物理化学复习大纲市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考!,复习纲领,1/35,第七章 电化学,2/35,一、主要概念,1.,阳极,:,发生氧化反应电极,阴极,:,发生还原反应电极,2.,正极、负极：电势高极为正极，低为负极,3.,原电池：化学能转为电能装置,电解池：电能转化为化学能装置,4.,可逆电池：充、放电能无限进行装置,要求：电极反应可逆，电流无限小,5.,电导，比电导，,(,无限稀释时,),摩尔电导率：见后,6.,迁移数,:,t,+,=,Q,+,/,Q,t,-,=,Q,-,/,Q,t,+,+,t,-,=1,3/35,6,.,电池标准电动势,7.,标准电极电势：以标准氢电极为,0,基准电势,8.,：,电极类型元素,/,离子，元素,/,元素氧化物，,高价离子,/,低价离子,9.,分解电压,:,电解池发生电解时所需最小电压,10.,电极极化,:,电极电势偏离平衡电极电势现象,极化结果：电池电动势变小，分解电压 变大,11.,超电势：,h,=|,E,电极,E,电极，,e,|,12.,析出电势：,E,阴,=,E,阴，,e,h,，,E,阳,=,E,阳，,e,h,13.,电极反应次序：与析出电势相关相关,：电池各组分处于标准态时,4/35,二,.,主要定律与公式,1,电解质部分,(1),法拉第定律,-,电极反应：氧化态,+,z,e,还原态,n,M,=,Q,/,zF,=,It,/,zF,(2),电 导,:,G,=1/,R,=,kA,/,l,电导率：,k,=,G,(,l/A,),，,(,l/A,),：电导池常数,摩尔电导率：,L,m,=,k,/,c,(3),摩尔电导率与浓度关系：稀强电解质,L,m,=,L,m,Ac,1/2,(4),离子独立运动定律：,无限稀释溶液，,L,m,=,v,+,L,m,，,+,+,v,-,L,m,，,5/35,(5),电导应用,i.,计算弱电解质解离度和解离常数,电离反应,HA =H,+,+A,-,解离度,a,=,m,/,m,平衡常数,K,=,a,2,/(1-,a,)(,c,/,c,),ii.,计算难溶盐溶解度,难溶盐,(,电解质,),溶液电导率加和性：,溶液,=,难溶盐,+,水,难溶盐,=,溶液,-,水,摩尔电导率,m,m,溶解度,c,=,难溶盐,/,m,6/35,(6),平均活度及活度系数,电解质：,(7),德拜,-,休克尔公式：,其中：,v,=,v,+,+,v,-,其中：,A,=0.509(mol,-1,kg),1/2,离子强度：,I,=(1/2)S,b,B,Z,B,2,7/35,2.,原电池,(1),热力学,G,=-,zFE,S,=-(,G,/,T,),p,=,zF,(,E,/,T,),p,H,=,G,+,T,S,=-,zFE,+,zFT,(,E,/,T,),p,Q,r,=,T,S,=,zFT,(,E,/,T,),p,(2),能斯特方程,r,G,m,=-,zFE,=-,RT,ln,K,8/35,(3),电极电势,对于还原反应：氧化态,+,z,e,-,还原态,电极电势,(4),电池电动势计算,:,E,=,E,+,-,E,-,E,=-,r,G,m,/,zF,Nernst,方程,(5),电池写法：负极 正极,界面表示：盐桥 液相接触,|,界面 ，难分界面,9/35,第十章 界面现象,10/35,一,.,主要概念,界面,:,两个相接触面，厚度约分子半径大小,表面：与气体或真空界面,比表面,a,s,:,单位质量或体积物质所含有表面积,界面张力,:,作用于表面单位长度力,影响原因：分子间作用力越大，,g,越大,比表面功，比表面吉布斯函数：见后。,沾湿：固体表面部分被液体包围。,浸湿：固体表面完全被液体包围。,6.,润湿，不润湿，铺展，润湿角：见后。,11/35,附加压力,:,弯曲液面产生指向曲率半径方向压力。,毛细管现象：毛细管放入溶液中管中液面升高或下降现象。,亚稳状态与新相生成,：新相形成时，成核中心为分子大小，与常规相大小相比，远未达平衡态而形成亚稳态。过饱和、过热、过冷现象如微小晶体溶解度较大，人工降雨，加晶种结晶，加沸石防爆沸等均与亚稳状态相关。,10.,吸附：相表面浓度异同于相本体浓度现象,吸附质：被吸附物质,吸附剂：能吸附其它物质物质。,如活性炭，分子筛，硅胶等。,12/35,11.,化学吸附：,吸附力为化学键，有选择性，单层吸附,物理吸附：,吸附力为分子间力，无选择性，可多层吸附，,12.,吸附量,:,见后,13.,单分子层吸附,(Langmuir),理论：,(1),单分子层吸附；,(2),表面均匀；,(3),被吸附分子间无相互作用；,(4),吸附平衡是动态平衡。,14.,表面过剩,与正吸附和负吸附,:,d,/d,c,0,正吸附；不然为负吸附。,13/35,15.,表面活性剂：能降低溶液表面张力物质，由极性亲水基和长链亲油基组成。,16.,临界胶束浓度：表面活性剂形成胶束最小浓度,17.,表面活性剂去污原理：使污物由润湿变不润湿，乳化作用,18.,表面活性剂助磨原理：辟裂作用，防粘结作用,14/35,二,.,主要公式,1,比表面,:a,s,=A,s,/m,或,a,s,=A,s,/V,2,表面功、表面吉布斯函数与表面张力,dW,r,=dG=(F/2l),=F/2l=(dW,r,/dA,s,),T,，,p,，,N,=(,G/,A,s,),T,，,p,，,N,3.,高度分散系统热力学方程,dG=-SdT+Vdp+,B(,),dn,B,+,dA,s,4.,润湿与杨氏,(Young),方程,s-g,=,s-l,+,l-g,cos,，,-,接触角,铺展系数,:S=,s-g,-,s-l,-,l-g,当,180,，沾湿；当,90,，浸湿；,当,=,0,或不存在，铺展。,15/35,5.,弯曲液面现象,(1),附加压力,-,拉普拉斯,(Laplace),方程：,p,=2,/,r,(2),毛细现象公式：压力,p,=2,/,r,=2,g,cos,/,r,=,rgh,(,r,-,液面半径，,r,-,毛细管半径,),(3),弯曲液面饱和蒸气压,-,开尔文公式：,16/35,6,吸附现象,(1),吸附量：,n,a,=,n,/,m,或,V,a,=,V,/,m,(2),吸附经验式,:Freundlich,等温式,V,a,=,k p,n,(3),气,-,固吸附,:Langmuir(,单分子层,),吸附等温式：,=,V,a,/,V,m,a,=,bp,/(1+,bp,),:,覆盖度，,V,m,a,:,饱和吸附量，,b:,吸附系数,比表面：,a,s,=(,V,m,a,/22.4dm,3,mol,-1,),La,m,(4),溶液表面吸附：吉布斯等温吸附方程：,G,=,溶质表面过剩量,/,相界面积,A,s,=-(,c,/,RT,)d,/d,c,17/35,第十一章 化学动力学,18/35,更多概念,反应速率、消耗速率、生成速率、质量作用定律，级数，总级数，速率方程，半衰期，反应级数确定方法(积分法，微分法，初浓度法，隔离法，半衰期法)，活化能，指前因子，速率常数，表观活化能或经验活化能，对行反应，平行反应，连串反应，稳态处理法，平衡态近似法，单分子反应机理，碰撞理论，势能面，反应途径，过渡状态理论,笼罩效应，遭遇对，量子效率，催化剂,见后详述。,19/35,一,.,主要概念,依时计量学反应,:,反应式中计量数与时间相关。,非依时计量学反应,:,反应式中计量数与时间无关。,2.,基元反应,：反应物经过碰撞直接变成产物反应,非基元反应或计量反应：经过多基元反应步骤,3.,反应分子数,:,基元反应中参加反应分子数目,4.,链反应,：含链引发，链增加，链终止过程,直链反应,：链反应过程中自由基或原子数目相同,支链反应,：链反应过程中自由基或原子数目增加,爆炸原因,：热爆炸和支链反应。,5.,荧光，磷光,:,磷光寿命长，荧光寿命短,20/35,二,.,主要公式与理论,1,反应速率,标准反应,:0=,v,B,B,B,反应进度：,d,=d,n,B,/,v,B,反应速率：,=d,/,V,d,t,=(1/,v,B,V,)(d,n,B,/d,t,),恒,V,时，,=d,c,B,/,v,B,d,t,生成速率,(,反应物,),：,u,A,=-d,c,B,/d,t,消耗速率,(,产物,),：,u,B,=d,c,B,/d,t,2,基元反应质量作用定律：,a,A+,b,B+.,l,L+,m,M,速率方程：,-d,c,A,/d,t,=,k,c,A,a,c,B,b,.,21/35,3.,速率方程普通形式：,d,c,A,/d,t,=,k,c,A,a,c,B,b,.,(,微分式,),其中：,k:,速率常数，与,T,相关,a,、,b:,反应物,A,，,B,分级数，,反应总级数,n,=a+b+.,注意,用浓度表示反应速率如,d,c,A,/d,t,=,k,c,c,A,n,，,则,k,指,k,c,。,若用分压表示反应速率,d,p,A,/d,t,=,k,p,p,A,n,，,则,k,指,k,p,。,二者关系为,k,p,=,k,c,(,RT,),1-,n,22/35,4.,简单级数反应动力学特征,级数,微分式,积分式,t,1/2,k,量纲,线性图,0,-d,c,A,/d,t,=,k,c,A,=,c,A0,-,kt,c,A0,/2,k,浓度,时间,1,c,A,t,斜率,=,-k,1,-d,c,A,/d,t,=,kc,A,ln,c,A,=,ln,c,A0,-,kt,0.693,/,k,时间,1,ln,c,A,t,斜率,=,-k,2,-d,c,A,/d,t,=,kc,A,2,c,A,-1,=,c,A0,-1,+,kt,1/,kc,A0,浓度,1,时间,1,c,A,-1,t,斜率,=,k,n,-d,c,A,/d,t,=,kc,A,n,c,A,1-,n,=,c,A0,1-,n,+(,n,-1),kt,(2,n,-1,-1)/,(,n,-1),kc,A0,n,-,1,浓度,1-,n,时间,1,c,A,1-,n,t,斜率,=(,n,-1),k,23/35,5.,确定反应级数方法,(1),积分法：利用微分方程,-d,c,A,/d,t,=,kc,A,n,积分式,c,A,1-,n,=,c,A0,1-,n,+(,n,-1),kt,或,ln,c,A,=ln,c,A0,-,kt,假设,n,=0,，,1,，,2,，依次作线性关系图，若为直线则知级数；或者计算,k,，若,k,为常数则为此级数。,此法适合用于整数级反应。又称为尝试法,(2),微分法,对微分式,-d,c,A,/d,t,=,kc,A,n,，取对数,ln(-d,c,A,/d,t,)=ln(,k,)+,n,ln(,c,A,),作,ln(-d,c,A,/d,t,),ln(,c,A,),图为直线，可求出斜率,=,n,。,初浓度法,:,配置不一样初浓度测定初速度，利用微分式作图，可防止逆反应影响。,24/35,(3),半衰期法,利用式：,(4),隔离法：对于有两种或以上反应物反应，如,u,=,k,c,A,a,c,B,b,固定,c,B,(,或,c,B,c,A,，,B,浓度改变很小,),时,u,A,=,k,c,A,a,，,k,k,c,B,b,可经过上述方法求出,a,。类似可求出,b,。,直接计算或作图求,n,。,25/35,6.,温度对反应速率影响：,k,与,T,关系,(1),范特霍夫,(Vant Hoff),规则,k,t,+10,/,k,t,=,=24,(2),阿累尼乌斯,(Arrhenius),方程：,k,=,A,exp(-,E,a,/,RT,),活化能,E,a,定义,:,E,a,=,RT,2,dln,k,/d,T,(4),活化能,E,a,计算,i,对数式：,ln,k,=ln,A,E,a,/,RT,作,ln,k,1/,T,图为直线，由斜率和截距可算,E,a,和,A,。,ii,定积分式：,iii,E,a,大则,k,小，反应难。,E,a,大，升温有利。,E,a,240kJ mol,-1,对应 快，室温，普通，慢反应。,26/35,7.,经典复合反应,(1),一级对行反应,i.,微分式：,d,c,A,/d,t,=,k,1,c,A,+,k,-1,c,B,iii.,完成距平衡浓度二分之一时间,t,1/2,=ln2/(,k,1,+,k,-1,),与初浓度无关。,iv.,平衡常数与正、逆速率常数关系,K,c,=,k,1,/,k,-1,ii.,积分式：,27/35,(2),一级平行反应,i.,微分式：,-d,c,A,/d,t,=(,k,1,+,k,2,),c,A,iv.,产物分布：,c,B,/,c,C,=,k,1,/,k,2,v.,表观活化能与基元反应活化能关系,ii.,积分式：,ln(,c,A,0,/,c,A,)=(,k,1,+,k,2,),t,iii.,半衰期：,t,1/2,=ln2/(,k,1,+,k,2,),28/35,(3),一级连串反应,i.,微分式：,-d,c,A,/d,t,=,k,1,c,A,d,c,B,/d,t,=,k,1,c,A,-,k,2,c,B,，,d,c,C,/d,t,=,k,2,c,B,ii.,积分式：,iii.,中间产物极大时时间与浓度,29/35,8.,处理复杂反应动力学方程方法,(1),选取控制步骤法：,多个反应步骤中存在一个比较慢控制步骤。,(2),稳态近似法：,d,c,B,/d,t,=0,中间物,B,极难生成，但反应性很强，使其浓度,c,B,很低，近似认为不变。普通为自由基或原子。,(3),平衡近似法：反应能随时保持平衡。,30/35,9.,单分子反应理论,(1),选取控制步骤法：,多个反应步骤中存在控制步骤。,(2),稳态近似法：,d,c,B,/d,t,=0,中间物,B,极难生成，但反应性很强，使其浓度,c,B,很低，近似认为不变。普通为自由基或原子。,(3),平衡近似法：反应能随时保持平衡。,31/35,10.,反应碰撞理论,分子必须经过碰撞才能反应。,设碰撞频率为,Z,AB,(2),只有碰撞能,e,大于某临界值,e,c,那些分子对，才能发生反应。若用符号,q,表示这些分子对数与总分子正确数目之比。,(3),碰撞并不是任何方向有效，只有朝一定方位才能发生反应。用,P,表示方位因子。,反应速率为,u,AB,=,PZ,AB,q,32/35,*,11.,过渡状态理论,反应物分子要变成产物，必须先形成活化络合物；活化络合物可分解为反应物，并快速到达平衡；活化络合物也可分解为产物，其速率即为反应速率。,理论公式：,33/35,12.,光化学理论,(1),光化学第一定律：只有被系统吸收光，才能有效地引发光化反应。,(3)1,摩尔光子能量,E,m,(,即,1,爱因斯坦,):,E,m,=,Lhv,=,Lhc,/,光速,c,，普朗克常数,h,L,阿佛加德罗常数，,-,波长,(2),光化学第二定律：在初级过程中，系统每吸收一个光子活化一个分子或原子。,(4),量子效率,:,(5),光化学动力学,:,光引发反应只与光强,I,a,成正比，与浓度无关。,34/35,13.,催化理论,(1),催化剂：存在较少许就能显著加速反应而本身最终并无损耗物质。减慢反应物质称阻化剂。,ii.,催化剂不能改变反应系统始、末状态。故不能改变反应状态函数变如,G,、,H,。,(2),催化剂基本特征,i.,参加反应，开辟一条更加快新路径，降低活化能，但反应前后催化剂化学性质和数量不变。,iii.,催化剂不能改变反应平衡状态，只能加速平衡抵达。催化剂同时催化正向和逆向反应。,iv.,催化剂对反应加速作用含有选择性。,(3),催化类型：酸碱、络合、酶、非均相催化,35/35,