

V V ＝＝i i 总

总 i x n n

p p ＝＝i i 总

总 二.溶液浓度表示

1. 物质的量浓度c

V

n c B

B =

B

B

B M m n =

2. 质量摩尔浓度b

A

B

B m n b = 3. 质量分数 m

m w B

B =

4. 几种溶液浓度之间的关系

B

B B M ρ

w =

c ρb =c B B

习题：P22

1-1、有一混合气体，总压力为150Pa ，其中N2和H2的体积分数为0.25和0.75，求N2和H2的分压。 解：

i x n n

V V ＝＝i i 总

总 Pa

Pa 5.11215057.05.3715025.0i i H i i N 2

2=?=====?====总总总总总总p V V

p n n p x p p V V

p n n p x p i i 总

总总

总

1-3、用作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为0.030，这种水溶液的密度为1.0g ?mL-1，请计算这种水溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质的量浓度和摩尔分数。

解：

质量摩尔浓度b

A

B

B m n b = 物质的量浓度 V n c B

B =

摩尔分数

n

n x B B =

解：1L 溶液中

ρV w m w m m

m w B B B B

B ===

m ( H2O2) = 1000mL ?1.0g ?mL -1?0.030 = 30g

m ( H2O) = 1000mL ?1.0g ?mL -1?(1-0.030) = 970g n ( H2O2) = m /M =30/34=0.88mol n ( H2O) = m /M = 970/18=54mol

b ( H2O2)= n/m=0.88/0.97kg = 0.91mol ?kg -1

c ( H2O2)= n/V=0.88/1L = 0.88mol ?L -1 x ( H2O2) = n/n 总= 0.88/(0.88+54) = 0.016 第二章 化学反应的一般原理 基本概念 热化学 化学平衡 化学反应速率 一、基本概念

状态 由一系列表征系统性质的物理量所确定下来的系统的一种存在形式。 重点掌握状态函数特性：

1、状态一定，则体系的状态函数一定。状态改变，状态函数也改变

2、状态函数变化值仅决定于系统的初态和终态，与变化途径无关。 二、热化学

1、化学反应热效应

定义: 在恒温恒压或恒温恒容且只做体积功的条件下，化学反应所吸收或放出的热称为化学反应热效应（反应热）。

注意: 主要讨论恒温恒压只做体积功的条件下化学反应热效应。

1、化学反应热效应

解决化学反应热效应的大小，引入了焓。 焓 H 焓变 ?H

标准摩尔反应焓 O m r H ?

标准摩尔生成焓 θ

m f H ? 标准摩尔燃烧焓 θm c H ?

焓 H

由热力学第一定律： ? U = Q + W

体积功：W = - p （V2-V1） = - p ?V Qp = ? U + p ?V

焓定义为： H= U + pV ΔH=? U + p ?V 焓变： ΔH = H2 - H1 = Qp

标准摩尔反应焓变

O m

r H ? 化学反应中，任何物质均处于温度T 时的标准状态

下，反应的摩尔反应焓变。

θm

r ΔH θ

标准状态

m 1mol 的热效应 r Reaction 反应 热化学标准状态

对物质的状态作统一规定：

? 气体 —— p θ（100kPa ）压力下，处于理想气

体状态的气态纯物质。

? 液体和固体 —— p θ压力下的液态和固态的

纯物质。

? 溶液——p θ压力下，溶液的浓度为1mol ?L-1。

θ

m

f H ?定义 在标准状态下，由最稳定单质合成1mol 化合物时

的标准反应焓。 推断：最稳定单质的

0=?θ

m f H

注意:(1) 最稳定单质为:C(石墨)，Cl2 (g) ， Br2 (l) ，I2 (s)，S （菱形），P （白磷）等 (2) 生成物为1mol

(3) 与聚集状态有关

θ

m

c H ?定义: 在标准状态下，由1mol 化合物在O2中完全燃烧时

的标准反应焓。 注意:

1、完全燃烧的最终产物： C →CO2(g)，H →H2O (l)，S →SO2 (g)，N →N2 (g)， Cl →HCl (aq)

2、θ

m c H ?与物质聚集状态有关

化学反应热效应的计算

（1） 盖斯定律计算反应热效应 (2) 由 θ

m f H ? 计算反应热效应

(3) 由 θ

m c H ? 计算反应热效应

（1） 由盖斯定律计算化学反应热效应

在等容或等压条件下，若一个化学反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热的代数和与

一步完成时的反应热相同。

实际应用:热化学方程相加减，对应的相加减。

（2）由标准摩尔生成焓 计算化学反应热效应

反应 aA + bB

xX + yY

θ

θθθθm B f m A f m Y f m X f m r b a y x H H H H H ???+?=?--

∑)(B

m f B m r B θ

θH νH ?=?

例1：

298K 时反应Na(s)+ Cl2(g)→NaCl(s)的θm r H ?

＝-411.1kJ·mol-1，即该温度下NaCl(s)的标准摩尔生成焓为-411.1kJ·mol-1。 √ 例2：

所有气体单质的标准摩尔生成焓都为零。 × 例3：

下列各种物质中，298K 时标准摩尔生成焓不为零的是. （C ）。

(A)C(石墨)；(B)N2(g)；(C)Br(g)；(D)I2(s) 习题：P66：2-2

1. 利用附录III 的数据，计算下列反应

的 ：

(1) Fe3O4(s)+4H2(g)→3Fe(s)+4H2O(g) (2)2NaOH(s)+CO2(g)→Na2CO3(s)+H2O(l) (3)4NH3(g)+5O2(g)→4NO(g)+6H2O(g) (4)CH3COOH(l)+2O2(g)→2CO2(g)+2H2O(l) 解：

(1) Fe3O4(s)+4H2(g)→3Fe(s)+4H2O(g)

θ

m

H f ?-1118.4 0 0 -241.8 (1) θ

m r H ? =[4?(-241.8) - (-1118.4)]

= 151.2 kJ ?mol -1

(2) θ

m r H ?= -171.8kJ ?mol -1 (3) θm r H ? = -905.4kJ ?mol -1 (4) θm r H ?= -872.9kJ ?mol -1

习题2-3

1. 已知下列化学反应的反应热：

（1）C2H2(g) + 5/2O2(g) → 2CO2(g) + H2O(g)

θ

m

r H ?= -1246.2 kJ ?mol -1 （2）C(s) + 2H2O(g) → CO2(g) + 2H2(g)； θ

m

r H ?= +90.9 kJ ?mol -1 （3）2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g)；

θ

m

r H ?= +483.6 kJ ?mol -1 求乙炔(C2H2,g)的生成热 。

解：乙炔(C2H2,g) 生成热的反应为： 2C(s)+H2(g)→C2H2(g)

1. 已知下列化学反应的反应热：

（1）C2H2(g) + 5/2O2(g) → 2CO2(g) + H2O(g) （2）C(s) + 2H2O(g) → CO2(g) + 2H2(g)； （3）2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g)； 解：乙炔(C2H2,g) 生成热的反应为： 2C(s)+H2(g)→C2H2(g) 反应2?(1)+5?(3)为：

2C2H2(g)+8H2O (g)→4CO2(g)+10H2(g) （4） 反应[4?(2)- (4)]为：

4C(s)+2H2(g)→2C2H2(g) 解：反应[4?(2)- 2?(1)-5?(3)]/2为：

2C(s)+H2(g)→C2H2(g)

θm H f ?(C2H2,g)=2?θm r H ?(2)-θ

m r H ?(1)-2.5 ?θ

m r H ? (3)

=[2?90.9-(-1246.2) -2.5?483.6] =219.0 kJ ?mol -1 习题2-4

求下列反应的标准摩尔反应焓变 (298.15 K)： (1)Fe(s)+Cu2+(aq)→Fe2+(aq)+Cu(s) (2)AgCl(s)+Br -(aq)→AgBr(s)+Cl -(aq)

(3)Fe2O3(s)+6H +(aq)→2Fe3+(aq)+3H2O(l) (4)Cu2+(aq)+Zn(s) →Cu(s)+Zn2+(aq) (1) Fe(s)+Cu2+(aq)→Fe2+(aq)+Cu(s)

θ

m

H f ? 0 64.77 -89.1 0 θ

m

r H ? (1)= [-89.1-64.77] = -153.9 kJ ?mol -1 θ

m

r H ? (2)= -18.91 kJ ?mol -1 θ

m

r H ? (3)= -130.3 kJ ?mol -1 r ?）

3θ

θθ)

3()2()1(m r m r m r H H H ?+?=?

θ

m

r H ? (4)= -218.66 kJ ?mol -1 三、 化学平衡

1. 可逆反应与化学平衡

2. 化学平衡常数

3. 影响平衡移动因素

1. 掌握化学平衡的概念

1）化学平衡针对可逆反应而言 2）达到化学平衡时的特征

3）正确书写化学平衡常数表达式 4）化学平衡常数的物理意义 对可逆反应：

逆正νν= 达化学平衡 组分浓度不随时间变化

b B a A y Y x X )()()()(θθθθθc

c c c c c c c K =

b θB a θA y

Y x X θ)()()()(

p

p p p p

p p p K =

K θ

值越大，表示反应程度越大，反映越完全

(1) K θ表达式中p 、c 是平衡分压或浓度，分 别除以p θ、c θ，得相对分压或相对浓度 (2) 固体、液体的纯物质或溶剂水的浓度视 为常数，均不写入平衡常数表达式中 (3) 同一反应的正逆反应，平衡常数互为倒数

θ

θ逆

正K K /1= (4) 若同一方程式，化学计量系数变化n 倍

则: n O O

)(12K K =

2．熟练进行化学平衡的有关计算

1） 根据已知条件求算平衡常数； 2）根据平衡常数及已知条件计算平衡浓度（分压）、初始浓度及转化率； 3）判断反应的方向； 4）多重(同时)平衡。 规则：温度不变时

化学反应式相加，相应平衡常数相乘 化学反应式相减，相应平衡常数相除 3. 化学平衡移动

1) 浓度：增加反应物浓度或减少生成物浓度，平衡向正向移动。

2) 压力：若反应前后气体分子数不同，则增加p ，平衡向气体分子数减小方向移动。 3)温度：升高T ，反应向吸热方向移动

降低T ，反应向放热方向移动

化学平衡移动规律——勒夏特列原理

假如改变平衡的条件之一，如温度、压力和浓度，平衡必向着能减少这种改变的方向移动。 习题：P68：2-10

已知下列化学反应在298.15K 时的平衡常数： (1) CuO(s) + H2(g) = Cu(s) + H2O (g)； K 1θ= 2?1015

(2) 1/2O2(g) + H2(g) = H2O(g)； K 2θ = 5?1022

计算反应 CuO(s) = Cu(s) + 1/2O2(g) 的平衡常数K θ。

(1) CuO(s) + H2(g) = Cu(s) + H2O (g) (2) 1/2O2(g) + H2(g) = H2O(g)

所求反应为：CuO(s) = Cu(s) + 1/2O2(g)

解：所求反应为：反应(1)-反应(2)

8

-22

152110410

5102?=??==θθK K K θ

习题：P69：2-12

在1500K 条件下达到平衡。若始态p (NO) =150kPa ，p (O2) = 450kPa ，p (NO2) = 0；平衡时p (NO2) = 25kPa 。试计算平衡时p (NO)，p (O2)的分压及标准平衡常数K θ。

解：V 、T 不变，

2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g) 始态p 150 450 0 平衡p 25 则平衡时： p (NO) =150-25=125kPa p (O2) =450-25/2=437.5kPa 解：

2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g) 始态p 150 450 0 平衡p 125 437.5 25

3-2

2

θ22θ2

θ2θ

101.9)

100/37.54()100/25(1)100/25(]

)/(O [](NO)/[])/(NO [?===

p p p p p p K 例：21N 2 +2

3H 2 NH 3θ

m r H ? =-46 kJ·mol -1

气体混合物处于平衡时，N2生成NH3的转化率将会发生什么变化?

(1) 压缩混合气体___提高___；

(2) 升温_______降低____；

(3) 引入H2_____提高_________；

(4) 恒压下引入惰性气体___降低____； (5) 恒容下引入惰性气体___无变化_____。 四、化学反应速率

1. 化学反应速率的表示方式——

平均反应速率 2. 反应历程与基元反应 3. 影响反应速率的因素：

浓度、温度、催化剂 1、平均反应速率

t

c v B

B ??±

=等式右边 反应物 _—_ _ 生成物 _+ _ ∴对反应:

2. 反应历程与基元反应

基元反应： 反应物分子在碰撞中经过一次化学变化就能转化为产物的反应。

基元反应速率方程（质量作用定律）

基元反应 b

B a A c kc v =

反应级数n : b +a =n 反应速率常数k :

k ——反应的数率常数:

① 反应物浓度为单位浓度时的反应速率； ② 由化学反应本身决定，是化学反应在一 定温度时的特征常数；

③ 相同条件下，k 值越大，反应速率越快； ④ k 的数值与反应物的浓度无关。 速率常数的单位

零级反应: υ = k(cA)0 k 的量纲为mol·dm-3·s-1 一级反应:υ = kcA ； k 的量纲为s-1 二级反应:υ = k(cA)2 k 的量纲为mol3·dm-1·s-1 非基元反应：反应物分子需经几步反应才能转化为生成物的反应。

反应

由实验得: β

αB A c kc v =

注意：基元反应和非基元反应的速率方程式差异点

在于反应物浓度上的指数不同。前者是化学计量数，后者由实验确定。

3. 影响化学反应速率的因素 1)浓度对反应速率的影响

由速率方程式可知β

αB A c kc v =

增加反应物浓度，反应速率加快， 降低反应物浓度，反应速率减慢。 2)温度对反应速度的影响 升高温度，反应速率加快， 降低温度，反应速率减慢。

RT

E A k 303.2-

lg lg a

=

T ↑， k ↑， ∴k 随T ↑ 而增大。

习题P69: 2-20

某基元反应 A + B → C ，在1.20L 溶液中，当A 为4.0 mol ，B 为3.0mol 时，v 为0.0042mol ?

L -1?s -1，计算该反应的速率常数，并写出该反应的速率方程式。 解：基元反应 的速率方程式：v = kc A c B k =v /c A c B

=0.0042/[(4.0/1.20)?(3.0/1.20)] =5.0?10-4 mol -1?L ?s -1 例：

反应A + 2B = 2C 的速率方程式为 （ D ） (A) v = k [A][B]2 (B) v = k [A][B] (C) v = k [C]2 / [A][B]2

(D) 不能根据此方程式写出 例：

已知2A = B + C 为一基元反应，则用A 的浓度变化所表示的速率方程是v = k c(A)2 。 第三章 定量分析基础 1. 定量分析的误差 2.有效数字及运算规则 3.滴定分析概述 1. 定量分析的误差 误差的表示

误差产生的原因 误差的减免

误差的表示 反映准确度 绝对误差=个别测定值-真实值

%100?=

真实值

绝对误差

相对误差

偏差的表示 反映精密度 绝对偏差=个别测定值-测定的平均值

a A+bB

x X+y Y υ= —= —= —= —

υA υB υX υY a b x y a A+bB

x X+y Y a A+bB x X+y Y

%100?=平均值

绝对偏差

相对偏差

测定结果从精密度、准确度两方面评价 误差产生的原因

误差的减免

消除系统误差的方法 对照试验 空白试验 仪器校准

减小偶然误差方法 增加平行测定次数

2. 有效数字及其计算规则

有效数字——实际能测量到的数字，只保留一位可疑值。

有效数字表示的注意点： 1）数字“0” 2）指数表示 3）对数表示

有效数字的运算规则

有效数字修约规则“四舍六入五留双” 有效数字运算规则

加减法——有效位数以绝对误差最大的数为准，即小数点后位数最少的数字为依据。

乘除法——有效位数以相对误差最大的数为准，即有效位数最少的数字为依据。 3. 滴定分析法概述

滴定分析法——将一种已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液)滴加到被测物质的溶液中(或反向滴加)，根据所消耗的试剂量按化学计量关系来确定被测物质的量。

滴定反应的类型 1. 酸碱滴定法 2. 配位滴定法 3. 沉淀滴定法

4. 氧化还原滴定法 对滴定反应的要求

1. 反应能按化学反应式定量完成 (没有副反应、反应完全程度达99.9%以上)。

2. 反应能迅速完成。

3. 有合适的指示化学计量点(或终点)的方法(合适的指示剂)。

4. 无干扰主反应的杂质存在(无干扰杂质)。 滴定方式

1. 直接滴定法

2. 返滴定法

3. 置换滴定法

4. 间接滴定法

基准物质和标准溶液

基准物质——能用于直接配制或标定标准溶液的物质。

基准物质所必须具备的条件： 1. 纯度高：＞99.9%

2. 性质稳定：不吸湿、不氧化、不分解

3. 组成确定：与化学式相符

4. 有较大的摩尔质量：保证称量时有一定的重量 标准溶液的配制

标准溶液——已知准确浓度的溶液 1.直接配制法

准确称取一定量的物质，溶解后稀释至一定体积，从而求出准确浓度。 滴定分析结果的计算

对于反应： aA + bB = cC + dD

滴定剂 被测物 则：n A 与n B 间有关系：

n A: n B=a:b (cV)A: (cV)B=a:b

)( 1-L mol a b B

A

A B ?=

V V c c

1000

)(A ??=?===

s B

A s

B s B B s B B a b a b m M cV m M n m M n m m w P91：思考题 3-5

下列数值各有几位有效数字？ 0.0372

误差产生的原因

系统误差 随机误差 过失误差

1.方法误差：

2.仪器误差：

3.试剂误差：

4.操作者主观误差：

25.08

6.023×10-5 100 9.18 1000.00 1.0×108 pH=5.03

P90：习题3-8（1）

2.187×0.854+9.6×10-2-0.0326×0.00814 =1.964

2.187×0.854+9.6×10-2-0.0326×0.00814 =1.868+0.096-0.000265 =1.964

P91：习题3-13

分析不纯CaCO3(其中不含干扰物质)。称取试样0.3000 g ，加入浓度为0.2500 mo1?L -1 HCl 溶液25.00 mL ，煮沸除去CO2，用浓度为0.2012 mol ?L -1的NaOH 溶液返滴定过量的酸，消耗5.84 mL ，试计算试样中CaCO3的质量分数。 解：CaCO3+2HCl = CO2+CaCl2 +H2O

+NaOH

= NaCl + H2O )(21

]

)(-)([2

1

)3a (NaOH NaOH -HCl HCl HCl HCl V c V c n n n ==余总CO C

s

33s

33)

()()

()(CaCO CaCO CaCO CaCO m M n m m w ?=

=

s

NaOH NaOH -HCl HCl )

3CaCO ()(2

1m M V c V c =

= %1003000

.01

.10010

)84.52012.0-00.252500.0(2

13

-?????

=84.67%

0.037225.086.023×10-5

1009.18

1000.001.0×108pH=5.03三位四位四位三位

三位

六位二位二位