2019內(nèi)蒙古軍隊(duì)文職招考考試軍隊(duì)文職崗位能力類比推理中的加工關(guān)系:物理化學(xué)變化
在軍隊(duì)文職招聘考試之中,類比推理一直是非常重要的一個(gè)版塊,涉及的題量也不少,對于這個(gè)部分的題目,因?yàn)殚喿x量小大部分同學(xué)比較喜歡做,只要經(jīng)過一定的學(xué)習(xí),大家的準(zhǔn)確率也不會(huì)很低,但有時(shí)極個(gè)別題目考點(diǎn)可能會(huì)細(xì)一點(diǎn),稍不注意就會(huì)出錯(cuò),但在大家事后回顧發(fā)現(xiàn)其實(shí)也不難,這類題目做錯(cuò)就是比較可惜的事情。今天,帶領(lǐng)大家一起來看一下中加工關(guān)系之物理化學(xué)變化的考點(diǎn)。加工關(guān)系,顧名思義即兩組或者三組詞當(dāng)中存著著原材料與成品的關(guān)系,這是我們生活當(dāng)中的常識(shí),同學(xué)們都能夠判斷出來。但難點(diǎn)是,當(dāng)考官加入物理化學(xué)變化時(shí)有些同學(xué)不一定辨析的出來。我們直接來看一組詞,看完大家就會(huì)一目了然:樹根:根雕糧食:酒把這兩組詞給大家,稍微有一點(diǎn)常識(shí)的同學(xué)都能夠說出來他們的關(guān)系,樹根是制作根雕的原材料,糧食是制作酒的原材料。橫向上雖然都是加工關(guān)系,但仔細(xì)辨析兩組詞還是稍有不同。在辨析之前先給大家介紹兩個(gè)概念,一個(gè)是物理變化,一個(gè)是化學(xué)變化。所謂物理變化是在變化過程中不產(chǎn)生新的物質(zhì),化學(xué)變化是變化過程中產(chǎn)生新的物質(zhì)。知道這兩個(gè)概念后我們再來看,樹根加工成根雕就沒有新物質(zhì)產(chǎn)生,而糧食加工成酒經(jīng)過發(fā)酵過程有大量的化學(xué)新物質(zhì)產(chǎn)生,這就是兩組詞的不同之處。接下來,我們看一道真題,讓大家體會(huì)一下。例:泥土:煅燒:陶瓷()A.糧食:發(fā)酵:白酒B.玉石:雕刻:飾品C.學(xué)生:學(xué)習(xí):人次D.煤炭:燃燒:熱能紅師解析:此題是一個(gè)三項(xiàng)式,泥土經(jīng)過煅燒加工成陶瓷,過程當(dāng)中經(jīng)過高溫有化學(xué)變化。選項(xiàng)當(dāng)中A、B都符合加工關(guān)系,但仔細(xì)辨析,A有化學(xué)變化,B無化學(xué)變化,所以A選項(xiàng)更加符合題干關(guān)系。選A。當(dāng)然,大家也要注意,有時(shí)題干是加工關(guān)系并有化學(xué)變化,但選項(xiàng)如果只有一個(gè)選項(xiàng)有加工關(guān)系并且沒有化學(xué)變化,那此選項(xiàng)也是要選的。通過今天的梳理,中公教育希望每一位同學(xué)都能掌握這些考點(diǎn)較細(xì)的知識(shí)。
化學(xué):下列關(guān)于對燃燒現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)中,不正確的是-解放軍文職人員招聘-軍隊(duì)文職考試-紅師教育
發(fā)布時(shí)間:2020-02-25 14:42:29下列關(guān)于對燃燒現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)中,不正確的是( )A.燃燒一定是氧化還原反應(yīng)B.燃燒一定發(fā)光放熱C.燃燒一定是化學(xué)反應(yīng)D.燃燒一定有氧氣參與解析:無。本題選D。下列物質(zhì)中不會(huì)因見光而分解的是( )A.HNO3B.AgNO3C.HClOD.NaHCO3解析:無。
解放軍文職招聘考試第二章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)-解放軍文職人員招聘-軍隊(duì)文職考試-紅師教育
發(fā)布時(shí)間:2017-05-30 11:28:33第二章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)引 言熱力學(xué):專門研究能量相互轉(zhuǎn)變過程中所遵循的法則的一門科學(xué)?;瘜W(xué)熱力學(xué):把熱力學(xué)的定律、原理、方法用來研究化學(xué)過程以及伴隨這些過程而發(fā)生的物理變化,就形成了化學(xué)熱力學(xué)?;瘜W(xué)熱力學(xué)解決的問題:(1)某一種或幾種物質(zhì)混合能否反應(yīng)?即判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向;(2)若能反應(yīng)伴隨的能量變化?先介紹一些熱力學(xué)常用術(shù)語:1.體系和環(huán)境體系(系統(tǒng)):被劃分出來作為我們研究對象的部分,就稱為體系。環(huán)境:體系以外的其他部分。熱力學(xué)體系分類:①敞開體系---體系與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換,又有能量交換。如盛著熱水的燒杯。②封閉體系---體系與環(huán)境之間沒有物質(zhì)交換,只有能量交換。如將上述燒杯封閉③孤立體系---體系與環(huán)境之間既沒有物質(zhì)交換,也沒有能量交換。最常見的是封閉體系。2.狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)體系的性質(zhì):組成、體積、壓力、溫度、密度、粘度等一系列用來描述體系狀態(tài)的宏觀物理量。狀態(tài):體系的一系列物理量(性質(zhì))的總和。當(dāng)體系的一系列宏觀性質(zhì)都為定值,不再隨時(shí)間而變化時(shí)體系就處于一定的狀態(tài);當(dāng)其中一個(gè)物理量改變時(shí),狀態(tài)就改變。狀態(tài)函數(shù):確定體系熱力學(xué)狀態(tài)的物理量。如溫度、壓力、體積、物質(zhì)的量、質(zhì)量、密度等。狀態(tài)函數(shù)的特征:(1)體系狀態(tài)一定,狀態(tài)函數(shù)值一定。(2)體系變化時(shí),狀態(tài)函數(shù)值的變化只與體系始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與變化途徑無關(guān)。(3)體系發(fā)生一系列變化后恢復(fù)到原狀態(tài)時(shí),狀態(tài)函數(shù)恢復(fù)原值。即變化值為零P1 V1 T1 I P2 V2 T2IIP3 V3 T3狀態(tài)一定值一定,殊途同歸變化等,周而復(fù)始變化零。體系性質(zhì)的分類(根據(jù)它與體系中物質(zhì)的量的關(guān)系):①廣度性質(zhì)。此種性質(zhì)在一定條件下有加和性,即其數(shù)值與體系中物質(zhì)的量成正比,是體系中各部分的該性質(zhì)的總和。如質(zhì)量、體積等。②強(qiáng)度性質(zhì)。此種性質(zhì)的數(shù)值不隨體系中物質(zhì)的量而改變,它僅由體系中物質(zhì)本身的特性所決定。如溫度。3. 過程當(dāng)系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)(始態(tài))變成另一個(gè)狀態(tài)(終態(tài))時(shí),我們就說系統(tǒng)發(fā)生了一個(gè)過程。例如,固體的溶解、液體的蒸發(fā)、化學(xué)反應(yīng)等,系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生了變化,從始態(tài)至終態(tài)必定有性質(zhì)的改變。①等溫過程:如果系統(tǒng)的始態(tài)、終態(tài)溫度相等,這個(gè)過程稱為等溫過程。②等壓過程:如果系統(tǒng)始態(tài)、終態(tài)壓力相等,并且系統(tǒng)狀態(tài)變化是在等壓條件下進(jìn)行,這個(gè)過程稱為等壓過程。③等容過程:如果系統(tǒng)始態(tài)、終態(tài)體積相等,過程中始終保持同樣的容積,這個(gè)過程稱為等容過程。4.相系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同,并與其它部分明確分隔開來的任何均勻部分稱為一相。只含一個(gè)相的系統(tǒng)稱為均相系統(tǒng)或單相系統(tǒng)。相可以是純物質(zhì)或均勻的混合物組成。系統(tǒng)內(nèi)含有兩個(gè)或多個(gè)相,這種系統(tǒng)稱為非均相系統(tǒng)或多相系統(tǒng)。第二節(jié) 熱力學(xué)第一定律一 熱和功:在體系與環(huán)境發(fā)生能量交換時(shí),這種能量存在兩種形式 熱和功。熱和功均具有能量單位:J、kJ。1. 熱:由于溫度不同而在體系和環(huán)境之間傳遞的能量稱為熱,用符號Q來表示。規(guī)定:當(dāng)熱由環(huán)境流入體系,Q為正值(Q 0);而熱由體系流入環(huán)境,Q為負(fù)值(Q 0)。2. 功:在體系與環(huán)境之間除熱的形式外所傳遞的其他各種能量全稱為功,用符號W表示。如電功、膨脹功、機(jī)械功等。在熱力學(xué)中常把功分為兩種:一種是體積功(無用功),它是伴隨體系的體積變化而產(chǎn)生的能量交換;除體積功以外所有其它形式的功統(tǒng)稱為其它功(有用功)。規(guī)定:當(dāng)環(huán)境對體系做功,W是正值;反之為負(fù)值。體積功:W = - p外 V熱和功的符號是由體系的觀點(diǎn)出發(fā)的,使體系熱力學(xué)能增加的為正值,反之為負(fù)值。由熱和功的定義可知,熱量和功總是與狀態(tài)的變化聯(lián)系著的。若無過程,體系處于定態(tài),則不存在體系與環(huán)境之間的能量交換,也就沒有功和熱量。因此,熱和功,它們不是狀態(tài)函數(shù),而與狀態(tài)的變化過程相聯(lián)系。二 熱力學(xué)能(內(nèi)能):熱力學(xué)體系內(nèi)部各種形式能量的總和,用符號U表示。熱力學(xué)能既是體系內(nèi)部能量的總和。它是體系本身的性質(zhì),所以僅決定于狀態(tài),在一定狀態(tài)下應(yīng)有一定值,熱力學(xué)能 U是狀態(tài)函數(shù)。熱力學(xué)能又是一種廣度性質(zhì),與體系物質(zhì)的量成正比。三熱力學(xué)第一定律文字?jǐn)⑹觯ㄓ址Q能量守恒定律):自然界一切物質(zhì)都具有能量,能量有各種不同的形式,能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,從一個(gè)物體傳遞給另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和傳遞中能量的總數(shù)量不變。對一個(gè)封閉體系,當(dāng)它由一種特定的熱力學(xué)能狀態(tài)(U1)過渡到一個(gè)新的熱力學(xué)能狀態(tài)(U2)過程中,Q是過程中加給體系的熱,W是過程中對體系作的功數(shù)學(xué)表達(dá)式:U2 - U1 = Q + WU(體系)= Q + WU(環(huán)境)=- U(體系)U(環(huán)境)+ U(體系)=0符合能量守恒三 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熱力學(xué)能U以及后面要講的H、G是狀態(tài)函數(shù),它們的絕對值是無法確定的,需要規(guī)定一個(gè)狀態(tài)作為比較的標(biāo)準(zhǔn),化學(xué)熱力學(xué)中規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。即在溫度T和標(biāo)準(zhǔn)壓力p? = 100 kPa下的該物質(zhì)的狀態(tài),簡稱標(biāo)準(zhǔn)態(tài)(與標(biāo)準(zhǔn)狀況00C,1atm不同)。純理想氣體B或混合理想氣體中的組分B的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是指溫度為T、壓力或分壓為p?(?為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的符號)的狀態(tài)。純液體(或純固體)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)就是標(biāo)準(zhǔn)壓力為 p?下的純液體(或純固體)。溶液中溶質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)態(tài):壓力p = p?,物質(zhì)的量濃度為1 mol L-1時(shí)的狀態(tài)。第三節(jié) 焓一 焓和焓變1.焓的定義:設(shè)一封閉體系在變化中只做體積功,不做其它功,熱力學(xué)第一定律 U = Q + W如果體系變化是恒壓過程,即p為定值,則此過程中體系和環(huán)境的能量傳遞分別為:Q=Qp W=-p V, V是由V1變成V2,則有 U = Qp+W = Qp - p(V2-V1) U2-U1 = Qp - p(V2-V1)Qp= (U2+pV2) - (U1+pV1)U、P、V都是體系的狀態(tài)函數(shù),它們的組合 (U+pV) 一定也具有狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)。在熱力學(xué)上將 (U+pV) 定義為新的狀態(tài)函數(shù),叫做焓, H = U + pV焓既是狀態(tài)函數(shù),也是廣度性質(zhì)。到目前為止,已經(jīng)接觸了兩個(gè)熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù):U和H,因?yàn)椴荒軠y定體系的熱力學(xué)能的絕對值,所以也不能測定焓的絕對值。2. H與熱量傳遞的關(guān)系一個(gè)封閉體系,當(dāng)其在恒壓而且不做其它功條件下發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)(等壓熱效應(yīng))Qp=H2-H1= H(焓變)即體系吸收或放出的能量等于體系焓變。如果 H 0表示體系從環(huán)境吸收熱能,稱此為吸熱反應(yīng)。如果 H 0表示體系放熱給環(huán)境,放熱反應(yīng)?;瘜W(xué)反應(yīng)焓變的特點(diǎn):①與反應(yīng)的物質(zhì)的量有關(guān),即焓是廣度性質(zhì);②隨反應(yīng)溫度的變化有所變化,但總的變化幅度不大。在實(shí)際考慮問題時(shí),可視 H不隨T而變化,姑且稱之為合理近似。二 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱(焓)物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓:在溫度T下,由參考(一般是最穩(wěn)定)單質(zhì)生成1 mol物質(zhì)B反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。符號為 fHm?(B,相態(tài),T )。例①H2(g,)+(1/2)O2(g,)=H2O(l)fH (H2O,l) = rH (298) = - 285.8kJ.mol-1根據(jù) fHm?(B,相態(tài),T ) 的定義,則在任何溫度下,最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓均為零。例如:O2(g)、H2(g)、Br2(l)、I2(s)等是T = 298.15 K,p?下相應(yīng)元素的最穩(wěn)定單質(zhì), fHm? = 0。三溶液中離子的生成焓溶液中離子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱(簡稱離子生成熱):指從標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol溶于足夠大量水(指無限稀溶液)中的離子時(shí)所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。對有離子參加的水溶液中的反應(yīng):Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)當(dāng)知道水合離子的生成熱,則反應(yīng)熱 rH 可用 fH 的加減法來求得。rH = fH (Zn2+,aq)- fH (Cu2+,aq)溶液是電中性的,同時(shí)存在正、負(fù)離子。反應(yīng)的熱效應(yīng)是兩種離子的生成熱之和,實(shí)驗(yàn)無法測定單獨(dú)離子的生成熱。我們可選定一種離子并指定其生成熱,用它們來解決溶液中反應(yīng)熱效應(yīng)問題?,F(xiàn)在公認(rèn)的規(guī)定是以: H+ aq的生成熱為零。 并以此求得其它離子的生成熱。四。化學(xué)反應(yīng)焓變1. 化學(xué)反應(yīng)熱與反應(yīng)進(jìn)度◆化學(xué)反應(yīng)熱---當(dāng)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生后,若使產(chǎn)物的溫度回到反應(yīng)物的起始溫度,這時(shí)體系放出或吸收的熱量稱為反應(yīng)熱。化學(xué)反應(yīng)一般在恒壓下進(jìn)行的。因?yàn)镼p = rH,所以恒壓下化學(xué)反應(yīng)熱可以用 rH表示?!艋瘜W(xué)反應(yīng)進(jìn)度對于一個(gè)任意的反應(yīng):d D + e E ═ g G + h H起始時(shí)各物質(zhì)的量nD(0) nE(0) nG(0) nH(0)反應(yīng)開始后nD( ) nE( ) nG( ) nH( )一般寫為:注:反應(yīng)物的計(jì)量系數(shù)取負(fù)值例如: O2(g) + 2 H2(g) ═ 2 H20(g)開始時(shí)nB/mol 3.0 5.0 0t時(shí) nB/mol 2.0 3.0 2.0= 1.0 mol時(shí),表示按該化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式進(jìn)行1mol反應(yīng),即表示1.0 mol O2和2.0 mol H2完全反應(yīng)生成2.0 mol H2O。2.標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱(焓)標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱 rHm?被定義為:在溫度T和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,按所給定的反應(yīng)式完全反應(yīng),即反應(yīng)進(jìn)度 = 1.0 mol時(shí)的焓變。在使用摩爾反應(yīng)焓時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):◆必須標(biāo)明化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同,標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓不同?!舯仨毭鞔_寫出化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式。同一反應(yīng),反應(yīng)進(jìn)度為1.0 mol,其化學(xué)反應(yīng)計(jì)量數(shù)不同時(shí), rHm?值不同,◆注明反應(yīng)溫度例:2H2(g) + O2(g) = 2H2O(g)rH =-483.6KJ.mol-1H2(g) +(1/2) O2(g) = H2O(g)rH =-241.8KJ.mol-1(基本單元變)H2(g) +(1/2) O2(g) = H2O(l)rH =-285.8 KJ.mol-1(物態(tài)變化)H2O(l) = H2(g) + (1/2)O2(g)rH =+285.8 KJ.mol-1 (反應(yīng)方向變)有了水合離子的生成熱,就可以求算包括水合離子的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。例如:Ba2+(aq) + SO42-(aq) = BaSO4(s)rH = fH (BaSO4,s)- fH (Ba2+,aq) - fH (SO42-,aq)從以上可看出,反應(yīng)方程式與反應(yīng)熱密切相連,二者存在一一對應(yīng)的關(guān)系。物質(zhì)的基本單元、粒子的物態(tài)、反應(yīng)方向等的改變都將引起熱效應(yīng)的變化。3.由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓求算 rHm?對任一確定的化學(xué)反應(yīng),在等溫等壓過程中,反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變,只與物質(zhì)B的始態(tài)和終態(tài)的 fHm?有關(guān)。即d D + e E ═ g G + h HrHm?(T ) = ?(B,相態(tài),T )或rHm?(T ) = ?(P,相態(tài),T ) ?(R,相態(tài),T ) (有關(guān)推導(dǎo)后面講)式中R代表反應(yīng)物,P代表生成物例題:計(jì)算反應(yīng)3CO(g) + Fe2O3(s) = 2Fe(s) + 3CO2(g) 的熱效應(yīng)。解: rH =3 fH (CO2,g)-3 fH (CO,g)- fH (Fe2O3,s)第四節(jié) 蓋斯定律一。熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)及其標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變關(guān)系的化學(xué)方程式,稱為熱化學(xué)方程式。2 H2(g) + O2(g) ═ 2 H2O(g); rHm?(298.15 K)= - 483.6 kJ mol-1H2O(l) ═ H2O(g) ; rHm?(298.15 K)= - 40.6 kJ mol-1標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變與許多因素有關(guān),書寫熱化學(xué)方程式注意:①明確寫出化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量方程式。因?yàn)?rHm?是反應(yīng)進(jìn)度 = 1.0 mol時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變。2 H2(g) + O2(g) ═ 2 H2O(g); rHm?(298.15 K)= - 483.6 kJ mol-1H2(g) + (1/2)O2(g) ═ H2O(g); rHm?(298.15 K)= - 241.8 kJ mol-1②注明化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。2 H2(g) + O2(g) ═ 2 H2O(g); rHm?(298.15 K)= - 483.6 kJ mol-12 H2(g) + O2(g) ═ 2 H2O(l); rHm?(298.15 K)= - 571.6 kJ mol-1對于固態(tài)還要注明其晶型,溶液則注明其濃度。③注明反應(yīng)溫度CH4(g) + H2O(g) ═ CO(g) + 3 H2(g)rHm?(298.15 K)= 206.15 kJ mol-1rHm?(1273 K)= 227.23 kJ mol-1在本教材中,考慮到溫度對 H影響較小,當(dāng)溫度相差不大時(shí),一般不考慮溫度對 H的影響,只作近似處理。二 蓋斯定律Hess G.H根據(jù)一系列實(shí)驗(yàn)事實(shí)于1840年提出了蓋斯定律: 不管化學(xué)過程是一步完成或分為數(shù)步完成,這個(gè)過程的熱效應(yīng)是相同的。換言之,若是一個(gè)反應(yīng)可以分為幾步進(jìn)行,則各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和等于一次發(fā)生時(shí)的反應(yīng)熱。注意:(1)用蓋斯定律時(shí),若化學(xué)反應(yīng)是在恒壓(或恒容)下一步完成,則分步完成時(shí),各步也要在恒壓(或恒容)下進(jìn)行。(2)蓋斯定律是熱力學(xué)第一定律的引伸。因?yàn)镠、U是狀態(tài)函數(shù),只要化學(xué)反應(yīng)的始、終態(tài)確定, H、 U便為定值。例圖解: CO(g) + (1/2)O2(g)rH2 rH1C(石墨)+O2(g) rH3 CO2(g)可得: rH3 = rH1 + rH2 (恒壓熱效應(yīng))分步進(jìn)行的熱化學(xué)方程式:C(石墨) +(1/2)O2(g)=CO(g) rH1CO(g) + (1/2)O2(g)=CO2(g) rH2 相加得: C(石墨) +O2(g)=CO2(g) rH3所以: rH3 = rH1 + rH2蓋斯定律的應(yīng)用:(1)從一些已知的反應(yīng)熱數(shù)值求得未知反應(yīng)的熱效應(yīng)數(shù)值。例如:求由單質(zhì)生成ZnSO4(s)的反應(yīng)熱。Zn(s)+S(斜方)+2O2=ZnSO4(s)反應(yīng)的 rH =? 該反應(yīng)不能直接發(fā)生。已知:Zn(s) + S(斜方) = ZnS(s) rH1 =-206.0kJ.mol-1ZnS(s) + 2O2(g) = ZnSO4(s) rH2 =-776.8kJ.mol-1二式相加得總式,所以rH = rH1 + rH2 =-982.8 kJ.mol-1也可以改用其它的可用途徑,或用圖解的方式表示。(2)對一些難以用實(shí)驗(yàn)方法測得的反應(yīng)熱,可以用計(jì)算方法來求得。例如碳在充足O2中燃燒反應(yīng):C(石墨)+O2(g)=CO2(g) rH3 =-393.5碳在不足O2中燃燒反應(yīng):C(石墨)+(1/2)O2(g)=CO(g) C(石墨)+O2(g)=CO2(g)而已知反應(yīng):CO(g)+(1/2)O2(g)=CO2(g) rH2 =-283kJ.mol-1求:反應(yīng)C(石墨)+(1/2)O2(g)=CO(g)的熱效應(yīng) rH1 =?實(shí)驗(yàn)無法測得。解: rH1 = rH3 - rH2 =-110.5kJ.mol-1思考:由蓋斯定律推導(dǎo)出由各物質(zhì)的生成熱求反應(yīng)熱的公式。第五節(jié) 自發(fā)過程和熵一自發(fā)過程1. 自發(fā)過程: 在一定條件下不需外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。自然界中發(fā)生的過程都具有一定的方向性。如水由高向低處流;冰塊室溫下自動(dòng)融化;鐵器在潮濕空氣中生銹;甲烷在空氣中遇火燃燒等。自發(fā)過程的逆過程是非自發(fā)的。2. 自發(fā)反應(yīng):在給定的一組條件下,一個(gè)反應(yīng)可以自發(fā)地正向進(jìn)行到顯著程度,就稱為自發(fā)反應(yīng)。Zn(s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu(s)H+(aq) + OH- (aq) ═ H2O(l)注1自發(fā)過程(熱力學(xué)的可能性)不一定迅速進(jìn)行(動(dòng)力學(xué));如氫氧化合生成水;2自發(fā)過程可以用來做功。如水利發(fā)電、甲烷燃燒用在內(nèi)燃機(jī)中做功、設(shè)計(jì)原電池、氫燃燒設(shè)計(jì)成燃料電池等;3非自發(fā)反應(yīng)并不意味不能進(jìn)行,環(huán)境對體系做功就可使非自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行,如水的電解如何找到判斷反應(yīng)自發(fā)性的標(biāo)準(zhǔn)?首先注意到反應(yīng)的熱效應(yīng),自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)多數(shù)是放熱的,如甲烷燃燒,中和反應(yīng),但有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行,如冰塊溶解,NH4Cl(s)溶解。反應(yīng)的焓變 rHm?對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向有一定的影響,但不是唯一的影響因素。放熱( r H 0)只是有助于化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,但吸熱反應(yīng)( r H 0)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行, 吸熱的自發(fā)反應(yīng)有一共同點(diǎn):混亂度增加。所以,一個(gè)反應(yīng)是否自發(fā)反應(yīng),除與反應(yīng)的焓變有關(guān)還與混亂度有關(guān)。二 熵1. 混亂度*內(nèi)涵: 微觀來看是體系質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和分布方式混亂的程度。自然界中的好多自發(fā)變化,是一個(gè) 從有序到無序,由混亂度小的向混亂度大的 變化過程。例如火柴自發(fā)撒落在地上而變成無序;兩種氣體均勻混合混亂度增大等。(1)對不同的純物質(zhì),由于其組成不同,結(jié)構(gòu)不同,其混亂度亦不同。(2)對于一種物質(zhì)體系,當(dāng)處于不同的狀態(tài)下,混亂度不同。氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài)。(3)溫度升高,體系混亂度加大。2.熵(S):用來描述體系的混亂度的一個(gè)物理量。它與內(nèi)能、焓一樣是體系一個(gè)重要的狀態(tài)函數(shù)。影響熵值大小的因素與混亂度相一致。(g l s T升高S將增大)3.熱力學(xué)第三定律二十世紀(jì)初,人們根據(jù)一系列實(shí)驗(yàn)及科學(xué)推測,得出: 在0K(絕對溫度)時(shí),任何物質(zhì)完美晶體的熵值為零。據(jù)此,實(shí)驗(yàn)和計(jì)算求得各種物質(zhì)在指定溫度下的熵值,稱為物質(zhì)的 規(guī)定熵 。亦稱絕對熵。在標(biāo)準(zhǔn)壓力下,1mol純物質(zhì)的熵值叫做 標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵 。表示符號Sm ,單位:J mol-1 K-1水溶液中單個(gè)離子的標(biāo)準(zhǔn)熵是相對于H+(aq)的Sm =0而求得的。一般熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中給出的是標(biāo)準(zhǔn)壓力下,298.15K的標(biāo)準(zhǔn)熵。熵和焓的異同:同:都是物質(zhì)的狀態(tài)函數(shù),廣度性質(zhì)。異:純物質(zhì)(包括穩(wěn)定單質(zhì))的Sm 0,而且是絕對值,單位(J mol-1 K-1),表中給的是標(biāo)準(zhǔn)壓力(100 kPa)下,298.15K時(shí)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)熵。焓H無絕對值。一般查得物質(zhì) fH m 都是相對值,單位(kJ mol-1),任何溫度下,穩(wěn)定單質(zhì)的 fH m =0但其Sm 0只有在0k時(shí)Sm =0規(guī)定: H+(aq)的Sm =0, ( fHm?=0)化學(xué)反應(yīng)的熵變( rSm )⑴由各種物質(zhì)的Sm 數(shù)值,就可以求算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)熵變。aA + bB = dD + eErSm =d Sm (D)+e Sm (E)--a Sm (A)-b Sm (B)單位(J.mol-1.K-1)例: 2HCl(g) = H2(g) + Cl2(g)rSm = Sm (H2,g)+Sm (Cl2,g)-2Sm (HCl,g) = -20.2 J.mol-1.K-1⑵根據(jù)影響熵值大小的因素,可估計(jì)化學(xué)反應(yīng)熵變的符號。例如:2AgNO3(s)=2Ag(s)+2NO2(g)+O2(g) rSm 02Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) rSm 0CuSO4.5H2O(s)=CuSO4(s)+5H2O(l) rSm 0化學(xué)反應(yīng)的 rSm 隨溫度變化,但變化很?。ㄍ?rHm?)。因?yàn)榉磻?yīng)物和產(chǎn)物的熵值都隨T的變化。4.熱力學(xué)第二定律----熵增大原理通過大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)的總結(jié),熱力學(xué)提出熵增加原理:孤立體系的自發(fā)過程,總是朝著熵增加的方向進(jìn)行。第六節(jié) 自 由 能一 Gibbs自由能判據(jù)等溫等壓下的化學(xué)反應(yīng),究竟能否發(fā)生,向哪一個(gè)方向進(jìn)行?Gibbs函數(shù)被定義為:G = H -TS①G是一個(gè)狀態(tài)函數(shù),它的改變值 G只決定于物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài)。②G是廣度性質(zhì),與物質(zhì)的量成正比。在等溫等壓下封閉體系只做體積功不做其他功時(shí)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)為:G 0 正反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行;G 0 正反應(yīng)非自發(fā),逆反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行;G = 0 反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。G = H-T S吉布斯(Gibbs) 亥姆霍茲公式等壓下不同溫度對化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的影響①當(dāng)系統(tǒng) H 0 、 S 0 ,即放熱熵增加的反應(yīng)。---在所有溫度下 G 0反應(yīng)能正向進(jìn)行。②當(dāng)系統(tǒng) H 0 、 S 0 ,即吸熱熵減少的反應(yīng)。---在所有的溫度下 G 0,反應(yīng)都不能正向進(jìn)行。③當(dāng)系統(tǒng) H 0 、 S 0 ,即吸熱熵增加的反應(yīng)。---在較高的溫度下(T H/ S)G 0 ,反應(yīng)能正向進(jìn)行。④當(dāng)系統(tǒng) H 0 、 S 0 ,即放熱熵減少的反應(yīng)。---在較低的溫度下(T H/ S)G 0,反應(yīng)能正向進(jìn)行。二標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能變1.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能--- fGm? (B,相態(tài),T )(1)一純物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯自由能, 是在標(biāo)準(zhǔn)壓力下,由最穩(wěn)定單質(zhì)生成一摩爾該物質(zhì)時(shí)反應(yīng)的吉布斯自由能變化。簡稱標(biāo)準(zhǔn)生成自由能,用符號 fGm ( fG )表示,單位(kJ mol-1)。最穩(wěn)定單質(zhì)的 fG =0。(2)水合離子的標(biāo)準(zhǔn)生成自由能,指標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的穩(wěn)定單質(zhì)生成一摩爾溶于足夠大量水中的離子時(shí)的自由能變化。與離子生成熱一樣,無法確定單種離子的生成自由能,因而規(guī)定H+( aq)的 fG =0,在此基礎(chǔ)上求得其它離子的 fG 。熱力學(xué)表中數(shù)據(jù)是指無限稀的溶液,也是標(biāo)準(zhǔn)壓力下1mol.L-1理想溶液的 fG 。例:Na(s)+(1/2)Cl2(g, 100 kPa)=NaCl(s)rG = fG (NaCl,s)2. 化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能變 rGm?⑴化學(xué)反應(yīng)的 rGm?aA + bB = dD + eErGm =d fGm (D)+e fGm (E)-a fGm (A)-b fGm (B)單位(kJ.mol-1)例:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) rG =?⑵蓋斯定律同樣適用于求反應(yīng)的 rG----G是狀態(tài)函數(shù), rG只決定于始態(tài)和終態(tài)。反應(yīng)3=反應(yīng)1+反應(yīng)2,則 rG3= rG1+ rG2,rG正=- rG反⑶ rG隨溫度而有明顯變化。(不同于 rH, rS)G= H-T S --------Gibbs公式。rG= rH-T rS -------針對化學(xué)反應(yīng)的Gibbs公式?;瘜W(xué)反應(yīng)的焓變化和熵變化隨溫度而發(fā)生的變化是較小的,而自由能的變化較大,所以將Gibbs公式作近似處理可變化為:298.15K時(shí): rG= rH-T rSTK時(shí): rG(T) = rH(T)-T rS(T)近似 rG(T)= rH(298K)-T rS(298K)標(biāo)準(zhǔn)態(tài) rG (T)= rH (T)-T rS (T)rGm (T) = rH (298K)-T rS (298K)依據(jù)公式可考察 rG (T)∽T的變化關(guān)系,即溫度對反應(yīng)自發(fā)性的影響。例1:CaCO3常溫不分解,高溫分解:CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)298.15K時(shí): rH =178.3 kJ.mol-1,rS =160.4 J.k-1.mol-1rG =130.2 kJ.mol-1TK時(shí):rG (T)=178.3-T 160.4 10-3=0T=1112K最低溫度實(shí)際上當(dāng)溫度升致1173K時(shí)自發(fā)分解。注意: rGm 也表示各物質(zhì)皆處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的自由能變量。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)rG 0,標(biāo)準(zhǔn)態(tài)自發(fā)。H2O(l)=H2(g)+(1/2)O2(g)rG 0,不能自發(fā)進(jìn)行。三 rGm (T)與化學(xué)平衡常數(shù)rG隨T、P、C的變化而變化,化學(xué)反應(yīng)等溫式說明 rG隨P、C的變化。1.各物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí),反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向aA + bB = dD + eErGm =d fG (D)+e fG (E)-a fG (A)-b fG (B)rGm 可判斷反應(yīng)體系中各物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài),亦活度為1時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向?;疃龋孩倩旌蠚怏w各組分氣體相的活度, i=Pi/P , P =100 kPa; ②稀溶液中各物質(zhì)活度, i Ci/C 用濃度近似代替。rGm 0,意味著當(dāng)體系中各物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)即 i=1時(shí),正向反應(yīng)非自發(fā),逆向自發(fā)。rGm 0,意味著當(dāng)體系中各物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)即 i=1時(shí),正向反應(yīng)自發(fā),逆向非自發(fā)。2.各物質(zhì)處于非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí),反應(yīng)自發(fā)方向用 rG來判斷根據(jù)熱力學(xué)推導(dǎo)得:rG= rG +RTlnJR:摩爾氣體常數(shù)8.314J K-1 mol-1;T:熱力學(xué)溫度(K); rG、 rG 的單位都變換成J mol-1;J:反應(yīng)商(活度商)J= Dd Ee/ Aa Bb用 rG來判斷指定溫度下,任意活度配比下反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。rG 0,正向自發(fā),逆向非自發(fā);rG 0,正向非自發(fā),逆向自發(fā);rG=0,體系處于平衡狀態(tài)。當(dāng)化學(xué)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)rG=0, J=K ,則得:rG =-RT ln K表示等溫下 rG 與平衡常數(shù)K 數(shù)值上的關(guān)系。K 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù),無量綱。將公式變換,可得:rG=-RT ln K +RT ln J= RT ln J/K表示非平衡狀態(tài)時(shí) rG與K 之間的關(guān)系。以上三個(gè)化學(xué)反應(yīng)等溫式,可用來判斷等溫、等壓下化學(xué)反應(yīng)的方向和限度,并為控制反應(yīng)方向提供依據(jù)。J K , rG 0 反應(yīng)正向自發(fā);J = K , rG=0 反應(yīng)體系處于平衡J K rG 0 反應(yīng)正向非自發(fā)。從以上可看出,用 rG來判斷反應(yīng)的自發(fā)方向最科學(xué)、最實(shí)際。例:反應(yīng)AgCl(s)+Br-(aq)=AgBr(s)+Cl-(aq)在C(Cl-)=1mol.L-1,C(Br-)=0.01mol.L-1時(shí)反應(yīng)將向哪個(gè)方向進(jìn)行?解: AgCl(s) + Br-(aq) = AgBr(s) + Cl-(aq)fGm -110 -104 -97.0 -131.3 (kJ.mol-1)rGm =-14.3kJ.mol-1J =C(Cl-)/C(Br-)=100rG=-RT ln K +RT ln J= RT ln J/KrG =-14.3+8.314 298.15 10-3ln100=-14.3+11.42=-2.9kJ.mol-1rG 0 所以反應(yīng)將自發(fā)正向進(jìn)行。
解放軍文職招聘考試中藥的化學(xué)成分與療效關(guān)系-解放軍文職人員招聘-軍隊(duì)文職考試-紅師教育
發(fā)布時(shí)間:2017-08-29 23:28:11中藥化學(xué)成分是中藥發(fā)揮藥效的物質(zhì)基礎(chǔ)。從中藥化學(xué)的觀點(diǎn)來看,每一味中藥,都由不同的化學(xué)成分組成,藥物具有療效是由于它所含的某種成分在起作用。中藥化學(xué),就是運(yùn)用化學(xué)知識(shí)和方法,遵循中醫(yī)藥學(xué)理論來研究中藥的化學(xué)成分(主要是有效成分)的一門學(xué)科。從其研究內(nèi)容上看,中藥化學(xué)是研究中藥中化學(xué)成分的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、提取分離、結(jié)構(gòu)測定及生源途徑等方面的理論及實(shí)驗(yàn)技能的應(yīng)用學(xué)科。中藥化學(xué)有別于天然藥物化學(xué)、植物化學(xué),它是在中醫(yī)藥理論指導(dǎo)下,結(jié)合中藥藥理、中醫(yī)臨床的研究,用現(xiàn)代科學(xué)觀點(diǎn),從分子水平上研究中藥的化學(xué)成分與中藥基本特性間的相關(guān)性的一門新興學(xué)科。第一節(jié) 研究中藥化學(xué)的目的中藥化學(xué)研究對中藥的現(xiàn)代化、國際化具有重要意義,其目的主要有以下幾個(gè)方面。一、為探討闡明中醫(yī)藥理論提供物質(zhì)基礎(chǔ):中醫(yī)中藥歷史悠久且經(jīng)久不衰,是有賴于它的內(nèi)在科學(xué)性。中醫(yī)用藥的原則是 辨證論治 ,故有 同病異治 或 異病同治 等法則。就中藥的 性 而言,又有 熱者寒之 , 寒者熱之 等用藥原則。這就可以認(rèn)為在諸多寒性藥或熱性藥中,必然有其共同的物質(zhì)基礎(chǔ)即相關(guān)的化學(xué)成分。通過所掌握的中藥化學(xué)的知識(shí)與技能,來弄清楚這些化學(xué)成分的結(jié)構(gòu),進(jìn)一步歸納分析,再結(jié)合藥理實(shí)驗(yàn),闡明寒性藥或熱性藥的物質(zhì)基礎(chǔ)。以此類推,就有可能歸納出清熱解毒類中藥的相關(guān)成分,活血化瘀類中藥的相關(guān)成分等等。這對探討中醫(yī)藥學(xué)理論的科學(xué)內(nèi)涵有重要意義。二、為新藥研制、擴(kuò)大資源、尋找新藥源提供有效途徑:縱觀國內(nèi)外創(chuàng)制新藥近況,從天然物中尋找有效成分;或根據(jù)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行人工合成;或以它們?yōu)橄葘?dǎo)化合物,制備有效衍生物,從中發(fā)現(xiàn)新藥,仍是當(dāng)前新藥研究開發(fā)的一個(gè)重要途徑。如自中藥青蒿中發(fā)現(xiàn)開發(fā)的抗瘧疾新藥青蒿素及其結(jié)構(gòu)修飾物二氫青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥珀單酯鈉鹽。自古方當(dāng)歸龍薈丸研究開發(fā)的抗白血病新藥靛玉紅等。當(dāng)從某一中藥分離出有效成分后,就可以根據(jù)此成分的理化特性,從親緣科屬植物,甚至從其它科屬植物尋找同一有效成分,從而擴(kuò)大了中藥的資源。例如從毛茛科植物黃連中提出小檗堿后,根據(jù)小檗堿的理化性質(zhì),又發(fā)現(xiàn)小檗科、防己科、蕓香科等許多植物中含有小檗堿,從而為提取小檗堿,從而為提取小檗堿的原料開辟了廣闊的資源。美國學(xué)者自短葉紅豆杉中分離出抗癌活性成分紫杉醇。由于紫杉醇含量低、收率少,又以樹皮為提取原料,生態(tài)破壞較嚴(yán)重,現(xiàn)正在積極開展資源及其它藥用部位的研究或組織培養(yǎng)研究。三、為合理采集、妥善貯藏提供科學(xué)依據(jù):中藥常因采集季節(jié)和藥用部位不同,其有效成分的存在和含量差異很大。當(dāng)掌握了原植物在生長過程中各部位有效成分的變化規(guī)律時(shí),就能在最適宜的季節(jié)采集其有效成分含量最高的部位。例如麻黃的有效成分麻黃堿,主要存在于其莖的髓部,以秋季含量最高(可達(dá)1.3%),因此,應(yīng)在8~10月采集其莖,才能保證藥材質(zhì)量;青蒿素是青蒿抗瘧的有效成分,測定各地產(chǎn)的青蒿中青蒿素的含量高峰,均在7月中旬至8月中旬花前盛葉期,所以采集青蒿以花前盛葉期為最好。中藥在貯藏過程中,受溫度、日光、空氣、蛀蟲等影響,常會(huì)破壞其有效成分,使其部分或全部失效。因此,必須了解中藥所含的成分,才能根據(jù)其理化性質(zhì),加以妥善貯藏。例如含有脂肪油、揮發(fā)油類的藥材,在較高的溫度下,其油分容易向外溢出,并氧化變質(zhì),所以應(yīng)貯藏于陰涼處。四、為真?zhèn)舞b別、質(zhì)量控制提供客觀指標(biāo):中藥的真?zhèn)舞b別和質(zhì)量控制是保證中藥質(zhì)量、充分發(fā)揮其藥效的關(guān)鍵。因此,單憑傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行識(shí)別和質(zhì)控是很不夠的。當(dāng)我們探知中藥有效成分的理化性質(zhì)后,就可以對其提出更可靠的客觀指標(biāo),并借以建立完善的藥材標(biāo)準(zhǔn)。例如2000年版《中國藥典》一部規(guī)定洋金花含生物堿以東莨菪堿計(jì)算,不得少于0.3%,這比以形態(tài)為主的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)更科學(xué)和客觀。五、為合理炮制提供化學(xué)依據(jù):中藥炮制是古老的化學(xué)制藥過程,通過各種方法處理,提高藥性、降低毒副反應(yīng),或改變藥性。炮制所產(chǎn)生的各種結(jié)果,都和化學(xué)成分的量和質(zhì)有關(guān)。研究中藥炮制前后化學(xué)成分變化,結(jié)合藥理與臨床,對闡明炮制機(jī)理,改進(jìn)炮制工藝有重要意義,同時(shí)往往還能發(fā)現(xiàn)新的活性成分。醋制元胡 增效 原理,是使其鎮(zhèn)痛有效成分生物堿成鹽而易煎出。附子炮制 制毒 原理,是使其有毒成分烏頭堿類減少,并水解成毒性僅為其1/2000的烏頭原堿,據(jù)此原理,可將烏頭類中藥傳統(tǒng) 水漂后輔料煮制 的炮制老工藝改為 水蒸 的新工藝,并提出新制品有毒成分烏頭堿的限量檢查,以控制其質(zhì)量,即避免老工藝在泡、浸、漂過程中總生物堿的損失,又收到縮短工藝過程和制品安全、有效的效果。紅參是生曬參經(jīng)蒸煮的炮制品,兩者在中醫(yī)臨床運(yùn)用略有不同。生曬參適用于氣陰不足者,紅參性偏熱適用于氣弱陽虛者,這意味著經(jīng)過炮制,改變藥性也必然與成分有關(guān)。經(jīng)過研究,發(fā)現(xiàn)紅參中的皂苷類成分與生曬參相似,大都是20(S)型人參皂苷單體,但含量各異,紅參尚有獨(dú)特的皂苷單體20(R)人參皂苷Rg2、20(R)人參皂苷Rh1、人參皂苷Rh2、人參皂苷Rs1及Rs2等,并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)這些特有皂苷是由生曬參加工過程中轉(zhuǎn)化生成。