注冊(cè)巖土工程師基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)匯集(48)

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化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律
    一、內(nèi)容提要:本講主要是講解化學(xué)反應(yīng)速率、焓、熵與熵變、吉布斯自由能、化學(xué)平衡等問(wèn)題。
    二、本講的重點(diǎn)是:影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、熱力學(xué)能與熱力學(xué)第一定律、焓、化學(xué)平衡特征及平衡常數(shù)表達(dá)式、影響化學(xué)平衡的移動(dòng)的因素。
    本講的難點(diǎn)是:熵與熵變、吉布斯自由能、反應(yīng)溫度對(duì)吉布斯自由能變及反應(yīng)方向的影響、反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變
    三、內(nèi)容講解:
    1、化學(xué)反應(yīng)速率
    化學(xué)反應(yīng)速率:通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示。濃度一般用摩爾濃度,時(shí)間則根據(jù)反應(yīng)的快慢用秒、分或小時(shí)等。
    影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素:
    濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響
    質(zhì)量作用定律:對(duì)一些簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō),反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度(以方程式中該物質(zhì)的系數(shù)為指數(shù))的乘積成正比。這一結(jié)論叫做質(zhì)量作用定律。
    對(duì)于某一反應(yīng)一般可表示為:aA+bB→eE+dD
    v=k[A]a[B]b—反應(yīng)速率方程式,又稱作質(zhì)量作用定律表達(dá)式。
    式中k是一個(gè)比例常數(shù),叫做反應(yīng)速率常數(shù),它的物理意義是各反應(yīng)物濃度等于1moldm-3時(shí),反應(yīng)速率的大小,對(duì)于一個(gè)給定的反應(yīng),k值與反應(yīng)物的濃度無(wú)關(guān),只隨溫度而變。
    在反應(yīng)速率方程式中,濃度項(xiàng)的指數(shù)總和叫做反應(yīng)的級(jí)數(shù)。
    注重:上面的關(guān)系式只適用于基元反應(yīng)。
    基元反應(yīng):反應(yīng)物分子只經(jīng)過(guò)一步反應(yīng)就直接轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物分子。
    在化學(xué)反應(yīng)中,只有極少數(shù)的反應(yīng),反應(yīng)物到生成物是一步完成的,即反應(yīng)為分子相互作用,直接生成生成物分子,但極大多數(shù)反應(yīng)是分成幾步的,即幾個(gè)連續(xù)過(guò)程來(lái)進(jìn)行的,是非基元反應(yīng),也可說(shuō)是幾個(gè)基元反應(yīng)組成的復(fù)雜反應(yīng),這時(shí)的質(zhì)量作用定律雖然適用于每一個(gè)過(guò)程,但往往不適用于總的反應(yīng)。
    例如:反應(yīng):2NO十2H2→N2+2H20
    由實(shí)驗(yàn)測(cè)得:v=k[NO]2[H2]級(jí)數(shù)=3
    經(jīng)研究它是由下面兩個(gè)連續(xù)的過(guò)程進(jìn)行的。
    2NO+H2→N2十H202
    H202+H2→2H20
    在這兩個(gè)過(guò)程中,第二個(gè)過(guò)程進(jìn)行得很快,但是要使第二個(gè)過(guò)程發(fā)生,必須先有H202生成,而生成H202的過(guò)程因進(jìn)行得較緩慢,成為控制整個(gè)反應(yīng)速率的過(guò)程,所以總的反應(yīng)速率取決于生成H202的速度,即v=k[NO]2[H2]。
    化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)物濃度之間的定量關(guān)系,除適用于氣體反應(yīng)之外,也適用于溶液中的反應(yīng)。
    在多相反應(yīng)中,對(duì)純固體或純液體,它們的密度是一定的,也就是說(shuō)它的濃度是一定的。因此,在質(zhì)量作用定律表達(dá)式中,通常不包括固態(tài)或液態(tài)純物質(zhì)的濃度例:C+O2→CO2
    v=k[O2]