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📚 CIE A2 · 动力学·熵·过渡金属 · 点击跳转

导读 MAP
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反应
为什么发生

⏱️ 动力学

速率方程、级数、半衰期

🔥 熵

混乱度、ΔG

反应自发性的判据

🔬 过渡金属

d区元素、配合物

催化作用

💡 A2热力学：ΔG = ΔH - TΔS。ΔG<0→反应自发。这统一了焓和熵——A2最核心的公式。

1· 速率方程 RATE EQUATIONS
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反应速率
的数学

📐 速率方程

Rate = k[A]ᵐ[B]ⁿ

k=速率常数；m,n=反应级数

总级数 = m+n

级数只能由实验确定（不能从方程式推）

📊 级数的意义

0级：速率与浓度无关（直线）

1级：Rate ∝ [A]（半衰期恒定）

2级：Rate ∝ [A]²

半衰期 t½ = ln2/k（仅1级）

💡 Arrhenius方程：k = Ae^(-Ea/RT)。ln k 对 1/T 作图→直线→斜率 = -Ea/R。CIE要求从数据计算活化能 Ea。

1/Tln kslope = -Ea/R
时间[A]0级 直线1级 指数2级 快降
2· k 的单位 UNITS OF k
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k 的单位
反推级数

📐 由级数推 k 单位

总级数 0 → k = mol·dm⁻³·s⁻¹

总级数 1 → k = s⁻¹

总级数 2 → k = dm³·mol⁻¹·s⁻¹

规律：总级数 n → k 单位 = (mol·dm⁻³)¹⁻ⁿ·s⁻¹

🔄 反过来：由单位推级数

给出 k = 0.025 dm³·mol⁻¹·s⁻¹ → 二级

给出 k = 3.2×10⁻³ s⁻¹ → 一级

考点CIE 高频：先定级数再写 k 单位

💡 由数据推级数三招：①初始速率法——只改一种浓度比速率；②半衰期恒定判一级；③[A]–t 为直线判零级、指数衰减判一级、线性 1/[A]–t 判二级。

3· 反应机理 RDS
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速率决定步骤
RDS

🐢 速率决定步骤

多步反应中最慢的一步决定总速率

RDS 的计量数 = 速率方程中的级数

如 Rate=k[NO₂]² 而计量为 2NO₂+...，则 RDS 含 2 个 NO₂

🔗 机理与方程

速率方程不一定等于计量方程

中间体：机理中生成又消耗（不出现在净方程）

各步相加、消去中间体 → 总方程

💡 判别准则：给出的反应机理中，RDS 之前出现的反应物分子数，决定速率方程——这是 CIE 推机理题的核心。

RATE DET
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求反应级数

初始速率法

只改一种浓度比较速率

[A]加倍速率加倍->1级

Arrhenius

lnk=-Ea/Rx1/T+lnA

lnk对1/T直线->斜率=-Ea/R

0级/1级/2级反应的浓度-时间曲线：判级数的依据
ORDER CALC
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速率方程计算

1级

t1/2=ln2/k

[A]=[A]0e^(-kt)

例题

k=0.05/s

t1/2=0.693/0.05=13.9s

COLLISION THEORY
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碰撞理论

有效碰撞

必须碰撞+Ea+正确取向

Maxwell-Boltzmann

温度升->曲线右移变矮

超Ea面积增大->速率快

动能分子数Ea低温高温
CATALYST CAT
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催化原理

两类

均相(溶液);多相(固体表面)

表面吸附->降低Ea

环境

汽车催化转化器Pt/Pd/Rh

CFC->Cl破坏臭氧(1Cl破坏10万O3)

均相/多相催化：催化剂参与反应降低 Ea，自身可再生
4· 熵与Gibbs能 ENTROPY & ΔG
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反应
自发吗？

🔥 熵 ΔS

熵（entropy）：体系的混乱度

S always > 0（绝对熵有意义）

ΔS>0→更混乱（固体→液体→气体）

气态熵>液态>固态

📐 Gibbs自由能

ΔG = ΔH - TΔS

ΔG<0 → 自发

ΔG>0 → 非自发

ΔG=0 → 平衡

T=ΔH/ΔS → 转换温度

💡 关键理解：放热(ΔH<0)+熵增(ΔS>0)→总是自发。吸热反应也可以自发——只要 TΔS 项足够大。🧊 冰在 0°C 以上自发融化（ΔH>0 但 TΔS 足够大）。

熵——体系混乱度的度量，固体→液体→气体熵递增
ENTROPY CALC
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dS计算

ΔS° = ΣS°(产物) − ΣS°(反应物)

用标准绝对熵 S°（查表，单位 J/(mol·K)）

注意单位：ΔS 用 J，ΔH 用 kJ（计算 ΔG 时要统一）

CaCO₃ → CaO + CO₂

S°：CaO 39.7，CO₂ 213.6，CaCO₃ 92.9

ΔS°=(39.7+213.6)−92.9=+160.4 J/(mol·K)

G GIBBS
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dG自发性

4种

dH-dS+:总自发;dH+dS-:从不

dH-dS-:低温;dH+dS+:高温

CaCO3

dH=+178;dS=+160

T=178000/160=1112K

高温自发

ΔG 随 T 变化ΔH− ΔS−:低温自发ΔH+ ΔS+:高温自发ΔH−ΔS+ 总自发ΔH+ΔS− 从不自发温度 T
5· 过渡元素 TRANSITION ELEMENTS
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d区元素
的多面性

🔬 过渡元素特征

定义：d 区元素，能形成部分填充 d 轨道的稳定离子

注意：Sc³⁺(d⁰)、Zn²⁺(d¹⁰) 的 d 轨道非部分填充，不算典型过渡元素

可变化合价：Fe²⁺/Fe³⁺, Cu⁺/Cu²⁺, Mn²⁺/MnO₄⁻

有色离子：d-d电子跃迁

催化活性：V₂O₅(接触法), Fe(哈伯法)

🧪 配合物

配位键：配体提供孤对电子→金属空轨道

配位数：最常见的6（八面体）

[Cu(H₂O)₆]²⁺ 蓝色；[Cu(NH₃)₄(H₂O)₂]²⁺ 深蓝

配体交换→颜色变化

M6 配体(八面体)

💡 催化原理：过渡金属提供可变价态→降低反应活化能→加快反应。V₂O₅在接触法制硫酸中：SO₂→SO₃，V在+4/+5间循环。
🩸 血红蛋白 Fe²⁺变价+配合物输氧；💎 红宝石 Cr³⁺显色。

6· 配体与几何 LIGANDS
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配体分类
与几何构型

🦷 齿合度

单齿配体：H₂O、NH₃、Cl⁻、CN⁻、OH⁻（给 1 对孤对电子）

双齿配体：乙二胺 en、草酸根 C₂O₄²⁻

六齿配体：EDTA⁴⁻（一个就占满 6 位）

📐 几何构型

配位数 6 → 八面体（[Cu(H₂O)₆]²⁺）

配位数 4 → 四面体（[CoCl₄]²⁻）或平面正方形

过渡金属：高熔点、高密度、有磁性

💡 记忆：配位数 = 配位键数 = 接受的孤对电子对数。EDTA 一个分子占据 6 个位置，故 [Ca(EDTA)]²⁻ 配位数为 6。

过渡金属配合物：中心离子与配体以配位键构成八面体结构
COMPLEX COLOUR
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配合物颜色

光谱序列

I⁻<Br⁻<Cl⁻<F⁻<H₂O<NH₃<CN⁻

强场配体→分裂能 Δ 大→吸收能量更高（波长更短）的光

看到的是吸收色的互补色

颜色

Cu(H2O)6蓝;Cu(NH3)4深蓝

Ni(H2O)6绿;Ni(NH3)6蓝紫

d-d 轨道分裂：配体使 d 轨道能量分裂，电子跃迁吸收可见光显色
REDOX TITRATE
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氧化还原滴定

KMnO4

MnO4-+8H++5e->Mn2++4H2O

紫->无色(自身指示剂)

I2/Na2S2O3

I2+2S2O3(2-)->2I-+S4O6(2-)

碘量法

考点+自测 REVIEW
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A2物理化学
要点

📋 考点

速率方程确定级数(初始速率法)

1级半衰期t½=ln2/k

Arrhenius计算Ea

ΔG=ΔH-TΔS判断自发性

过渡金属特征(颜色/催化/变价)

✏️ 自测

Rate=k[A]²[B]，[A]加倍速率变几倍？

ΔH=+50 kJ, ΔS=+200 J/K，300K 时 ΔG=?（答：ΔG=50−0.6×100=−10 kJ，自发）

为什么[Cu(H₂O)₆]²⁺是蓝色？

Fe催化哈伯法的原理

💡 答题：① 速率方程级数要从实验数据推导；② ΔG计算注意单位（ΔS用J，ΔH用kJ，需统一）；③ d-d跃迁解释颜色时要说吸收可见光。

ΔG = ΔH − TΔS：ΔG 越负反应越自发
REVIEW KEY
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动力学要点

考点

速率方程;半衰期;Arrhenius

dG;dS;过渡金属配合物

自测

Rate=k[A]²[B]，k 的单位是？

一级反应 t½=120 s，求 k

为什么 [Cu(H₂O)₆]²⁺ 是蓝色？

EXAM PRACTICE
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真题

真题

The rate equation for a reaction is Rate = k[X][Y]^2. When [X] is doubled and [Y] is halved, by what factor does the rate change?

Rate2/Rate1 = (2)(0.5)^2 = 2x0.25 = 0.5 -> rate halves!

级数计算:代入变化比例相乘

TIPS STUDY
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怎么学A2物理化学

策略

画Maxwell-Boltzmann图

背dG四种情况

速率方程从数据推

答题

dS单位J(不是kJ!)

级数从实验推(不是方程式)

催化画能量图

Maxwell-Boltzmann 分布：必须会画，温度升高曲线右移变矮
LIFE FUN
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动力学与生活

🧊 冰箱保鲜

低温→分子运动慢→反应慢

每降 10°C 速率约减半（Q₁₀≈2）

🍳 高压锅💉 疫苗冷链

🧺 房间越来越乱

熵增！ΔS>0 是自然趋势

香水扩散满屋、咖啡加奶自动混合——都是自发

整理房间要做功 = 非自发

🧪 没有酶消化一顿饭要 50 年→催化让生命成为可能。🍬 方糖火箭白糖直接点不着，蘸烟灰（含催化剂）一点就着！

催化能量分布图：催化剂降低活化能 Ea，使更多碰撞有效
FUN2 TRIVIA
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催化趣闻

酶催化

胃蛋白酶pH=2工作

唾液淀粉酶pH=7

一种酶只催化一种反应(锁钥)

工业催化

合成氨养活全球一半人口

Pt催化剂价值>黄金

生物催化(酶)更高效更环保

补充1 EXTRA
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化学就在身边

化学不是课本上的公式——它是理解世界的语言。从手机电池到阿司匹林，从DNA到塑料回收，化学无处不在。

复习：理解概念、掌握方程、练习真题。多做真题是最好的备考策略。