大学普通化学习题课-
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
H2S的饱和浓度为0.1mol· -3 dm
2.4 缓冲溶液
HA H++AKa
[HA] cHA [H ] cHA [H ] K a Ka Ka [A ] cA [H ] cA
pH=pKa 时缓冲能力最强
几种常见缓冲溶液
例题3:
(1)计算1.00mol· -1的HCN溶液的电离度。 L (2)计算0.00100mol· -1的HCOOH溶液的电离度。 L (3)计算0.0050mol· -1 NH3和0.0050mol· -1 NH4Cl的混合 L L 溶液的pH。 (4)计算0.0100mol· -1氯乙酸和0.0020mol· -1氯乙酸钠的 L L 混合溶液的pH。 HCN:Ka=6.2×10-10 NH3:Kb=1.75×10-5 HCOOH:Ka=1.80×10-4 氯乙酸：Ka=1.36×10-3
MA Mn++AnKsp= [Mn+][An-]
溶解度s的求算: MA型: MxAy型:
s [M n ] [A n ] K sp
s [M ] / x [A ] / y x y
y
x
K sp x x yy
3.2 副反应的影响
Mn+的副反应: Mn++OHM(OH)(n-1)+
例题4:
计算0.0100mol· -1的NaHCO3溶液的pH。 L H2CO3: Ka1=4.5×10-7 Ka2=4.7×10-11
[H ] K a1 K a2
3 沉淀溶解平衡
Ksp的定义 酸度、络合作用对平衡的影响 沉淀的转化
分步沉淀的原理和条件控制
3.1 Ksp的定义
普化习题课3 ------动力学、酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡
冯玮 2005-10-31
1. 化学反应动力学
反应速率的概念及求算 反应级数的判断和不同级数反应的基本 规律 半衰期的概念和求算
活化能的意义和计算
1.1 化学反应速率
反应速率:
瞬时反应速率 VS 平均反应速率
10
dc v t dt
4. 电极电势
原电池的表示方法
标准电极电势的定义和应用
电极电势的间接计算
电池电动势的计算
例题6：
(1)已知在酸性条件下，标准电极电势φθMnO4-/Mn2+和 φθMnO2/Mn2+分别为1.51V和1.23V，试求φθMnO4-/MnO2。 (2)已知HCN的Ka=6.2×10-10，试求φθHCN/H2。
（1）求该反应的总级数。 （2）实验2：当A、B的初始浓度均为0.02mol· -3时，测 dm 得初始反应速率仅为实验（1）的1.4倍。求A，B的反应 级数x，y的值。 （3）求算k值。
2. 酸碱平衡
质子酸碱理论 给定溶液pH的计算 缓冲溶液的概念及应用
2.1 Ka，Kb的定义
HA A-+H2O H2O H++AHA+OHH++OHKa Kb Kw
反应的速度取决于反应速度最慢的一步 基元反应
1.3 零级反应
反应速率为常数，不随反应物浓度变化
而变化
能够将反应物完全消耗
k的单位为mol· -3·-1 dm s
v=v0=k，c=c0-v0t ，t1/2=c0/2k
1.4 一级反应
半衰期为常数，不随反应物浓度变化而
变化
k的单位为s-1
Mn++YmAn-的副反应:
MY(n-m)+
An-+H+
HA(n-1)-
3.3 沉淀转化和分步沉淀
一般根据沉淀转化平衡常数来判断转化
的可能性
根据沉淀完全所需要的离子浓度差别判 断分步沉淀的可能性
完全沉淀：剩余浓度小于10-6mol· -3 dm
例题5：
(1)已知Pb(IO3)2的溶度积为2.5×10-13，求Pb(IO3)2的溶解 度。 (2)分别计算MnS和CuS在纯水中的溶解度。 MnS:Ksp=3×10-10 H2S:Ka1=1.0×10-7 CuS:Ksp= 8×10-37 Ka2=1.3×10-14
简化条件：
[H+]>>[OH-]:
C/Ka>400:
[H ]2 Ka cHA [H ]
[H ] K a cHA
2.3 多元弱酸（碱）溶液
忽略第二步以及以后的电离效果 [A2-]≈Ka2 HA-溶液要根据Ka1，Ka2判断溶液酸碱性
[H ] K a 2 K w / K a 1
在一级反应中尤为重要
其他分数寿期的应用
1.7 活化能
k=Aexp(-Ea/RT) 指前因子，活化能的概念 活化能的求法
催化剂的作用原理：活化能的降低
1.8 反应级数的判断
由反应速率常数的单位来进行判断 隔离法
变化一个物种的浓度，固定其它物种的浓度， 比较瞬时速度的变化
半衰期法
例题2：
今在473.2K时研究反应A+2B=2C+D，其速率方程可写成 r=k[A]x[B]y。实验1：当A，B的初始浓度分别为0.01和 0.02mol· -3时，测得反应物B在不同时刻的浓度数据如 dm 下：
t/h [B]/ (mol· -3) dm 0 0.020 90 0.010 217 0.0050
c / (mol/L)
10
c v t t
c
8
8
c / (mol/L)
6
6
v
c
/t
4源自文库
4
v=d c/d t
2
2
dc
t
dt
0 0 2 4 6 8
0 0 2 4 6 8
t/s
t/s
1.2 基元反应与反应机理
化学反应的最基本步骤 参与基元反应的分子数即为基元反应的 级数 基元反应不可能为零级反应
Ka×Kb =Kw
2.2 一元酸（碱）溶液
HA
物料守恒: 质子平衡: 电荷平衡: 电离平衡:
H++A-
Ka
CHA= [HA]+[A-] [H+] = [A-] + [OH-] [H+] = [A-] + [OH-] Ka=[H+]×[A-] /[HA]
2.2 一元酸（碱）溶液
联立解出：
[H ]([H ] [OH ]) Ka cHA [H ]
V=kcA，ln(c0/c)=kt ，t1/2=ln2/k
1.5 二级反应
一般只考虑单一反应物或者具有相同起
始浓度的两种反应物的二级反应
k的单位为mol-1· 3·-1 dm s
V=kcA2，1/c-1/c0=kt ，t1/2=1/kc0
1.6 半衰期
反应物消耗至起始浓度的一半时所需要
的时间
t1/ 2,1 lg t1/ 2, 2 n 1 c0, 2 lg c0,1
例题1：
在651.7K时，(CH3)2O的热分解反应是一个一级反应， 其半衰期为363min，活化能Ea=217570J· -1。试计算 mol 此分解反应在723.2K时的速率常数k及使(CH3)2O分解掉 75%所需的时间。 解：T1=651.7K t1/2=363min k1=ln2/t1/2=1.909×10-3min-1 Ea=217570J · -1 T2=723.2K mol ln(k2/min-1)= ln(k1/min-1)+Ea(T2-T1)/(RT2T1)=-2.2912 k2=0.1011min-1 (CH3)2O分解掉75%所需的时间: t=1/k2×ln(1/(1-0.75))=13.7min
2.4 缓冲溶液
HA H++AKa
[HA] cHA [H ] cHA [H ] K a Ka Ka [A ] cA [H ] cA
pH=pKa 时缓冲能力最强
几种常见缓冲溶液
例题3:
(1)计算1.00mol· -1的HCN溶液的电离度。 L (2)计算0.00100mol· -1的HCOOH溶液的电离度。 L (3)计算0.0050mol· -1 NH3和0.0050mol· -1 NH4Cl的混合 L L 溶液的pH。 (4)计算0.0100mol· -1氯乙酸和0.0020mol· -1氯乙酸钠的 L L 混合溶液的pH。 HCN:Ka=6.2×10-10 NH3:Kb=1.75×10-5 HCOOH:Ka=1.80×10-4 氯乙酸：Ka=1.36×10-3
MA Mn++AnKsp= [Mn+][An-]
溶解度s的求算: MA型: MxAy型:
s [M n ] [A n ] K sp
s [M ] / x [A ] / y x y
y
x
K sp x x yy
3.2 副反应的影响
Mn+的副反应: Mn++OHM(OH)(n-1)+
例题4:
计算0.0100mol· -1的NaHCO3溶液的pH。 L H2CO3: Ka1=4.5×10-7 Ka2=4.7×10-11
[H ] K a1 K a2
3 沉淀溶解平衡
Ksp的定义 酸度、络合作用对平衡的影响 沉淀的转化
分步沉淀的原理和条件控制
3.1 Ksp的定义
普化习题课3 ------动力学、酸碱平衡、沉淀平衡、氧化还原平衡
冯玮 2005-10-31
1. 化学反应动力学
反应速率的概念及求算 反应级数的判断和不同级数反应的基本 规律 半衰期的概念和求算
活化能的意义和计算
1.1 化学反应速率
反应速率:
瞬时反应速率 VS 平均反应速率
10
dc v t dt
4. 电极电势
原电池的表示方法
标准电极电势的定义和应用
电极电势的间接计算
电池电动势的计算
例题6：
(1)已知在酸性条件下，标准电极电势φθMnO4-/Mn2+和 φθMnO2/Mn2+分别为1.51V和1.23V，试求φθMnO4-/MnO2。 (2)已知HCN的Ka=6.2×10-10，试求φθHCN/H2。
（1）求该反应的总级数。 （2）实验2：当A、B的初始浓度均为0.02mol· -3时，测 dm 得初始反应速率仅为实验（1）的1.4倍。求A，B的反应 级数x，y的值。 （3）求算k值。
2. 酸碱平衡
质子酸碱理论 给定溶液pH的计算 缓冲溶液的概念及应用
2.1 Ka，Kb的定义
HA A-+H2O H2O H++AHA+OHH++OHKa Kb Kw
反应的速度取决于反应速度最慢的一步 基元反应
1.3 零级反应
反应速率为常数，不随反应物浓度变化
而变化
能够将反应物完全消耗
k的单位为mol· -3·-1 dm s
v=v0=k，c=c0-v0t ，t1/2=c0/2k
1.4 一级反应
半衰期为常数，不随反应物浓度变化而
变化
k的单位为s-1
Mn++YmAn-的副反应:
MY(n-m)+
An-+H+
HA(n-1)-
3.3 沉淀转化和分步沉淀
一般根据沉淀转化平衡常数来判断转化
的可能性
根据沉淀完全所需要的离子浓度差别判 断分步沉淀的可能性
完全沉淀：剩余浓度小于10-6mol· -3 dm
例题5：
(1)已知Pb(IO3)2的溶度积为2.5×10-13，求Pb(IO3)2的溶解 度。 (2)分别计算MnS和CuS在纯水中的溶解度。 MnS:Ksp=3×10-10 H2S:Ka1=1.0×10-7 CuS:Ksp= 8×10-37 Ka2=1.3×10-14
简化条件：
[H+]>>[OH-]:
C/Ka>400:
[H ]2 Ka cHA [H ]
[H ] K a cHA
2.3 多元弱酸（碱）溶液
忽略第二步以及以后的电离效果 [A2-]≈Ka2 HA-溶液要根据Ka1，Ka2判断溶液酸碱性
[H ] K a 2 K w / K a 1
在一级反应中尤为重要
其他分数寿期的应用
1.7 活化能
k=Aexp(-Ea/RT) 指前因子，活化能的概念 活化能的求法
催化剂的作用原理：活化能的降低
1.8 反应级数的判断
由反应速率常数的单位来进行判断 隔离法
变化一个物种的浓度，固定其它物种的浓度， 比较瞬时速度的变化
半衰期法
例题2：
今在473.2K时研究反应A+2B=2C+D，其速率方程可写成 r=k[A]x[B]y。实验1：当A，B的初始浓度分别为0.01和 0.02mol· -3时，测得反应物B在不同时刻的浓度数据如 dm 下：
t/h [B]/ (mol· -3) dm 0 0.020 90 0.010 217 0.0050
c / (mol/L)
10
c v t t
c
8
8
c / (mol/L)
6
6
v
c
/t
4源自文库
4
v=d c/d t
2
2
dc
t
dt
0 0 2 4 6 8
0 0 2 4 6 8
t/s
t/s
1.2 基元反应与反应机理
化学反应的最基本步骤 参与基元反应的分子数即为基元反应的 级数 基元反应不可能为零级反应
Ka×Kb =Kw
2.2 一元酸（碱）溶液
HA
物料守恒: 质子平衡: 电荷平衡: 电离平衡:
H++A-
Ka
CHA= [HA]+[A-] [H+] = [A-] + [OH-] [H+] = [A-] + [OH-] Ka=[H+]×[A-] /[HA]
2.2 一元酸（碱）溶液
联立解出：
[H ]([H ] [OH ]) Ka cHA [H ]
V=kcA，ln(c0/c)=kt ，t1/2=ln2/k
1.5 二级反应
一般只考虑单一反应物或者具有相同起
始浓度的两种反应物的二级反应
k的单位为mol-1· 3·-1 dm s
V=kcA2，1/c-1/c0=kt ，t1/2=1/kc0
1.6 半衰期
反应物消耗至起始浓度的一半时所需要
的时间
t1/ 2,1 lg t1/ 2, 2 n 1 c0, 2 lg c0,1
例题1：
在651.7K时，(CH3)2O的热分解反应是一个一级反应， 其半衰期为363min，活化能Ea=217570J· -1。试计算 mol 此分解反应在723.2K时的速率常数k及使(CH3)2O分解掉 75%所需的时间。 解：T1=651.7K t1/2=363min k1=ln2/t1/2=1.909×10-3min-1 Ea=217570J · -1 T2=723.2K mol ln(k2/min-1)= ln(k1/min-1)+Ea(T2-T1)/(RT2T1)=-2.2912 k2=0.1011min-1 (CH3)2O分解掉75%所需的时间: t=1/k2×ln(1/(1-0.75))=13.7min