工程化学期末复习
工程化学复习题及答案
⼯程化学复习题及答案
⼯程化学复习题和答案
⼀、选择题
1. 反应(CH3)2N2H2(l) + 4 O2(g)＝N2(g) + 2 CO2(g) + 4 H2O(l) 在确定条件下进⾏，当ξ=0. 5 mol时，消耗掉O2的物质的量是（ A ）（A）
2. 0 mol （B）0. 50 mol （C）8. 0 mol （D）4. 0 mol
2. 当主量⼦数n=4，⾓量⼦数l的取值为( A )
（A）0，1，2，3, （B）-1，0，1，2，（C）1，2，3 （D）1，2，3，4
3. 反应N2(g) + 3H2(g) ＝2 NH3(g) 在确定条件下进⾏，当ξ= 0.5 mol时，消耗掉N2的物质的量是（B ）
（A）2. 0 mol （B）0. 50 mol （C）8. 0 mol （D）4. 0 mol
4.下列4种量⼦数的组合中，不合理的是( A )。
（A）4，-1，0，-1/2 （B）3，1，-1，+1/2
（C）2，1，1，-1/2 （D）1，0，0，-1/2
5 以下各函数不是状态函数的是（A ）
(A) Q （B）S （C）H （D）G
6. 当主量⼦数n=4时，⾓量⼦数l取值范围正确的是（ A ）
（A）3，2，1，0 (B)4，3，2 (C)3，2，1 (D) 4，3，2，1，0
7. 下列各分⼦中，中⼼原⼦在成键时以SP3等性杂化的是（ C ）
(A)H2O (B)HgCl2(C) CCl4(D) NH3
8.下列各物质分⼦间只存在⾊散⼒的是（ A ）
（A）N2 (B)NH3 (C)H2O (D)CHCl3
《工程化学》总复习
《工程化学》总复习
绪论
掌握几个概念(系统与环境、状态与状态函数、过程与途径、化学反应计量方程与计量数等)
第一章 物质的聚集状态
[目的要求]
1.了解物质的主要聚集状态及特性。
2.理解理想气体状态方程和范德华方程的意义，了解分压定律与分体积定律的含义。
3.了解液体的特性，掌握溶液浓度的表示方法。
4.了解固体、超临界流体、等离子体等的特性和应用。 [教学内容] 1.1 气体
重点介绍理想气体状态方程及混合理想气体的分压定律和分体积定律，简单介绍实际气体方程—德华方程。
1.2 液体
介绍液体的微观结构，液体的蒸汽压与沸点，液晶的概念。 1.3溶液
介绍溶液浓度的表示方法，包括质量分数、物质的量分数、物质的量浓度和质量摩尔浓度。 [重点难点]
1.理解理想气体状态方程分压定律与分体积定律。
2.溶液浓度的表示方法
第二章 化学反应热效应 能源利用
[目的要求]
1．熟悉热力学第一定律的内涵、本质和应用；
2. 掌握热力学基本概念，明确热、功、状态函数（U 和H ）的意义、状态函数的特性；能熟练地计算各种变化过程中Q 和W ，体系的∆U 和∆H ；明确化学反应热效应的概念，能熟练地应用标准摩尔生成焓来计算化学反应热效应，并能灵活应用盖斯定律。 [教学内容]
2.1 化学反应热效应
介绍热效应的定义，符号（＋，－）, v Q 、p Q 及其关系，热效应
的测定。
2.2 化学反应热效应的计算
介绍热化学方程式的写法、热力学标准态的概念、热力学第一定律、重点介绍焓和焓变、状态、状态函数及盖斯定律。 2.3 能源
简单介绍能源的种类与清洁能源（氢能，太阳能等）
化学反应工程期末复习资料
复习重点
1. 一级连串反应A
S K 1K 2P 在全混流釜式反应器中，则目的产物P 的最大浓度 =max ,P C ______、=opt τ______。（22/1120]
1)/[(+K K C A 、211K K ） 2. 一级连串反应A
S K 1K 2P 在平推流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、=opt t ______。（)]/([2
1122k k k k k -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛、1212)/ln(k k k k -） 3. 一级连串反应A
S K 1K 2P 在间歇式全混流反应器中，则目的产物P 的最大浓度=max ,P C _______、=opt t ______。（)]/([21122k k k k k -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛、1212)/ln(k k k k -）
4.全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。（反应器的有效容积、进料流体的容积流速）
6.全混流反应器的放热速率G Q =______________。（p r A C v H r V ρ0)
)((∆--）
7.全混流反应器的移热速率r Q =______________。（)()1(000P m P c v U A T T c v UA T ρρ+-+）
9.全混流反应器稳定的定常态操作点的判据为_______、_______。（r G Q Q =、dT dQ dT dQ G r 〉）
18. 对于反应级数n ＜0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（全混流）
工程化学-期末复习
1. 定性比较下列四种溶液(浓度都是0.1 mol·kg-1)的沸点，沸点 高的是( A )。 A.Al3(SO4)3 B.MgSO4 C.CaCl2 D.CH3CH3OH 2. 某温度时反应 H2(g)+Cl2(g)=2HCl2(g)的K1Ө=4×10-2，则反 应HCl2(g)=1/2H2(g)+ 1/2Cl2(g)的K2Ө为( B )。 A. 25 B. 5 C .4×10-2 D.2×10-1 3. 某反应在低温时为自发反应,高温时为非自发反应,这意味着 该反应的△Ｈ和△S的符号为( B )。 A. △H>0,△S>0 B. △H<0,△S<0 C. △H>0,△S<0 D. △H<0,△S>0
4．一密闭容器中，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 Ө为原来的（ D ）。 A. 3倍 B. 2倍 C. 9倍 D. 不变 5. 下列物质SӨ(298.15K)值最大的是( C A.K(s) B.Br2(l) C.Br2(g) )。 D.H2O(s)
• • 解得: ΔrHθm= 42.56 kJ·mol-1 求ΔrSθm= 56.7J·K-1·mol-1
θ θ K 373 Δ r H m ln θ = K 298 R
1 ⎞ ⎛ 1 − ⎜ ⎟ 298 373 ⎠ ⎝
化学反应工程课程期末复习
(3) 以t为横座标，f(ci)为纵座标，作f(ci)-ti曲线， 如果得到过原点的直线，则表明所假设的动力学 方程是可取的(即假设的级数是正确的)，其直线的 斜率即为反应速率常数k。否则重新假设另一动力 学方程，再重复上述步骤，直到得到直线为止。
为了求取活化能E，可再选若干温度，作同样
的实验，得到各温度下k值。
aA bB rR sS 0
3. 转化率 目前普遍使用着眼组分A的转化率来描述一个化 学反应进行的程度。 定义：
xA 转化了的A组分量 nA 0 nA A组分的起始量 nA0
aA bB rR sS
a nR 生成目的产物R所消耗的A组分量 产物R的选择性：SR r A组分转化的量 nA0 -n A a n 生成目的产物R所消耗的A组分量 r R YR A组分的起始量 nA0
tr cA0
xAf xAf dxA dxA 1 xAf cA0 2 2 0 rA kcA 0 1 xAf kcA0 1 xA
4. 化学反应速率
⑴ 反应速率定义为单位反应体系内反应程
度随时间的变化率。对于均相反应，单位反应体 系是指单位反应体积：
r 1 d V dt mol m 3s 1
⑵ 常用的还有以反应体系中各个组份分别定义的反应速率：
rA 1 dnA V dt mol m 3s 1
化学反应工程期末考试试题及答案(整理).
XXX 大学 化学反应工程 试题B （开）卷
（答案）2011—2012学年第一学期
一、单项选择题： （每题2分，共20分）
1．反应器中等温进行着A→P(1)和A→R(2)两个反应，当降低A 的浓度后，发现反
应生成P 的量显著降低，而R 的生成量略降低，表明( )
A ．反应(1)对A 的反应级数大于反应(2)
B ．反应(1) 对A 的反应级数小于反应(2)
C ．反应(1)的活化能小于反应(2)
D ．反应(1)的反应速率常数大于反应(2)
2.四只相同体积的全混釜串联操作，其无因次停留时间分布的方差值2
θσ为( )
A ． 1.0 B. 0.25 C ．0.50 D ．0
3．对一平行—连串反应R A Q P A −→−−→−−→−)3()2()1(，P 为目的产物，若活化能次序为：E 2<E 1<E 3，
为了目的产物的收率最大，则最佳操作温度序列为（ ）。
A ．先高后低 B.先低后高 C ．高温操作 D ．低温操作
4．两个等体积的全混流反应器进行串联操作，反应为一级不可逆，则第一釜的反应速率-r A1
与第二釜的反应速率-r A2之间的关系为( )。两釜反应温度相同。
A ．-r A1 > -r A2
B ．-r A1 = -r A2
C ．-r A1 < -r A2 D.不能确定何者为大
5. 已知一闭式反应器的1.0=r a uL D ，该反应器若用多釜串联模型来描述，则模型参数N 为
（ ）。
A ． 4.5 B. 5.6 C ．3.5 D ．4.0
6．固体催化剂之所以能起催化作用，是由于催化剂的活性中心与反应组分的气体分子主要
工程化学基础-复习
Δt 0
Δt
ν B dt
aA+bB→gG+dD
对于基元反应
υ=kca(A)·b(B) c 质量作用定律
对于非基元反应 υ=kcx(A)·y(B) 反应速率方程式 c 式中：k 称反应速率常数。 k值与反应物浓度无关；受温度、催化剂影响。 反应级数: (a+b)或(x+y)，有整数、零或分数， 是由实验确定的数字。 n级反应k的单位是：(molL-1)(1-n)s-1
同离子效应
因加入与难溶强电解质含有相同离子的易 溶强电解质，使难溶强电解质的溶解度降 低的现象也称为同离子效应。
沉淀的转化
把一种沉淀转化为另一种沉淀的过程，称为沉淀的转化。 沉淀转化反应的进行程度，可以利用反应的标准平衡常 数来衡量。 沉淀转化反应的标准平衡常数越大，沉淀转化 反应就越容易进行。若沉淀转化反应的标准平衡常 数太小，沉淀转化反应将是非常困难，甚至是不可 能的。
熵变
298.15K时，参考态元素的标准摩尔熵不等于零。
298.15K时,ΔrSmy= ∑viSm,生成物y- ∑viSm,反应物y 任一温度， ΔrSmy(T) ≈ ΔrSmy(298.15K)
吉布斯自由能
a.标准态，298.15K时， ΔrGmy= ∑vi ΔfGmy(生成物）- ∑vi ΔfGmy(反应物）
y
多元弱酸的解离
《工程化学》期末考试试卷A及答案
《工程化学》期末考试试卷A及答案
一、单项选择题（每题2分，共计20分）
1. 将01.0mol/dm3HAc与0.10mol/dm3 NaOH等体积混合，其pH值为（）。
（K a(HAc)=1.76*10-5）
A. 5.27
B. 8.73
C. 6.73
D. 10.49
2. 对催化剂特征的描述，不正确的是（）。
A. 催化剂能缩短反应到平衡的时间
B. 使用催化剂能实现热力学不能进行的反应
C. 使用催化剂不改变平衡常数
D. 催化剂具有选择性
3. 预估某反应的熵变，随着下列哪个反应的进行，其熵值增加的最多（）。
A. H2(g)+S(s)→H2S(g)
B. 2Al(s)+3O2(g) →Al2O3(s)
C. Ni(CO)4(s) →Ni(s)+4CO(g)
D. MgCO3(s)→MgO(s)+CO2(g)
4. 升温可以增加反应速率，其主要原因在于（）。
A. 增加了分子的碰撞次数
B. 增加了活化分子的百分数
C. 降低了反应所需要的活化能
D. 促使平衡移动
5. 某化学反应的速率常数的单位是mol·dm-3·s-1时，则该化学反应的级数是（）。
A. 3/2
B. 1
C. 1/2
D. 0
6. 已知下列前三个反应的K值，则第四个反应的K值为（）。
（1）H2(g)+1/2O2(g) ⇌H2O(l) K1
（2）N2(g)+O2(g) ⇌2NO(g) K2
（3）2NH3(g)+5/2O2(g) ⇌2NO(g)+3 H2O(l) K3
（4）N2(g)+ 3H2(g) ⇌2NH3(g) K
A. K1 + K2-K3
化学反应工程期末考试复习题
9、朗格谬均匀表面吸附模型的基本假设有哪些？ 答：表面均匀，分子间无作用力，单层吸附最大为1.0，一定条件下动
态平衡。
10、简述气泡的结构及其行为？ 答：气泡的顶是呈球形的，尾部略为内凹，在尾部区域，由于压力比近
傍稍低，颗粒被卷了进来，形成局部涡流，这一区域称为尾涡。在气泡的 上升的途中，不断有一部分颗粒离开这一区域，另一部分颗粒补充进来， 这样就把床层下部的颗粒夹带上去而促进了全床颗粒的循环与混合。部分 气体可穿过气泡进行物质交换，在泡外形成一环流，称为气泡云。尾涡与 气泡云随气泡上升，其中所含粒子浓度与乳相中几乎相同，二者浑然一体， 形成气泡晕。
四、问答题
1、简述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系？ 答：空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。 反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反
应达某一程度所需的反应时间。 停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停
留了多少时间。 由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时间且等
rP rR rS
1
1 2cA cA2
1
(1 cA )2
For PFR
S p 1 cA0 cAf
S dc cA0
cAf P A
cP S p (cA0 cAf )
cA0 cAf
(1
工程化学基础(童志平主编)复习要点及习题解答
f
单位 的一致！
Gmθ (C,石墨,298.15K) = 0 kJ/mol；f Gmθ (H+,298.15K) = 0
r
Gmθ的计算：
r Gm (298.15K ) f Gm ( B,298.15K )
B
298.15K,标准状态：
G ( T ) H ( 298 . 15 K ) T S .15K ) r m r m (298 标准状态，非常温： r m
(1)2.00mol NH4HS的分解, NH4HS(s)→NH3(g)＋H2S(g) (△n=4 mol) （2）生成1.00mol的HCl H2(g)＋Cl2(g) → 2HCl(g) (△n=0 mol) （3）5.00 mol CO2(s)（干冰）的升华 CO2(s)→CO2(g) (△n=5 mol) （4）沉淀出2.00mol AgCl(s) (△n=0 mol) AgNO3(aq)＋NaCl(aq)→ AgCl(s)＋NaNO3(aq)
反应达到平衡时： rGm(T) = 0
Q = Kθ Q与K的关系与区别
θ G θ r m (T ) ln K RT
rGmθ与r Gm的关系与区别
单位的一致 16
化学平衡移动方向的判断 ：
勒夏特列原理
rGm(T) = RT ln (Q / Kθ)
工程化学期末考试题及答案
工程化学期末考试题及答案
一、选择题（每题2分，共20分）
1. 化学反应速率通常与下列哪个因素无关？
A. 反应物浓度
B. 温度
C. 催化剂
D. 反应物的物理状态
答案：D
2. 根据勒夏特列原理，增加反应物浓度将导致：
A. 反应向生成物方向进行
B. 反应向反应物方向进行
C. 反应速率增加
D. 反应平衡不受影响
答案：A
3. 以下哪种物质不属于酸碱指示剂？
A. 酚酞
B. 甲基橙
C. 硫酸铜
D. 溴酞
答案：C
4. 根据热力学第一定律，下列哪个过程是不可逆的？
A. 气体膨胀
B. 气体压缩
C. 热传递
D. 机械功
答案：A
5. 在工程化学中，哪些因素会影响溶液的渗透压？
A. 溶质的浓度
B. 溶剂的类型
C. 温度
D. 所有以上因素
答案：D
6. 根据吉布斯自由能变化，下列哪个过程是自发的？
A. ΔG > 0
B. ΔG < 0
C. ΔG = 0
D. ΔG 无法确定
答案：B
7. 以下哪种反应类型不属于可逆反应？
A. 酸碱中和
B. 氧化还原
C. 沉淀反应
D. 置换反应
答案：D
8. 根据化学平衡常数的定义，下列哪个条件会导致平衡常数K值增加？
A. 增加反应物浓度
B. 增加生成物浓度
C. 降低温度
D. 提高温度
答案：D
9. 以下哪个选项是正确的化学方程式书写规则？
A. 反应物和生成物的化学式必须相等
B. 反应物和生成物的原子数必须相等
C. 反应物和生成物的电荷数必须相等
D. 反应物和生成物的摩尔数必须相等
答案：B
10. 在化学反应中，下列哪个量是守恒的？
A. 质量
B. 能量
C. 电荷
D. 所有以上
答案：D
化学反应工程期末复习题
一、名词解释
1、连续操作；间歇操作
2、均相反应
3、基元反应；非基元反应
4、收率；选择性
5、平行反应；串联反应
6、绝热操作；非等温操作
7、稳定的定态；不稳定的定态
8、平推流；全混流
9、非理想流动
10、拟均相一维模型；拟均相二维模型
11、临界流化速度
二、填空题
1、化学反应的操作方式分为、和。
2、和都可以表征反应变容的程度。
3、对于反应aA + bB →pP + sS，则r P=_______r A。
4、若τ=4h，意味着在规定的条件下，。
5、反应物A的水溶液在等温CSTR中进行二级反应，出口转化率为0.4，
现改在等体积PFR中进行，则出口转化率为。
6、对于一级不可逆反应，采用多级全混流反应器串联时，要保证总的反应体积最小，
必需的条件是。
7、若有一气相反应A→2P，若开始时的反应物除A以外还有50%的惰性物质，
在恒压的情况下发生该反应，则该反应的膨胀率为。
8、SV=2h，意味着在规定的条件下，。
9、根据示踪剂的输入不同，测定停留时间分布的方法主要分为___________
和___________。
10、E(t)dt的物理意义是______ ；停留时间分布的密度函数E（θ）=_______E
（t）。
11、以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元的流体称为_______；
当反应级数n＜1时，宏观流体具有比微观流体_______的出口转化率。
12、反应器选型的目标函数，若是单一反应，则是；若是复合反
应，则是 。
13、反应物A 的水溶液在等温PFR 中进行二级反应，出口转化率为0.5，若反应体积增加到4倍，则出口转化率x Af = 。
《工程化学》期末考试试卷B及答案
《工程化学》期末考试试卷B及答案
一、单项选择题（每题2分，共计20分）
1. 某反应的△H和△S皆为负值，当温度升高时，反应有利于( )。
A正向进行 B逆向进行 C有可能不影响反应方向 D 无法确定
2. 对已达平衡状态某一可逆反应: aA(g)+bB(g)= cC(g)+dD(g)（△r H m >0且a+b>c+d），
若使平衡正向移动，可以采取的办法为 ( )。
A 升高温度、增大压力
B 升高温度、降低压力
C 降低温度、增大压力
D 降低温度、减小压力
3. 已知25℃时某一反应的反应速率系数k = 1.4×1011mol·L -1·s -1，据此可推断出
该反应的反应级数为 ( )。
A零级 B一级 C二级 D三级
4. 下面关于酸碱质子理论中说法错误的是 ( )。
A酸是质子的给予体
B凡是能够与质子结合的分子或离子都是碱
C酸失去质子后，剩余部分就成为碱
D碱性水溶液中不存在H +
5. 下列两溶液等体积混合后，具有缓冲能力的是 ( )。
A 0.5 mol·L-1 HCl和0.5 mol·L-1 NaAc
B 0.1 mol·L-1 HCl和0.2 mol·L-1 NaAc
C 0.2 mol·L-1 HCl和0.1 mol·L-1 NaAc
D HCl和NaAc无论浓度怎么样变化都不能组成缓冲溶液
6. 由等浓度的HX与 X-组成的缓冲溶液，如HX的解离常数K a=1.0×10-10，此缓冲溶
液的pH为 ( )。
A 4
B 5
C 7
D 10
7. 已知K sp θ(Ag 2CrO 4)＝1.1×10-12，当溶液中c(CrO 42-)＝6.0×10-3mol ·L -1时，开始生成Ag 2CrO 4沉淀所需Ag +最低浓度为 ( )。
工程化学知识点总结
工程化学知识点总结
一、工程化学的基本概念
工程化学是研究如何在工程领域利用化学知识解决各种问题的学科。它是化学工程学、化
学技术、化学工艺等学科的交叉领域，旨在将化学知识与实际工程应用相结合，以达到提
高生产效率、降低成本、减少环境污染等目的。工程化学的研究内容包括化工过程与装备、化工原料与产品、化工工艺流程、化工安全与环保等方面。其研究方法通常包括实验室研究、模拟计算、工程设计等多种手段。
工程化学的研究对象主要是化学工业生产中的化学反应、物质转化、能量传递等过程。这
些过程涉及到热力学、动力学、传质与传热等多个方面的知识。工程化学主要着眼于如何
设计、操作、控制以及优化这些化学过程，从而实现产品的高效生产和资源的有效利用。
二、工程化学的研究内容
1. 化学反应工程
化学反应工程是工程化学中的核心内容之一。它主要研究化学反应过程的基本原理、动力
学行为、反应器设计原则等问题。化学反应工程的研究对象包括催化剂设计、反应器类型
与性能、反应条件优化等方面。
在化学生产中，经常需要进行高效、选择性的化学反应，因此化学反应工程对于提高生产
效率、优化产品质量具有重要意义。此外，化学反应工程也涉及到如何控制反应过程中的
温度、压力、物质浓度等参数以达到期望的反应效果。
2. 传质与传热
传质与传热是化工过程中另一个重要的研究内容。在化工生产中，物质的传递与能量的转
移是不可或缺的。传质研究涉及到溶质在溶剂中的扩散、气体与液体之间的传质等问题。
传热研究则包括换热器设计、传热介质的选择、传热表面的优化等内容。
传质与传热过程的研究可以帮助优化工艺条件、提高生产效率、降低能耗以及改善产品质量。同时，对于一些高危化工过程，传热与传质的研究也有助于提高安全性和环保性。
西南交通大学期末真题及答案工程化学B复习题2参考答案
达到平衡时， ，Q变为K，
这时 ，而 则有 ，
而
所以 ，
而 ，求得
（1）标准状态： ＞0，
反应不能正向进行，所以不会风化。
（2）非标准状态：298K时，水的饱和蒸汽压为3.17kPa（这时相对湿度100%），
相对湿度为50%时的蒸气压为： 。
依据范托夫等温方程式：
，
反应正向进行，所以会风化。
（3）在298K条件下，要使 不被风化，必须满足：
，
空气的相对湿度为：
2．制备半导体硅的反应及在298K时的有关热力学数据如下所示。（1）通过计算判断此反应在298K的标准条件下能否自发进行；（2）计算在标准条件下自发进行的最低温度。
2．核外电子排布： 1s22s22p63s23p63d10； 1s22s22p63s23p1
3．等温定压下，某反应的 ， ，该反应在高温条件下自发进行。
4．已知热化学方程式(1)和(2)，则 在水溶液中解离的热化学方程式为(3)：
(1) ，
(2) ，
(3) ，
四 计算题
1．含有结晶水的盐类暴露在大气中，逐渐失去结晶水的缓慢化学变化过程，称为风化。可用下列反应来表示 的风化过程，有关物质在298K下的标准生成吉布斯自由能列于方程式下方：
工程化学B复习题2参考答案
一是非题正确的在括号内填“＋”号，错误的在括号内填“－”号
工程化学复习要点全
1.G;H;U;S是具有广延性质的状态函数。T是具有强度性质的状态函数。Q;W是过程函数。2．一级反应的三个特征
①反应速率与反应物的浓度有关。
②反应物分解至一半所需时间与浓度无关。
③一级反应的半衰期与速率常数K成反比，K值越大，半衰期越短，反应速率越快。
3答：有如下共性：1.运动状态是量子化的。2.具有波粒二象性。3.符合测不准原则
4答：主量子数由n表示，N的取值是1，2，3，。。。。所有的正整数，但对地球上的任何元素，尚未发现n>7的奇态。它代表着原子轨道（即运动电子）离核的远近，决定了运动电子所在的电子层数和电子在核外出现概率最大区域离核的平均距离，是影响运动电子能量的主要因素；角量子数有L表示，L的值可以取从0到N-1的正整数，L=0，1，2，……，n-1,总共可以取n个数值，它代表原子轨道(或电子云)的型状，是影响电子能量的因素之一；磁量子数由m表示，它可以取包括0在内从-L到+L的所有整数值，故L确定后m可以取2L+1个数值，它代表原子轨道在空间的伸展方向；自旋量子数由Ms表示，它只有+1/2和-1/2两个值，分别表示了运动电子两个相反的自旋方向。
5.杂化轨道种类。
杂化轨道认为，再成键过程中，由于原子间的相互影响，同一原子中能量相近的不同类型的原子轨道可以“混合”起来，重叠组合成成键能力更强的新的原子轨道，从来改变了原有轨道的状态。
（1）sp杂化
Be在与Cl成键的过程中，Be原子中原来的2s和2p轨道“混合”起来，重新组成两个等同的杂化轨道。由一个s轨道和一个p轨道进行杂化叫做sp杂化，所形成的轨道叫sp杂化轨道。每一个sp杂化轨道都含有1/2s和1/2p成分，两个sp轨道再在Be原子两侧对应分布，轨道夹角为180°。sp杂化轨道的形状与原来的s和p轨道都不相同，其形状一头大一头小，成键时用大的一头与Cl原子的3p轨道重叠。这样重叠更有效，成键能力更强。形成的共价键更牢固。
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酸碱反应的实质是两个共轭酸碱对之间的质 酸碱反应的实质是两个共轭酸碱对之间的质 两个共轭酸碱对之间的 子传递反应. 子传递反应.
–H+ H
酸1 + 碱2
+H+
酸2 + 碱1
● 酸越强,其共轭碱越弱;碱越强,其共轭酸越弱 酸越强,其共轭碱越弱;碱越强, ● 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的 酸和碱的方向进行. 酸和碱的方向进行.
3.酸碱理论 3.酸碱理论
1).酸碱电离理论 1).酸碱电离理论 1887年 阿伦尼乌斯(S. 瑞典) 1887年,阿伦尼乌斯(S. A. Arrhenius 瑞典) 解离出的阳离子全部都是氢离子的物质称为酸 解离出的阴离子全部都是氢氧根离子的物质称为碱 中和反应的实质是 H+ 和 OH- 中和生成 H2O 的反应
缓冲作用原理
外加适量碱( ),平衡向右移动 外加适量碱(OH-),平衡向右移动 HAc
大量
H+
极小量
+
Ac
大量
外加适量酸( ),平衡向左移动 外加适量酸(H+),平衡向左移动 当在上述体系中加少量水稀释时,溶液中 当在上述体系中加少量水稀释时,溶液中HAc和Ac-浓度 和 浓度 降低倍数相等, 降低倍数相等,由于 [ HAc] + [H ] = × Kθ Ac 可知[H 仍基本无变化 仍基本无变化. 可知 +]仍基本无变化. 但是,当缓冲溶液体系中加入大量酸,碱或过量稀释时, 但是,当缓冲溶液体系中加入大量酸,碱或过量稀释时, 就不再具有缓冲作用. 就不再具有缓冲作用.
MA
开始浓度(molL-1) 开始浓度( 平衡浓度( 平衡浓度(molL-1) c c - cα
M+
0 cα
+
A0 cα
[ M + ][ A _ ] c 2α 2 K iθ = = [ MA] c(1 α ) cα 2 即,K iθ = 1α
弱电解质的K值越小,浓度 越大 越大, 越小; 弱电解质的 值越小,浓度c越大,则α越小; 值越小 值越大, 越小; 也就是, 也就是,c / K值越大, α越小; 值越大 一般讲, 一般讲, c / K > 500, α远小于1; , 远小于1 则1-α中α可忽略不计,即1-α≈1,因此上式可化为: 可忽略不计, ≈1,因此上式可化为:
Kb 为沸点升高常数,它取决于纯溶剂的特性而与溶 为沸点升高常数,
质特性无关. 质特性无关.
3.溶液的凝固点下降
凝固点下降的定量关系 实验证明:在稀溶液中,凝固点下降 凝固点下降(ΔTf )为 凝固点下降 Tf = Tf* Tf = K f bB 式中ΔTf 表示溶液的凝固点下降, Tf*,Tf 分别表示纯溶剂和溶液的凝固点,bB 是质量 摩尔浓度,单位为molkg–1. 例如 l kg 水中溶解了 62 g 乙二醇 [C2H4(OH)2], 其质量摩尔浓度是 1 molkg–1;
П= cB×R×T
溶液
纯水
半透膜 显示渗透压现象的简单装置
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.
渗透压的定量关系 定量关系
1887年,荷兰物理学化学家范特霍夫(J. H. van' t Hoff) 提出了稀溶液的渗透压与温度以及溶质 浓度的关系式: 实验发现,难挥发的非电解质稀溶液的渗透压与溶 液的物质的量浓度及热力学温度成正比.
2).酸碱质子理论 2).酸碱质子理论 1923年 化学家布朗斯特 丹麦) 1923年,化学家布朗斯特 (J. N. Brφnsted 丹麦) 和化学家劳莱 英国) 和化学家劳莱 (T. M. Lowry 英国) 反应中任何能给出质子的分子或离子, ● 反应中任何能给出质子的分子或离子,即质子给 予体叫做酸. 予体叫做酸. 反应中任何能接受质子的分子或离子, ● 反应中任何能接受质子的分子或离子,即质子接 受体叫做碱. 受体叫做碱. ● 酸碱反应是质子由质子给予体向质子接受体的转 移过程. 移过程.
Kf 为凝固点下降常数,它取决于纯溶剂的特性而与 为凝固点下降常数,
溶质特性无关. 溶质特性无关.
渗透(osmosis):溶剂( 渗透(osmosis):溶剂(水)分子通过半透膜,由纯溶剂 (osmosis) 分子通过半透膜, 进入溶液(或从稀溶液向浓溶液)的自发过程称为渗透. 进入溶液(或从稀溶液向浓溶液)的自发过程称为渗透.
HAc
其平衡常数可表示为: 其平衡常数可表示为:
θ
H + Ac
+
+
-
[ H ][ Ac ] Ka = [ HAc]
其中,K a 称为HAc的解离常数,一般也表示为弱酸的解离 其中, 称为 的解离常数, 常数. 常数.
θ
解离常数与解离度的关系, 解离常数与解离度的关系,稀释定律 解离常数反映弱电解质的解离能力, 解离常数反映弱电解质的解离能力,是平衡常数的一 反映弱电解质的解离能力 种形式,与浓度无关;解离度相当于转化率 相当于转化率, 种形式,与浓度无关;解离度相当于转化率,岁浓度 的改变而改变. 的改变而改变. 浓度为c 解离度为α 如:弱电解质MA浓度为 molL-1,解离度为α. 弱电解质 浓度为 L
5. 同离子效应和缓冲溶液
(1) 同离子效应
在弱电解质溶液中加入含有相同离子的强电解质时, 在弱电解质溶液中加入含有相同离子的强电解质时, 同离子效应. 可使弱电解质的解离度降低.这种现象称为同离子效应 可使弱电解质的解离度降低.这种现象称为同离子效应. 例如: 例如:氨水溶液中存在下列平衡 NH3 H2O OH- + NH4+
θ
H+
+
HS-
[ H + ][ HS ] = 1.07 ×10 7 K a1 = [H 2S ]
第二级解离: 第二级解离:
HS
-
H+
+
S2-
θ Ka2
[ H + ][ S 2 ] = = 1.26 ×10 13 [ HS ]
通过比较可看到,多元酸的二级解离要比一级解离小得多, 通过比较可看到,多元酸的二级解离要比一级解离小得多,因此由 多元酸的二级甚至三级解离产生的氢离子浓度可忽略不计, 多元酸的二级甚至三级解离产生的氢离子浓度可忽略不计,多元酸中氢 离子浓度近似由一级解离得到. 离子浓度近似由一级解离得到.
期末复习
第2章 水溶液中的化学
难挥发非电解质溶液通性
1.蒸气压下降 1.蒸气压下降 2.沸点升高 2.沸点升高 3.凝固点降低 3.凝固点降低 4.渗透压 4.渗透压
蒸气压下降原因
当一种难挥发的溶质溶解于溶剂后, 当一种难挥发的溶质溶解于溶剂后,溶液表面的 溶剂分子数目由于溶质质点的存在而减少, 溶剂分子数目由于溶质质点的存在而减少,使相同温 度下溶液蒸发出的溶剂分子数目比纯溶剂要少, 度下溶液蒸发出的溶剂分子数目比纯溶剂要少,即溶 液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低. 液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低.
沸点
boiling point 液体的沸点是该液体 的蒸气压等于外界大 气压ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的温度Tb
Tb* Tb
T
沸点升高的定量关系
实验证明:在稀溶液中,沸点升高( 实验证明:在稀溶液中,沸点升高(ΔTb )为
Tb = Tb* Tb = K b bB
式中ΔTb 表示溶液的沸点升高, Tb*,Tb 分别表示纯溶剂和溶液的沸点,bB 是质量摩 尔浓度,单位为molkg–1.
P = P0 x A
式中, P 为溶液的蒸汽压, P0 为纯溶剂的蒸 式中, 为溶液的蒸汽压, 汽压, 为溶液中溶剂的物质的量分数. 汽压, xA 为溶液中溶剂的物质的量分数. 上式也称拉乌尔定律(法国物理学家) 上式也称拉乌尔定律(法国物理学家). 拉乌尔定律
2.溶液的沸点升高
p P外
纯水 蔗糖
K i = cα 或α =
2
θ
Ki c
θ
由上式看出,当溶液稀释时, 由上式看出,当溶液稀释时,弱电解质的解离度将 稀释定律. 相应增大,以保持解离常数不变,称为稀释定律 相应增大,以保持解离常数不变,称为稀释定律.
2.多元弱酸的解离平衡 2.多元弱酸的解离平衡
分子中含有两个以上可被金属原子置换的氢原子的酸称 多元酸. 为多元酸. 是二元弱酸, 如:H2S是二元弱酸,在水溶液中分两级解离: 是二元弱酸 在水溶液中分两级解离: 第一级解离: 第一级解离: H2S
强电解质在水中完全解离成离子; 1) 强电解质在水中完全解离成离子; 难溶强电解质溶于水的部分也完全解离; 2) 难溶强电解质溶于水的部分也完全解离; 弱电解质在水中仅部分解离, 3) 弱电解质在水中仅部分解离,大部分以分子形式 存在. 存在.
溶液的pH(酸度) 溶液的pH(酸度) pH
水溶液中氢离子的浓度称为溶液的酸度. 水溶液中氢离子的浓度称为溶液的酸度. 水溶液中H 离子的浓度变化幅度往往很大, 水溶液中H+离子的浓度变化幅度往往很大,浓 的可大于10mol L ]<1的情况下 的情况下, pH(负对 的可大于10molL-1,在[H+]<1的情况下,用pH(负对 10mol 数法)表示溶液的酸度更为方便,pH的定义是: 数法)表示溶液的酸度更为方便,pH的定义是: 的定义是 溶液中氢离子浓度的负对数叫做pH值 溶液中氢离子浓度的负对数叫做pH值. pH pH = -lg[H+] 同样,也可用pOH表示溶液的酸碱性,定义为: pOH表示溶液的酸碱性 同样,也可用pOH表示溶液的酸碱性,定义为: pOH = -lg[OH-]
若再稀释1000倍 pH=? 若再稀释1000倍,pH=? 1000
强酸强碱混合溶液pH值计算 强酸强碱混合溶液pH值计算 pH pH=2.0和pH=4.0的两种强酸溶液等体积 ①将pH=2.0和pH=4.0的两种强酸溶液等体积 混合,求混合溶液的pH pH值 混合,求混合溶液的pH值. c(H+)= 1.0×10-2 mol L-1 1.0× molL 解:pH=2.0 c(H+)= 1.0×10-4 mol L-1 1.0× molL pH=4.0 c(H+)== 5.05×10-3 mol L-1 5.05× molL 混合后 pH = -lg c(H+) lg5.05× =-lg5.05×10-3= 2.30
n ∏ = cRT = RT V
或
∏V = nRT
反渗透
如果在溶液的一侧施加一个大于渗透压的外压 力,则溶剂由溶液一侧通过半透膜向纯溶剂或低浓度方 向渗透,这种现象称为反渗透 反渗透.反渗透法为海水淡化和 反渗透 废水处理提供了一个重要方法.
溶液
纯水
海水淡化示意图
2.2 酸碱平衡
1. 电解质的解离和离子方程式 电解质的解离
3).酸碱电子理论 3).酸碱电子理论 1923年 美国) 1923年,路易斯 (G. N. Lewis 美国) 凡是具有可供利用的孤对电子的物质都称为碱 能与这孤对电子结合的物质都称为酸
4.弱电解质的解离平衡 4.弱电解质的解离平衡
1) 一元弱酸弱碱的解离平衡 解离常数
一元弱酸醋酸( 一元弱酸醋酸(HAc)在溶液中存在以下平衡 )
强酸强碱稀释溶液pH值计算 强酸强碱稀释溶液pH值计算 pH
molL 例:某强酸溶液中c(H+)=0.01 mol L-1,pH=2.0 该溶液加水稀释1000 1000倍 求稀释后溶液的pH pH. 该溶液加水稀释1000倍,求稀释后溶液的pH. 溶液稀释1000倍后, 1000倍后 解:溶液稀释1000倍后, c(H+)=0.01/1000=1.0×10-5 mol L-1 )=0.01/1000=1.0× molL =-lg1.0× pH =-lg1.0×10-5=5.0 每稀释10 10倍 pH增加 个单位, 增加1 每稀释10倍,pH增加1个单位,
如果在此溶液中加入氯化铵(完全解离) 如果在此溶液中加入氯化铵(完全解离)
+ NH 4Cl == NH 4 + Cl
这时,平衡会向着生成NH 的方向移动, 这时,平衡会向着生成NH3H2O的方向移动,结果是 溶液中OH-离子浓度减小,NH3H2O的解离度降低. 溶液中OH 离子浓度减小, 的解离度降低. 同样,在弱电解质HAc中加入NaAc HAc的解离度和溶 HAc中加入NaAc, 同样,在弱电解质HAc中加入NaAc,HAc的解离度和溶 液中H+离子浓度也必然降低. H+离子浓度也必然降低 液中H+离子浓度也必然降低.
101. 325
a' 液 溶液 气
b'
0. 611
a 固b c t凝 0. 01
t/℃ 水,冰和水溶液的蒸气压随温度的变化
100 t 沸
蒸气压下降的定量关系 的定量关系
实验证明,一定温度下,难挥发性的非电解质稀溶 液的蒸汽压等于纯溶剂的饱和蒸汽压与溶液中溶剂的 物质的量分数(摩尔分数)的乘积.用公式表示为