化学反应的基本原理与大气污染控制

这是一篇关于化学反应的基本原理与大气污染控制的思维导图，主要内容有化学反应的方向和吉布斯函数、化学反应的限度和化学平衡、化学反应速率、环境化学和绿色化学。

化学反应的基本原理与大气污染控制

• 化学反应的方向和吉布斯函数
  • 影响反应方向的因素
    • 自发过程
      • 自发过程的定义
        • 在给定条件下能自动进行的过程或反应
      • 自发过程的共同特征
        • 给定的条件
        • 明确的方向性
        • 存在一个推动力
    • 反应的焓变
    • 反应的熵变
      • 混乱度
        • 混合过程使系统的混乱度增加，因此熵增加。
      • 熵
        • 定义：体系中微观粒子混乱度的一个热力学函数的
        • 符号：S
      • 熵的性质
        • 状态函数
        • SI单位：J/K
      • 热力学第二定律
        • 隔离系统熵判据
          • △ S=(△S体系+△S环境)
          • △S>0 自发变化
          • △S隔离=0 平衡状态
      • 热力学第三定律
        • 绝对零度时，一切纯物质的完美晶体的熵值都没零S(完美晶体，0K)=0
      • 标准摩尔熵
        • 规定熵
        • 标准摩尔熵
      • 化学反应熵变的计算
        • ΔrSθm=Σ(νB▪Sθm,B)
    • 反应的吉布斯函数变
      • 符号：G
      • 定义式：G=H－TS
      • 单位：J或KJ
      • 性质：状态函数,具有广度性质.
        • 等温过程：△G=△H-T△S
        • 等温化学反应：△rGm=△rHm-T△rSm
  • 反应自发性的判断
    • 等温等压条件下
      • 不做非体积功
        • △G<0自发过程，过程能向正方向进行
        • △G=0平衡状态，此时产率最高
        • △G＞0非自发过程，过程能向逆方向进行
      • 做非体积功
        • △G＜w'自发过程，过程能向正方向进行
        • △G=w'平衡状态，此时所做非体积功最大
        • △G=w'非自发过程，过程能向逆方向进行
  • 标准摩尔生成吉布斯函数
    • 定义
    • 符号△fGθm
    • 单位KJ/mol
    • 任何指定单质(注意磷为白磷)△fGθm=0
  • 反应的摩尔吉布斯函数变的计算及应用
    • 298.15K时反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算
      • 利用物质△fGθm的数据计算
      • 利用物质的△fHθm和Sθm的数据计算
    • 其它温度时反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算
    • 任意态时反应的摩尔吉布斯函数变的计算
      • 热力学等温方程
      • 道尔顿分压定律
        • 混合气体的总压力p等于各组分气体分压力pB之和p＝ΣpB
        • 混合气体中某组分气体的分压力等于混合气体的总压力p与该组分气体的摩尔分数xB之乘积pB=pxB
• 化学反应的限度和化学平衡
  • 反应限度的判据与化学平衡
    • 化学平衡的特点
      • 平衡组成与达到平衡的途径无关
      • 化学平衡系统的性质不再随时间而变
      • 化学平衡是动态平衡v正=v逆
      • 平衡态时△G=0(判据)
      • 平衡态的意义－－反应进行的最大限度
      • 化学平衡是一定条件下的平衡－－平衡的移动
  • 平衡常数
    • 定义：在一定温度下达到平衡时，生成物浓度的与反应物浓度的乘积之比值可用一个常数来表示，称之为平衡常数
    • 标准平衡常数
      • 定义式：lnKθ=-△rGθm(T)/RT
      • 范特霍夫方程
  • 化学平衡常数的计算
    • 利用热力学函数计算
  • 化学平衡常数的应用
    • 判断反应的进行程度
      • Kθ愈大，反应进行得愈完全
      • Kθ愈小，反应进行得愈不完全
      • Kθ不太大也不太小，反应物部分地转化为生成物
    • 预测反应的进行方向
      • 当Q<Kθ,则△rGm＜0，反应正向自发进行
      • 当Q=Kθ，则△rGm=0，平衡状态
      • 当Q＞Kθ，则△rGm＞，反应逆向自发进行
  • 化学平衡的移动
    • 平衡移动原理
    • 压力对平衡常数的影响
      • 分压力(浓度)的影响
      • 总压力的影响
    • 温度对平衡常数的影响
      • 范特霍夫方程lnKθ2/Kθ1=-△rHθm/R(T2-T1/T1T2)
• 化学反应速率
  • 浓度的影响和反应级数
    • 反应速率的定义：单位时间单位体积内发生的反应进度
    • 速率方程和反应级数
      • 基元反应
        • 简单反应：反应的实际过程由一个基元反应组成的过程
        • 复杂反应：反应的实际过程由几个基元反应组成的过程
      • 质量作用定律
        • 对于基元反应，反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比
      • 速率方程ν=k｛c(A)｝^a·｛c(B)｝^b
      • 一级反应特征
        • lnc与t为线性关系，直线的斜率为-k
        • 反应速率常数k的单位是[t]^-1
        • 恒温下，一级反应的半衰期为常数，与反应物的初始浓度无关
  • 温度的影响和阿仑尼乌斯公式
    • 理论研究
      • 指数形式：k=Ae^-Ea/RT
      • 定积分形式：lnk2/k1=Ea/R(T2-T1/T1T2)
      • 对数形式：ln｛k｝-Ea/RT+ln｛A｝
  • 反应的活化能和催化剂
    • 活化能的概念
      • 碰撞理论
        • 有效碰撞
        • 活化分子
        • 活化能
      • 过渡态理论
    • 热力学稳定性与动力学稳定性
      • 一个热力学稳定系统必然在动力学上也是稳定的
    • 加快反应速率的方法
      • 活化分子数=活化分子分数×分子总数
      • 催化作用
        • 实质：改变了反应的机理，降低了反应的活化能，因而提高了反应速率
        • 特点
          • 数量和化学性质不变，但物理性质在反应前后可能有变化
          • 少量催化剂就能使反应速率改变很大
          • 同时加大正逆两方向的速率，不能影响平衡状态
          • 具有选择性
          • 催化剂中毒 
• 环境化学和绿色化学