【正文】 習慣上把狀態(tài)變化所經(jīng)歷的具體步驟叫做途徑。 狀態(tài)函數(shù)：用來描述體系的這些性質(zhì)僅決定于狀態(tài)本身而與變化過程的具體途徑無 關，這些性質(zhì)就是狀態(tài)函數(shù)。 (一 )基本概念： （ 1）．體系與環(huán)境：在化學中，把研究的對象叫做體系，把體系以外的部分叫做環(huán)境敞開體系：體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量的交換。百分數(shù)成倍、成十倍地增加，因此 升高溫度常能使反應速率迅速地增加?？梢灶A料，反應的活化能愈小，反應速率愈大。則 E2一 E1 表示反應活化能 Ea。這種能夠發(fā)生反應的碰撞叫做有效碰撞。 瑞典化學家，阿侖尼烏斯 (rhenius)根據(jù)實驗，提出在給定的溫度變化范圍內(nèi)反應速率與溫度之間有下列關系： (三 )反應的活化能和催化劑 發(fā)生反應的先決條件是反應物分子間的相互碰撞。[H 2] 。[NO] 2 注意：上面的關系式只適用于基元反應。[B] b— 反應速率方程式，又稱作質(zhì)量作用定律表達式。 影響化學反應速率的因素： (一 )濃度對反應速率的影響 質(zhì)量作用定律：對一些簡單的化學反應來說，反應速率與反應物濃度（以方程式中該物質(zhì)的系數(shù)為指數(shù)）的乘積成正比。 例 有機化合物按碳的骨架分類，可分為（ ） A、指肪族化合物和環(huán)狀化合物 B、指肪族化合物和芳香族化合物 C、鏈狀化合物和脂肪族化合物 D、鏈狀化合物和雜環(huán)化合物 答案： A 第二十三講 化學反應的基本規(guī)律 一、內(nèi)容提要： 本講主要是講解化學反應速率、焓、熵與熵變、吉布斯自由能、化學平衡等問題。 B、 多數(shù)有機化合物都含有碳、氫元素。 例 用能斯特方程式計算 MnO4/Mn2+的電極電勢時，下列敘述正確的是（ ） A、 Mn2+濃度增大，則 E MnO4/Mn2+增大 B、 H+濃度的變化對 E MnO4/Mn2+值的影響比 Mn2+濃度變化影響大 C、 溶液稀釋 [MnO4]/[ Mn2+]值不變，故 E MnO4/Mn2+不變 D、 [MnO4]濃度減小， E MnO4/Mn2+值增大 答案： B 可知， B 的敘述是正確的。 D、緩蝕劑 主要用于含氯鹽環(huán)境中，加入混凝土中防止或減緩 CI 離子對鋼筋的腐蝕作用。 在混凝土結構表面涂刷油漆層，也有一定的保護效果。 B、控制合理的水灰比，以提高混凝土的密實度 C、摻合劑 CaCI2應盡量避免使用， 如果必須添加 CaCl2，用量應保持最低，最好同時使用防銹劑。但氯化物早強劑加人混凝土中，由于氯離子會破壞鋼筋的鈍化膜，導致鋼筋腐蝕；硫酸鹽能破壞混凝土組分，最終導致強度下降，故應用時需慎重。 現(xiàn)在國內(nèi)普 遍使用的減水劑有引氣型的木質(zhì)素磺酸鹽類和芳香族多環(huán)聚合物磺酸鹽系，以及非引氣型的三聚氰胺甲醛樹脂類。外加劑通常能改善混凝土的施工特性，增加混凝土的早齡期強度，提高混凝土構件的強度等級。從環(huán)境因素的腐蝕形式，可分為以下幾種：溶解侵蝕 、膨脹侵蝕、離子交換型侵蝕、其他特殊物質(zhì)的侵蝕。而 HCl 則不然，說明 HCl對水 泥石的腐蝕比 SO2 強烈。 鋼 筋混凝土的腐蝕和防護 鋼筋銹蝕是一種常見的破壞現(xiàn)象，是鋼筋混凝土結構的主要破壞類型，可分為大氣腐蝕和地下腐蝕二部分加以討論。 （ 4）加成縮合反應：按照加成反應和縮合反應，反復進行而生成高分子化合物的反應。 （ 2）縮聚反應：具有兩個以上官能團的單體，通過縮聚生成高分子的反應。如氯苯 （五）高分子化合物 分子量在一萬以上的物質(zhì)叫高分子化合物，具有同低分子化合物顯著不同的特性，在機械性能、電氣性能、熱塑性、熱固性、彈性、吸濕性、染色性等方面有著特別優(yōu)異的性能，而被廣泛用在合成纖維、合成樹脂、工程塑料、合成橡膠等諸多方面。炔烴的化學性質(zhì)與烯烴相似，容易發(fā)生加成、聚合、氧化分解等化學反應。 （ 4）炔烴 分子中含有碳碳三鍵 (C 三 C)的烴，叫做炔烴。 b．聚合反應：烯烴中的雙鍵不僅能與許多其他試劑加成，本身也可以加成。在常溫下， C4 以下烯烴是氣體， C5～ C15 的是液體， C16 以上的是固體。 乙烯 C2H4(H2C=CH2)是最簡單的烯烴，雙鍵中的碳原子進行 sp2雜化，三個等性 sp2雜化軌道對稱的分布在一個平面內(nèi)，互成 120。 只含有一個碳原子的烷烴叫做甲烷 (CH4)，是天然氣、油田氣、沼氣的主要成分。 C4以上就有異構體存在，且隨碳原子數(shù)目增加，而急刷增加。烷烴中的碳原子以 sp3雜化軌道與其他四個原子共價鍵合，形成四面體結構。烴又可分為三大類，脂肪烴、脂環(huán)烴、芳香烴。 （四）有機化合物 的結構及基本性質(zhì) 大多數(shù)有機化合物是由共享電子對形成的共價鍵所組成的。碳原子在十以下的 (包括十 )，分別用甲、 Z、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、葵等天干名稱命名。 （三）有機化合物的命名 有機化合物結構復雜，種類繁多，常見的命名法有俗名法、普通命名法 (也叫命名法 )及系統(tǒng)命名法。一種是按碳的骨架分類，一種是按 官能團分類。多數(shù)有機物都含有碳、氫元素，因此，有機物容易燃燒，高溫易分解，易炭化。電解水的反應為： 電極上放電反應的一般規(guī)律是： （ 1）用石墨作電極，電解氯化物、溴化物、碳化物、硫化物時，在陽極一般得到鹵素或硫，電解在位于氫后面的不活潑金屬的鹽溶液時，在陰極上得到相應金屬。 左圖為電解裝置示意圖。在電解池內(nèi)是離子導電，并無電子流過。 電解 直流電通過電解液 (電解質(zhì)的溶液或熔融液 )，在電極上將發(fā)生氧化還原反應，這種由外加電流迫使化學反應沿著人們希望的方向 (而非自發(fā)方向 )進行的電化學變化過程叫做電解。 （五）、電極電位的應用 電極電位主要有以下幾方面的應用： （ 1）計算原電池的電動勢：在原電池中，電極電位數(shù)值較大的電極是正極，電極電位代數(shù)值較小的電極為負極。 例 1. 計算在 298k時，鋅浸在 反之，電極電位值減小。在使用標準電極電位表時應注意 。dm 3)|| Cu2+ (1mol如果組成電極的物質(zhì)是氣體或者是同一元素的兩種不同價態(tài)的離子，則需外加惰性電極。 “||” 表示鹽橋。當原電池起作用時，正極上總是發(fā)生還原反應： 我們還是以銅鋅原電池為例，看一下原電池的裝置及作用原理。這樣將原電池接人回路中，才能在回路中產(chǎn)生電流。這種能使氧化還原反應分開進行而產(chǎn)生電流的裝置，稱為原電池。但當人們把氧化劑與還原劑放在一起發(fā)生反應時，并沒有電流產(chǎn)生。 例如： 電子由鋅粒轉(zhuǎn)移到 H2S()4的 H+離子上。 二、本講的重點及難點是：能斯特方程及其應用、有機化合物的分類及其命名、鋼筋混凝土的腐蝕和防護措施 三、內(nèi)容講解： 原電池與電極電位 (一 )氧化還原反應與原電池 氧化還原反應是化學反應中的一大類，這類反應的本質(zhì)是在反應中發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移。雖然，在每個氧化還原反應中都發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移。只有通過特殊的裝置，使氧化反應和還原反應分開在兩個容器中進行，才有可能使氧化還原反應中的電子轉(zhuǎn)移成為定向的電子流動，即形成電流，并利用此電能做功。 原電池作為一種化學電源，與其他任何電源一樣，它必須具備兩個電極，一個電極能向外電路發(fā)出電流，另一個電極能接受由 外電路流入的電流。這是一個氧化還原反應，其化學方程式如下： Zn+CuS04=Cu+ZnS()4 或?qū)懗呻x子方程式為 Zn+Cu2+=Zn2++Cu 在銅鋅原電池中，鋅板為負極，銅板為正極。例如銅鋅原電池可寫作：（ ） Zn| ZnSO4||Cu SO4| Cu(+) “|” 表示相界面，是固相與液相或氣相與液相的分界面。導體（如 Zn、 Cu 等）總是寫在電池符號的兩側。例如氫鋅原電池可寫作（ ） Zn| Zn2+||H+|H2（ Pt） (+)，若需要強調(diào)有關溶液的濃度（或氣態(tài)物質(zhì)的分壓）則應在電池符號中標明有關物質(zhì)的濃度（或 分壓），例如： （ ）（ Pt） H2 (100kPa)| H+ (1mol 標準電極電位表 示了各種電極在標準狀況下氧化還原能力的強弱，標準電極電位越負，表示該電對中的還原態(tài)物質(zhì)是越強的還原劑，標準電極電位越正，表示電對中的氧化態(tài)物質(zhì)是越強的氧化劑。 下面我們介紹 298k時電極電位與濃度的關系式 —— 能斯特方程式 對于任一電極反應： 式中， EMn+/M— 電 極電位， EMn+/M()— 標準電極電位， n電極反應中得失的電子數(shù)， — 還原態(tài)物質(zhì)在水溶液中的相對濃度，或相對分壓 — 氧化態(tài)物質(zhì)在水溶液中的相對濃度，或相對分壓 從能斯特方程式可知，氧化態(tài)物質(zhì)濃度增大或還原態(tài)物質(zhì)濃度減小，都會使電極電位值增大。 下面舉兩個例子來說明如何應用能斯特方程式計算電極電位。dm 3的溶液中氧的電極電位（已知Po2=100kPa） 從以上兩個例子中可以看到： ① 離子濃度對電極電位有影響，但在通常情況下影響不大； ② 當金屬離子濃度減小時 ，金屬將比較容易失去電子，成為正離子進入溶液，使金屬 的電極電位代數(shù)值減??； ③ 當非金屬離子濃度減小時，非金屬將比較容易得到電子，成為負離子進人溶液，使 非金屬的電極電位代數(shù)值增大。 （ 3）判斷氧化還原反應進行的方向 E（ ） 電池 0,氧化反應（指正向）能自發(fā)進行； E（ ） 電池0,不能自發(fā)進行，逆反應才能自發(fā)進行； E（ ） 電池 =0，平衡狀態(tài)。電子從陰極進入電解池，從陽極離開而回到電源。這樣就發(fā)生了電解。電解 Na()H或 KOH水溶液的實質(zhì)是對 H20的電解， Na()H或 KOH 在這里只是起了導電的作用。 （ 2）化學特性 由于共價鍵的原因，有機化合物的反應不像無機化合物離子之間的反應一瞬間就可完成，有機反應一般很慢，大都需要加熱、加催化劑才能使反應順利進行。 （二）有機化合物的分類 一般采用兩種分類方法。主要官能團及原子見下表： 在實際應用中，這兩種分類方法常常交錯使用，不能截然分割，因為有機化合物基本骨架上可以取代上述各種不同的官能團。如：