化学经典定律
(2012-12-28 00:18:53)
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质量守恒定律电荷守恒定律波义耳定律化学热力学杂谈 |
化学经典定律
质量守恒定律:
在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。
微观解释:在化学反应前后,原子的种类,数目,质量均不变。
六个不变:
宏观:1.反应前后物质总质量不变
微观:4.原子的种类不变;5.原子的数目不变;6.原子的质量不变。
两个一定改变:
宏观:物质种类改变。
微观:物质的粒子构成方式一定改变。
两个可能改变:
宏观:元素的化合价可能改变
微观:分子总数可能改变。
(1)根据质量守恒定律,参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。利用这一定律可以解释反应前后物质的质量变化及用质量差确定某反应物或生成物的质量。
(2)根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,由此可以推断反应物或生成物的组成元素。
(3)根据质量守恒定律:化学反应前后元素的种类和数目相等,推断反应物或生成物的化学式。
(4)已知某反应物或生成物质量,根据化学方程式中各物质的质量比,可求出生成物或反应物的质量。
能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。
电荷守恒定律:
电荷既不能被创造,也不能被消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移的过程中,电荷的总量保存不变。
阿伏加德罗定律:
同温同压下,相同体积的任何气体含有相同的分子数。
阿伏加德罗定律推论:
(1)同温同压下,V1/V2=n1/n2
(2)同温同体积时,P1/P2=n1/n2=N1/N2
(3)同温同压等质量时,V1/V2=M2/M1
(4)同温同压时,M1/M2=ρ1/ρ2
分子间的平均距离又决定于外界的温度和压强,当温度、压强相同时,任何气体分子间的平均距离几乎相等(气体分子间的作用微弱,可忽略)。
(1)、同温同压下,体积相同的气体就含有相同数目的分子,因此可知:在同温同压下,气体体积与分子数目成正比,也就是与它们的物质的量成正比,即对任意气体都有V=kn;因此有V1:V2=n1:n2=N1:N2,再根据n=m/M就有式②;若这时气体质量再相同就有式③了。
(2)、从阿伏加德罗定律可知:温度、体积、气体分子数目都相同时,压强也相同,亦即同温同体积下气体压强与分子数目成正比。其余推导同(1)。
(3)、同温同压同体积下,气体的物质的量必同,根据n=m/M和ρ=m/V就有式⑥。当然这些结论不仅仅只适用于两种气体,还适用于多种气体。
(1)、同温同压下,体积相同的气体就含有相同数目的分子,因此可知:在同温同压下,气体体积与分子数目成正比,也就是与它们的物质的量成正比,即对任意气体都有V=kn;因此有V1:V2=n1:n2=N1:N2,再根据n=m/M就有式②;若这时气体质量再相同就有式③了。
(2)、从阿伏加德罗定律可知:温度、体积、气体分子数目都相同时,压强也相同,亦即同温同体积下气体压强与分子数目成正比。其余推导同(1)。
(3)、同温同压同体积下,气体的物质的量必同,根据n=m/M和ρ=m/V就有式⑥。当然这些结论不仅仅只适用于两种气体,还适用于多种气体。
阿伏加德罗定律及推论都可由理想气体状态方程及其变形推出(压强、 体积、 绝对温度、 物质的量、 气体常数、 密度)。由定律可导出:“一连比、三正比、三反比”的规律。
1.“一连比”:指在同温同压下,同体积的任何气体的质量比等于摩尔质量(相对分子质量)之比,等于密度比。
2.“三正比”
(1)同温同压下,两气体的体积之比等于其物质的量之比,等于其分子数之比。
(2)同温同体积下,两气体的压强之比等于其物质的量之比,等于其分子数之比。
(3)同温同压下,两气体的密度之比等于其摩尔质量(相对分子质量)之比。
3.“三反比”
(1)同温同压同质量下,两气体的体积与其摩尔质量(相对分子质量)成反比。
(2)同温同分子数(或等物质的量)时,两气体的压强与其体积成反比。
(3)同温同体积同质量下(同密度时),两气体的压强与其摩尔质量(相对分子质量)成反比。
朗伯-比耳定律:
当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时,其吸光度A与吸光物质的浓度c及吸收层厚度b成正比。
朗伯-比耳定律成立的前提
(1) 入射光为平行单色光且垂直照射。
(2) 吸光物质为均匀非散射体系。
(3) 吸光质点之间无相互作用。
(4) 辐射与物质之间的作用仅限于光吸收,无荧光和光化学现象发生。
波义耳定律:
在定量定温下,理想气体的体积与气体的压强(压力)成反比。
查理定律:
一定质量的气体,当其体积一定时,它的压强与热力学温度成正比。
菲克第一定律:
在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量(称为扩散通量,用J表示)与该截面处的浓度梯度成正比,也就是说,浓度梯度越大,扩散通量越大。
菲克第二定律:
在非稳态扩散过程中,在距离x处,浓度随时间的变化率等于该处的扩散通量随距离变化率的负值。
盖·吕萨克定律(气体化合体积实验定律):
参加同一反应的各种气体,在同温同压下,其体积成简单的整数比。
盖·吕萨克定律(气体热膨胀定律):
一定质量的气体,当压强保持不变时,它的体积V随温度t线性地变化,即V=V0(1+avt)式中V0,V分别是0℃和t℃时气体的体积;av是压力不变时气体的体积膨胀系数。
亨利定律:
“在等温等压下,某种气体在溶液中的溶解度与液面上该气体的平衡压力成正比。”这一定律对于稀溶液中挥发性溶质也同样有用。
在一定温度下,稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比。
盖斯定律:
定压或定容条件下的任意化学反应,在不做其它功时,不论是一步完成的还是几步完成的,其热效应总是相同的(反应热的总值相等)。”换言之,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关,而这可以看出,盖斯定律实际上是“内能和焓是状态函数”这一结论的进一步体现。利用盖斯定律可以从已经精确测定的反应热效应来计算难于测量或不能测量的反应的热效应。
使用盖斯定律应注意:
1、盖斯定律只适用于等温等压或等温等容过程,各步反应的温度应相同;
2、热效应与参与反应的各物质的本性、聚集状态、完成反应的物质数量,反应进行的方式、温度、压力等因素均有关,这就要求涉及的各个反应式必须是严格完整的热化学方程式。
3、各步反应均不做非体积功。
4、各个涉及的同一物质应具有相同的聚集状态。
5、化学反应的反应热(△H)只与反应体系的始态或终态有关,而与反应途径无关。
定组成定律(定比定律):
化合物有固定的组成,定比定律则是说组成某一化合物的时候,各成分元素常依一定的质量比互相化合。
倍比定律
当甲、乙两种元素相互化合,能生成几种不同的化合物时,则在这些化合物中,与一定量甲元素相化合的乙元素的质量必互成简单的整数比。
拉乌尔定律:
在某一温度下,稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数。
拉乌尔定律是溶液热力学研究的基础,它对相平衡和溶液热力学函数的研究起指导作用,是法国人拉乌尔在1880年所提出的,广泛应用于蒸馏和吸收等过程的计算中。