化学反应的基本原理思维导图

Jay炎

2024-01-03

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化学反应

能量关系

化学平衡

溶液和气体，反应方向，能量关系等内容讲解

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思维导图大纲

物理量的表示及量值计算

物理量的表示

单位

数值

量值计算

先列出量方程

再将数值和单位代入进行运算

溶液和气体

溶液及溶液组成的表示方法

溶液

定义

两种或两种以上的物质混合形成均匀稳定的分散体系

分类

气态

固态

液态

组分

溶剂

能溶解其他物质的化合物

溶质

被溶解的物质

溶液组成的表示方法

物质的物质的量分数

物质的质量分数

物质的物质的量浓度

物质的摩尔浓度

理想气体及理想气体状态方程

理想气体状态方程

pV=nRT表示，式中：p为压强（Pa），V为气体体积(m³)，T为温度(K)，n为气体的物质的量(mol)，R为摩尔气体常数（也叫普适气体恒量）(J/(mol.K))

理想气体

在任何条件下遵循理想气体状态方程的气体

压强小，温度高

道尔顿分压定律

内容

子主题 1

某一气体在气体混合物中产生的分压等于在相同温度下它单独占有整个容器时所产生的压力

子主题 2

推理

化学反应中的能量关系

化学热力学的基本概念

方法特点

化学热力学解决化学反应过程中能量是如何转化的——能量守恒定律（热力学第一定律）

化学热力学解决在指定条件下，化学反应朝哪个方向进行，以及反应进行的限度（热力学第二定律）

研究内容

化学热力学研究化学变化的方向和限度，以及其伴随的变化过程中能量的相互转化所遵循的规律

研究范围

研究对象的始末状态及变化时的条件

研究对象

系统（体系）

体系与环境的关系

敞开体系

既有物质交换，又有能量交换

封闭体系

没有物质交换，只有能量交换

隔离体系

既无物质交换，又无能量交换

状态

状态函数有特征

状态一定值一定

殊途同归变化等

周而复始变化零

过程与途径

过程

从始态到终态的变化

等温、等压、等容、循环、绝热

途径

由一始态变到另一终态，经过的不同路线

热力学第一定律

热与功

热

系统与环境因温度差而交换的能量

Q正为吸热

功

系统与环境间除热以外以其他形式交换的能量

体积功

非体积功

热力学能

系统内各种形式能量的总和

热力学第一定律

涉及热现象领域内的能量守恒和转化定律，反映了不同形式的能量在传递与转换过程中守恒

△U=Q+W

化学反应热

反应进度

描述某一化学反应进行程度的物理量,用符号ξ表示

ξ= △nB/vB

化学反应热

化学反应在等温、非体积功等于0的条件下与环境交换的热

等温、等压反应热

化学反应的焓

H=U+PV

标准摩尔焓变

热化学方程式

用以表示化学反应中的能量变化和物质变化

规范格式

一般温度为298.15K；压力为100kpa

多种晶体反应时，表明反应物质的状态（晶型）

液体反应时，表明溶剂的类型和浓度

标准摩尔焓变

标准摩尔生成焓

在温度为T的标准态下，由稳定相态的单质生成1mol的β相态的化合物B（β），该生成反应的焓变即为该化合物B（β）在温度T时的标准摩尔生成焓，记为，单位为kJ/mol

计算反应热

标准摩尔焓变=生成物标准摩尔生成焓之和-反应物标准摩尔生成焓之和

盖斯定律

若一反应为二个反应式的代数和时，其反应热为此二反应热的代数和。也可表达为在条件不变的情况下，化学反应的热效应只与起始和终了状态有关，与变化途径无关。它是由俄国化学家盖斯发现并用于描述物质的热含量和能量变化与其反应路径无关

化学反应的方向

自发过程

系统随时间释放自由能、移往自由能更低且更加热力学平衡的能量状态的过程

热力学第二定律

熵

定义

是一个热力学函数，后发展为系统混乱程度的量度，是一个描述系统热力学状态的函数

决定因素

混乱度

能量

热力学第三定律

热力学系统的熵在温度趋近于绝对零度时趋于定值。而对于完整晶体，这个定值为零。

摩尔规定熵Sm(T)（标准熵）

标准摩尔规定熵

定义

而温度T下，1mol纯物质的标准熵称为该物质在T时的标准摩尔熵

计算标准摩尔熵变

吉布斯函数

化学热力学中为判断过程进行的方向而引入的热力学函数

ΔG=ΔH－TΔS （Kj/mol)

标准摩尔吉布斯生成熵变

标况下，由参考态单质生成1mol指定聚集态的物质，此过程的标准吉布斯熵变

△fGmθ

化学反应的标准摩尔吉布斯熵变

标况下，对于给定反应，反应进度为1mol时，反应的吉布斯熵变

△rSmθ

计算方法

化学反应的等温方程

Jp=Π(PB/Pθ)νB 称为反应的压力商

可判断反应在任意给定态下进行的方向

注意：针对于理想气体

化学反应的限度——化学平衡

化学平衡

标准平衡常数

气相反应的标准平衡常数

溶液反应的标准平衡常数

意义

化学平衡的移动

浓度

压强

温度

平衡组成和平衡转化率的计算

平衡转化率

反应达到平衡时，某反应物消耗的物质的量与起始时某反应物加入的物质的量的比

系统对环境做功，W<0；环境对系统做功，W>0思维导图模板大纲

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3.9

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