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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 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 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·dm-3·s-1 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 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·dm3·s-1 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 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1： 例题2： 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 2.2 一元酸（碱）溶液 2.2 一元酸（碱）溶液 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 H2S的饱和浓度为0.1mol·dm-3 2.4 缓冲溶液 例题3: 例题4: 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 3.2 副反应的影响 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·dm-3 例题5： 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： * * RESIM, PKU 反应速率: 瞬时反应速率 平均反应速率 VS v=v0=k，c=c0-v0t ，t1/2=c0/2k V=kcA，ln(c0/c)=kt ，t1/2=ln2/k V=kcA2，1/c-1/c0=kt ，t1/2=1/kc0 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·mol-1。试计算此分解反应在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 ·mol-1 T2=723.2K 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 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·dm-3时，测得反应物B在不同时刻的浓度数据如下： （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·dm-3时，测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。 0.0050 0.010 0.020 [B]/ (mol·dm-3) 217 90 0 t / h HA H++A- Ka A-+H2O HA+OH- Kb H2O H++OH- Kw Ka×Kb =Kw HA H++A- Ka CHA= [HA]+[A-] 物料守恒: [H+] = [A-] + [OH-] 质子平衡: [H+] = [A-] + [OH-] 电荷平衡: Ka=[H+]×[A-] /[HA] 电离平衡: 联立解出： 简化条件： [H+][OH-]: C/Ka400: pH=pKa 时缓冲能力最强 几种常见缓冲溶液 HA H++A- Ka (1)计算1.00mol·L-1的HCN溶液的电离度。 (2)计算0.00100mol·L-1的HCOOH溶液的电离度。 (3)计算0.0050mol·L-1 NH3和0.0050mol·L-1