国庆 Day1 强基化学

给你爹唐死了。又是清北教授。又是那副很高高在上的态度，讲你妈一上午啥都没讲。

动力学（提高）

一、Arrhenius 公式

\[\large k=Ae^{-\frac{E_a}{RT}} \]

大学中对于数据分析常用线性回归，在对数下很多数据可以近似线性处理进而通过 k 与 b 来研究。老师还演示了 Excel 中如何根据数据生成线性图像。

于是取对数得到另一形式：\(\large \ln k=\ln A-\frac{E_a}{R}\cdot \frac{1}{T}\)。

注意条件：\(\Delta T\) 较小情况下，认为 \(E_a\) 是定值，才可以近似线性处理。

据此可以定量地解释温度变化化学平衡的影响。

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二、测定速率/速率方程

有一个关于 H2O2,I2,I-,S2O3(2-) 的实验。

法拉第常数：每摩尔电子所携带的电荷。认为 \(F=eN_A=96500\) C/mol。

推论：电解质溶液中，\(I\) 与化学反应速率 \(v\) 成正比。

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三、反应的复杂性

均相反应：所有参加反应的物质均处于同一相内的化学反应。

非均相催化一般过程：g 扩散至催化剂表面 -> 吸附（化学）-> 催化反应 -> 脱附 -> 扩散

零级反应：\(v\) 与 \(c\)（反应物）无关。eg：CH3COCH3 和 I2，与 I2 浓度无关，因为决速反应无 I2 参与。

平行反应的一个复杂例子：Fe(3+) 和 SO4(2-) (aq) 的反应，包括了：复分解、双水解、氧还、配合反应四个。

\(I_2\) 和淀粉反应原理：淀粉呈类似 DNA 环状，\(I_2\) 与之发生螯合。

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热力学（提高）

一、相关概念

孤立系统/体系：与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的物理系统。

注意其与封闭体系的区别是封闭体系可以有能量交换。

热力学第一定律：能量守恒和转化。

热力学第二定律（熵增定理）：孤立体系熵不可减少。

热力学第三定律：当系统趋近于绝对温度零度时，系统等温可逆过程的熵变化趋近于零。其他温度下，所有物质的熵值一定是正值。

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Gibbs 自由能：体系在变化过程中，对外所做的最大有用功。

\(\Delta G=u+p\cdot V-T\cdot S\)。前面 u+pV 是 \(H\)，后面 TS 是粒子无序运动做功。

\(\Delta G=\Delta H-T\cdot \Delta S\)。高中教材给出。

\(\Delta G=\Delta G^\Theta+RT\ln Q\)。其中 \(Q\) 是浓度商。

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标准摩尔生成焓（标准焓）：最终对象是复杂单质/化合物。定义是标况下，最稳定单质生成 1mol 该物质的焓变。

自发反应：一定条件下，反应无需外界持续对其做功或输入能量，有内在驱动力和趋势正向进行至显著的程度。（难点）

据此研究可逆反应：先从 \(\Delta G\neq 0\)，可认为一般 \(\Delta G<0\) 的状态不断自发反应，直到 \(\Delta G=0\) 达到平衡。

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二、平衡常数

\(K_c\)：浓度平衡常数。有量纲。

\(K_p\)：压强平衡常数。有量纲。

二者转化：\(\large K_p=K_c\cdot (RT)^{\Delta n}\)。其中 \(\Delta n\) 是系数差。

\(K^\Theta\)：标准平衡常数。注意没有量纲/单位。具体操作是：aq 将 \(c\) 变成 \(c/(1\text{ mol}\cdot L^{-1})\)，气体则是除以 \(100\) kPa，即 0.1MPa，注意不是一个标准大气压！！！

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\(\Delta G\) 和平衡常数关系：van't Hoff 等温式

\[\lg K^\Theta=-\frac{\Delta H^\Theta}{2.303R}\cdot \frac{1}{T}+\frac{\Delta S^\Theta}{2.303R} \]

推导：据上，\(\Delta G^\Theta=-RT\ln K^\Theta=\Delta H^\Theta-T\cdot \Delta S^\Theta\)。取对数即可得到上面，其中 2.303 是 ln 变 lg 的转化常数。