北科大普化第1章

1、首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁1 普 通 化 學(xué)首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁2 普 通 化 學(xué)李新學(xué)李新學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院化學(xué)與生物工程學(xué)院無機(jī)化學(xué)教研室無機(jī)化學(xué)教研室理化樓理化樓 337電話電話:62333871首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁3 課程考核實驗部分實驗部分單獨(dú)設(shè)課單獨(dú)設(shè)課平時成績平時成績期末考試期末考試首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁4 課堂要求筆記問題筆記問題安靜安靜手機(jī)問題手機(jī)問題首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁5 學(xué)習(xí)方法預(yù)習(xí)和筆記預(yù)習(xí)和筆記課堂聽講課堂聽講作業(yè)和復(fù)習(xí)作業(yè)和復(fù)習(xí)答疑答疑首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末

2、頁6緒論化學(xué)是什么化學(xué)是什么? 化學(xué)是一門既古老又年輕的科學(xué)化學(xué)是一門既古老又年輕的科學(xué)。定義定義: 化學(xué)是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組化學(xué)是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及其變化規(guī)律和變化過程中能成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及其變化規(guī)律和變化過程中能量關(guān)系的科學(xué)量關(guān)系的科學(xué)。 化學(xué)是一門中心性的、實用的和創(chuàng)造性的科學(xué)，主要是研究物質(zhì)的分子轉(zhuǎn)變規(guī)律的科學(xué)。 化學(xué)與物理一起屬于自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科。引申-對一門學(xué)科的定義首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁71. 化學(xué)分支學(xué)科無機(jī)化學(xué)：無機(jī)物無機(jī)化學(xué)：無機(jī)物有機(jī)化學(xué)：碳?xì)浠衔锛把苌镉袡C(jī)化學(xué)：碳?xì)浠衔锛把苌锓治龌瘜W(xué)：測量和表征分析化學(xué)：

3、測量和表征物理化學(xué)：所有物質(zhì)系統(tǒng)物理化學(xué)：所有物質(zhì)系統(tǒng)高分子化學(xué)：高分子化合物高分子化學(xué)：高分子化合物若干新分支：環(huán)境化學(xué)、核化學(xué)等等若干新分支：環(huán)境化學(xué)、核化學(xué)等等 普通化學(xué)是什么？名字的爭議普通化學(xué)是什么？名字的爭議引申引申-三鹿奶粉事件三鹿奶粉事件(分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué))首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁82.2. 化學(xué)的地位和作用化學(xué)的地位和作用v 化學(xué)仍是解決食物短缺問題的主要學(xué)科之一v 化學(xué)繼續(xù)推動材料科學(xué)發(fā)展v 化學(xué)是提高人類生存質(zhì)量和生存安全的有效保障v 化學(xué)在能源和資源的合理開發(fā)和高效安全利用中起關(guān)鍵作用v 化學(xué)是生命科學(xué)的重要支柱 End 首頁首頁上一

4、頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁9熱化學(xué)與能源第1章能源的本質(zhì)是什么？首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁10內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介1.1 反應(yīng)熱的測量反應(yīng)熱的測量1.2 反應(yīng)熱的理論計算反應(yīng)熱的理論計算1.3 常見能源及其有效與清潔利用常見能源及其有效與清潔利用（自修）（自修）1.4 清潔能源與可持續(xù)發(fā)展清潔能源與可持續(xù)發(fā)展（自修）（自修）首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁111 .1 反應(yīng)熱的測量反應(yīng)熱的測量系統(tǒng)：作為研究對象的那一部分物質(zhì)和空間。系統(tǒng)：作為研究對象的那一部分物質(zhì)和空間。環(huán)境：系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質(zhì)和環(huán)境：系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質(zhì)和 空間?？臻g。開放系

5、統(tǒng)開放系統(tǒng)有物質(zhì)和能量交換有物質(zhì)和能量交換封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)只有能量交換只有能量交換1.1.1 幾個基本概念幾個基本概念1. 系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境圖1.1 系統(tǒng)的分類隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)無物質(zhì)和能量交換無物質(zhì)和能量交換首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁122. 相相系統(tǒng)中任何物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同的、均勻部分系統(tǒng)中任何物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同的、均勻部分稱為相。根據(jù)相的概念，系統(tǒng)可分為：稱為相。根據(jù)相的概念，系統(tǒng)可分為：單相（均勻）系統(tǒng)單相（均勻）系統(tǒng)多相（不均勻）系統(tǒng)多相（不均勻）系統(tǒng) 相與相之間有明確的界面相與相之間有明確的界面。思考思考：1) 101.325kPa，273.15K(0C)下

6、，H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同時共存時系統(tǒng)中的相數(shù)為多少。2) CaCO3(s)分解為CaO (s)和CO2(g)并達(dá)到平衡的系統(tǒng)中的相數(shù)。答：答：1）在此條件下，存在）在此條件下，存在3相（氣、液、固各一相；相（氣、液、固各一相；2）3相（氣體相（氣體1相，固體相，固體2相）相）首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁133. 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)用于表示系統(tǒng)性質(zhì)的物理量用于表示系統(tǒng)性質(zhì)的物理量X 稱狀態(tài)函數(shù)，如氣稱狀態(tài)函數(shù)，如氣體的壓力體的壓力p、體積、體積V、溫度、溫度T 等。等。注意與數(shù)學(xué)上函數(shù)概念的區(qū)別注意與數(shù)學(xué)上函數(shù)概念的區(qū)別狀態(tài)就是系統(tǒng)一切

7、性質(zhì)的總和。有平衡態(tài)和非平狀態(tài)就是系統(tǒng)一切性質(zhì)的總和。有平衡態(tài)和非平衡態(tài)之分。衡態(tài)之分。如系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)都處于定值，則系統(tǒng)為平衡態(tài)。如系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)都處于定值，則系統(tǒng)為平衡態(tài)。狀態(tài)變化時，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)也必然發(fā)生部分或全部狀態(tài)變化時，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)也必然發(fā)生部分或全部變化。變化。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁14狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì) 狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)。 當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時，狀態(tài)函數(shù)的變化量只與系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時，狀態(tài)函數(shù)的變化量只與系統(tǒng)的始、末態(tài)有關(guān)，而與變化的實際途徑無關(guān)。的始、末態(tài)有關(guān)，而與變化的實際途徑無關(guān)。圖1.2 狀態(tài)函

8、數(shù)的性質(zhì)以下例子說明：當(dāng)系統(tǒng)由始態(tài)變到終態(tài)時，系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)壓力p和體積V的變化量與途徑無關(guān)。外壓從3p變?yōu)閜VT3p首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁15廣度性質(zhì)和強(qiáng)度性質(zhì)廣度性質(zhì)和強(qiáng)度性質(zhì)狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：廣度性質(zhì)：廣度性質(zhì)：其量值具有加和性，加和性，如體積、質(zhì)量等。強(qiáng)度性質(zhì)：強(qiáng)度性質(zhì)：其量值不具有加和性，不具有加和性，如溫度、壓力等。思考思考：力和面積是什么性質(zhì)的物理量？它們的商即壓強(qiáng)(熱力學(xué)中稱為壓力)是強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。由此可以得出什么結(jié)論？推論推論：摩爾體積(體積除以物質(zhì)的量)是什么性質(zhì)的物理量？答：力和面積都是廣度性質(zhì)的物理量。結(jié)論是兩個廣度答：力和面

9、積都是廣度性質(zhì)的物理量。結(jié)論是兩個廣度性質(zhì)的物理量的商是一個強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。性質(zhì)的物理量的商是一個強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁164. 過程與途徑過程與途徑 系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程；系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程；可逆過程可逆過程(不作要求不作要求) 實現(xiàn)一個過程的具體步驟稱途徑實現(xiàn)一個過程的具體步驟稱途徑。思考思考：過程與途徑的區(qū)別。設(shè)想如果你要把設(shè)想如果你要把20 C的水燒開，要完成的水燒開，要完成“水燒開水燒開”這個這個過程，你可以有多種具體的過程，你可以有多種具體的“途徑途徑”：如可以在水壺中常：如可以在水壺中常壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒開再降

10、至常壓。壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒開再降至常壓。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁175. 化學(xué)計量數(shù)化學(xué)計量數(shù)一般用化學(xué)反應(yīng)計量方程表示化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒一般用化學(xué)反應(yīng)計量方程表示化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒關(guān)系，關(guān)系， 通式為通式為：（：（聯(lián)系數(shù)學(xué)上方程的概念聯(lián)系數(shù)學(xué)上方程的概念）B0BBB 稱為B 的化學(xué)計量數(shù)。符號規(guī)定：反應(yīng)物： B為負(fù)；產(chǎn)物：B為正。附例附例1.1 應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)統(tǒng)通式形式表示下列合成氨的化學(xué)反應(yīng)計量方程式： N2 + 3H2 = 2NH3解：解：用化學(xué)反應(yīng)通式表示為： 0= - N2 - 3H2 + 2NH3首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁186. 反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)

11、進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度 的定義：的定義：BBdnd反應(yīng)進(jìn)度的單位是摩爾（mol），它與化學(xué)計量數(shù)的選配有關(guān)。nB 為物質(zhì)B的物質(zhì)的量，d nB表示微小的變化量?；蚨x思考思考：反應(yīng)進(jìn)度與化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫有關(guān)嗎？答：有關(guān)。如對于反應(yīng)：答：有關(guān)。如對于反應(yīng)： 0 = N2 3H2 + 2NH3 ，當(dāng)有，當(dāng)有1mol NH3生成時，反應(yīng)進(jìn)度為生成時，反應(yīng)進(jìn)度為0.5mol。若將反應(yīng)寫成。若將反應(yīng)寫成322NHH23N21則反應(yīng)進(jìn)度為則反應(yīng)進(jìn)度為1 mol。BBB)0()(nn首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁191.1.2 反應(yīng)熱的測量反應(yīng)熱的測量反應(yīng)熱指化學(xué)反應(yīng)過程中系統(tǒng)放出或吸收的熱量。

12、反應(yīng)熱指化學(xué)反應(yīng)過程中系統(tǒng)放出或吸收的熱量。熱化學(xué)規(guī)定：系統(tǒng)放熱為負(fù)，系統(tǒng)吸熱為正。熱化學(xué)規(guī)定：系統(tǒng)放熱為負(fù)，系統(tǒng)吸熱為正。摩爾反應(yīng)熱指當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度為摩爾反應(yīng)熱指當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度為1 mol時系統(tǒng)放出或吸時系統(tǒng)放出或吸收的熱量。收的熱量。（等容）反應(yīng)熱可在彈式量熱計中精確地測量。測量反應(yīng)熱是熱化學(xué)的重要研究內(nèi)容。圖1.3 彈式量熱計首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁201. 反應(yīng)熱的實驗測量方法反應(yīng)熱的實驗測量方法設(shè)有n mol物質(zhì)完全反應(yīng)，所放出的熱量使彈式量熱計與恒溫水浴的溫度從T1上升到T2，彈式量熱計與恒溫水浴的熱容為Cs(JK-1)， 比熱容為cs(JK-1kg-1 )，則：TCTTm

13、cqs12ss)(nqq/m由于完全反應(yīng)， = n因此摩爾反應(yīng)熱：思考思考：反應(yīng)熱有定容反應(yīng)熱和定壓反應(yīng)熱之分。前者的反應(yīng)條件是恒容，后者的反應(yīng)條件是恒壓。用彈式量熱計測量的反應(yīng)熱是定容反應(yīng)熱還是定壓反應(yīng)熱？答：定容反應(yīng)熱答：定容反應(yīng)熱首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁21示例示例 例例1.1 聯(lián)氨燃燒反應(yīng)：N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l) 已知： T T cm mK82.294K18.293KJ848g1210O)(Hg5000.0)HN(211b242解解：燃燒：燃燒0.5g聯(lián)氨放熱為聯(lián)氨放熱為kJ69.9J9690J)18.29382.294()8481

14、21018.4()OH()OH()OH(b22b2TcTmcqqqmol0156. 0) 1/(molg0 .32/g)5 . 00(11mV,molkJ2 .621mol0156. 0/kJ69. 9/qq首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁222. 熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式 表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式稱為熱化學(xué)方表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式稱為熱化學(xué)方程式。其標(biāo)準(zhǔn)寫法是：程式。其標(biāo)準(zhǔn)寫法是：先寫出反應(yīng)方程，再寫出相先寫出反應(yīng)方程，再寫出相應(yīng)反應(yīng)熱，兩者之間用分號或逗號隔開應(yīng)反應(yīng)熱，兩者之間用分號或逗號隔開。例如：。例如： 標(biāo)明反應(yīng)溫度、壓力及反應(yīng)物、生成物的標(biāo)明反應(yīng)溫度、壓力

15、及反應(yīng)物、生成物的 量和狀態(tài)；量和狀態(tài)；書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)注意：書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)注意：N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l)； 1mV,molkJ620q2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)； 1molkJ570p,mq若不注明若不注明T, p, 皆指在皆指在T=298.15 K，p=100kPa下。下。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁23 反應(yīng)熱與反應(yīng)式的化學(xué)計量數(shù)有關(guān)；反應(yīng)熱與反應(yīng)式的化學(xué)計量數(shù)有關(guān)； 一般標(biāo)注的是等壓熱效應(yīng)一般標(biāo)注的是等壓熱效應(yīng)qp。思考思考：qp與qv相同嗎？。不相同不相同首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁241.2 反應(yīng)

16、熱的理論計算反應(yīng)熱的理論計算 所有的反應(yīng)熱都可以實驗測定嗎？ 否！例如反應(yīng)：2C(s) + O2(g) = 2CO(g)思考思考：為什么上述反應(yīng)的反應(yīng)熱無法實驗測定？實驗過程中無法控制生成產(chǎn)物完全是實驗過程中無法控制生成產(chǎn)物完全是CO。因此，只能用理論方法來計算反應(yīng)熱。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁251.2.1 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 回顧能量守恒定律回顧能量守恒定律封閉系統(tǒng)，不做非體積功時，若系統(tǒng)從環(huán)境吸封閉系統(tǒng)，不做非體積功時，若系統(tǒng)從環(huán)境吸收熱收熱q，從環(huán)境得功從環(huán)境得功w，則系統(tǒng)熱力學(xué)能的增加，則系統(tǒng)熱力學(xué)能的增加U (U2 U1)為：為：U = q + w熱力學(xué)第一

17、定律的實質(zhì)是能量守恒定律在熱力學(xué)中的的應(yīng)用。其中，熱力學(xué)能從前稱為內(nèi)能。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁261. 熱力學(xué)能熱力學(xué)能系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)動能量的總和。內(nèi)部運(yùn)動包括分子的平系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)動能量的總和。內(nèi)部運(yùn)動包括分子的平動、轉(zhuǎn)動、振動以及電子運(yùn)動和核運(yùn)動。動、轉(zhuǎn)動、振動以及電子運(yùn)動和核運(yùn)動。思考思考：同樣的物質(zhì)，在相同的溫度和壓力下，前者放在10000m高空，以400m/s飛行的飛機(jī)上，后者靜止在地面上。兩者的內(nèi)能相同嗎？答：相同。答：相同。內(nèi)能的特征：內(nèi)能的特征： 狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù) 無絕對數(shù)值無絕對數(shù)值 廣度性質(zhì)廣度性質(zhì)由于分子內(nèi)部運(yùn)動的相互作用十分復(fù)雜，因此目前尚無法測定內(nèi)能的絕對數(shù)

18、值。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁272. 熱熱在物理或在物理或化學(xué)化學(xué)變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境存在溫度差而交換的能量稱為熱。存在溫度差而交換的能量稱為熱。熱的符號規(guī)定：熱的符號規(guī)定： 系統(tǒng)吸熱為正，系統(tǒng)放熱為負(fù)。系統(tǒng)吸熱為正，系統(tǒng)放熱為負(fù)。熱量熱量q不是狀態(tài)函數(shù)不是狀態(tài)函數(shù)首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁283. 功與體積功功與體積功在物理或化學(xué)變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境除熱以在物理或化學(xué)變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境除熱以外的方式交換的能量都稱為功。外的方式交換的能量都稱為功。功的符號規(guī)定：功的符號規(guī)定： （注意功符號的規(guī)定尚不統(tǒng)一）（注意功符號的規(guī)定尚不

19、統(tǒng)一）系統(tǒng)得功為正，系統(tǒng)作功為負(fù)。系統(tǒng)得功為正，系統(tǒng)作功為負(fù)。由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體積功積功w體體。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功w 。功功w也不是狀態(tài)函數(shù)也不是狀態(tài)函數(shù)思考思考：1mol理想氣體，密閉在1)氣球中，2) 鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高20C時，是否做了體積功？答：答：1)1)做體積功，做體積功，2)2)未做體積功。未做體積功。w = w體體+ w 首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁29熱熱無序能；功無序能；功有序能；能的品位不同。有序能；能的品位不同。一封閉系統(tǒng)，熱力學(xué)能一封閉系統(tǒng)，

20、熱力學(xué)能U1，從環(huán)境吸收熱，從環(huán)境吸收熱q ，得功，得功w，變到狀態(tài)，變到狀態(tài)2,熱力學(xué)能熱力學(xué)能U2，則有：，則有：U1U2q 0w 0U = q +w首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁304. 體積功體積功w體體的計算的計算等外壓過程中，體積功等外壓過程中，體積功w體體= p 外外(V2 V1) = p外外V pp外外 = F / Al p外 = F / A，l = V / A，因此，體積功w體體= F l = (p外 A) (V/A) = p外 V 圖1.4 體積功示意圖首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁315. 理想氣體的體積功理想氣體的體積功理想氣體的定義理想氣體的定義：

21、氣體分子不占有體積，氣體分子之間的作用力為0的氣態(tài)系統(tǒng)被稱為理想氣體。理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程：nRTpV 附例附例1.2 1 mol理想氣體從始態(tài)100kPa, 22.4dm3經(jīng)等溫恒外壓p2 = 50kPa膨脹到平衡，求系統(tǒng)所做的功。解解：終態(tài)平衡時的體積為：終態(tài)平衡時的體積為：3-33-32112m1044.8Pa50000/m1022.4Pa100000/pVpVJ1120m10)4 .228 .44(Pa5000033Vpw外體負(fù)值表示系統(tǒng)對外做功。負(fù)值表示系統(tǒng)對外做功。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁321. 2. 2 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓焓通

22、常把反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收通常把反應(yīng)物和生成物具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做反應(yīng)熱?；蚍懦龅臒崃拷凶龇磻?yīng)熱。根據(jù)反應(yīng)條件的不同，反應(yīng)熱又可分為：根據(jù)反應(yīng)條件的不同，反應(yīng)熱又可分為： 定容反應(yīng)熱定容反應(yīng)熱恒容過程，體積功w體 = 0，不做非體積功 w =0時，所以， w= w體+ w =0 ，qV = U 定壓反應(yīng)熱定壓反應(yīng)熱恒壓過程，不做非體積功時， w體= p(V2V1)，所以qp = U + p(V2V1)U = q +w首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁331. 焓焓 qP =U + p(V2 V1) = (U2 - U1)+ p(V2 V1) = (U2

23、 + p V2) (U1 + pV1)公式公式qp =H 的意義：的意義：1）等壓熱效應(yīng)即為焓的增量，故）等壓熱效應(yīng)即為焓的增量，故qP也只決定于始終態(tài)，而與也只決定于始終態(tài)，而與途徑無關(guān)。途徑無關(guān)。2）可以通過）可以通過H的計算求出的的計算求出的qP值。值。令令 H = U + p V則則qp =H2 H1=HH 稱為焓，是一個重要的熱力學(xué)函數(shù)。稱為焓，是一個重要的熱力學(xué)函數(shù)。思考思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能否知道它的絕對數(shù)值？答：是狀態(tài)函數(shù)，但不能知道它的絕對數(shù)值。答：是狀態(tài)函數(shù)，但不能知道它的絕對數(shù)值。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁342. 定容反應(yīng)熱與定壓反應(yīng)熱的關(guān)系定容反應(yīng)熱與

24、定壓反應(yīng)熱的關(guān)系已知定容反應(yīng)熱：qV = UV；定壓反應(yīng)熱：qp = Up + p(V2 V1)等溫過程， Up UV，則：qp qV = n2(g)RT n1(g)RT = n(g)RT對于理想氣體反應(yīng)，有：對于有凝聚相參與的理想氣體反應(yīng)，由于凝聚相相對氣相來說，體積可以忽略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質(zhì)的量。H U = qp qV = p(V2 V1)思考思考：若反應(yīng) C(石墨) + O2(g) CO2(g) 的qp,m為393.5kJmol 1，則該反應(yīng)的qV,m 為多少？答：該反應(yīng)的答：該反應(yīng)的n(g) = 0， qV = qp 小結(jié)小結(jié)對于沒有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)或?qū)τ跊]有氣態(tài)物質(zhì)

25、參與的反應(yīng)或n(g) 0的反應(yīng)，的反應(yīng)，qV qp對于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，且對于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，且n(g) 0的反應(yīng)，的反應(yīng)，qV qp首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁353. 蓋斯定律蓋斯定律 化學(xué)反應(yīng)的恒壓或恒容反應(yīng)熱只與物質(zhì)的始態(tài)或終化學(xué)反應(yīng)的恒壓或恒容反應(yīng)熱只與物質(zhì)的始態(tài)或終態(tài)有關(guān)而與變化的途徑無關(guān)。態(tài)有關(guān)而與變化的途徑無關(guān)。始態(tài)始態(tài)C(石墨石墨) + O2(g)終態(tài)終態(tài)CO2(g)1 m,rH中間態(tài)中間態(tài)CO(g) + O2(g)2 m,rH3 m,rH3 m,r2 m,r1 m,rHHH即熱化學(xué)方程式可像代數(shù)式那樣進(jìn)行加減運(yùn)算。即熱化學(xué)方程式可像代數(shù)式那樣進(jìn)行加減運(yùn)

26、算。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁36蓋斯定律示例蓋斯定律示例(2)-(1) COO21C2式式112,1 ,3,molkJ5 .100molkJ)283(5 .393mrmr mrHHH由蓋斯定律知：若化學(xué)反應(yīng)可以加和，則其反應(yīng)熱也可由蓋斯定律知：若化學(xué)反應(yīng)可以加和，則其反應(yīng)熱也可以加和。以加和。12,molkJ0 .283 Hmr COO21CO22 COO21CO22附例附例1.3 已知反應(yīng) COOC22和的反應(yīng)焓，計算 COO21C2的反應(yīng)焓， COOC22解：解：11 ,molkJ5 .393 Hmr首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁37補(bǔ)充補(bǔ)充: 混合理想氣體的分壓

27、定律混合理想氣體的分壓定律道爾頓氣體分壓定律道爾頓氣體分壓定律若在定溫下把幾種不同的氣體混合于容積為若在定溫下把幾種不同的氣體混合于容積為V的容器的容器中，各種氣體分子的物質(zhì)的量分別為中，各種氣體分子的物質(zhì)的量分別為n1,n2, ni。總?？偟奈镔|(zhì)的量為的物質(zhì)的量為n = n1 + n2 + +ni，混合前，由理想，混合前，由理想氣體狀態(tài)方程，氣體狀態(tài)方程，p1V = n1RT, p2V = n2RT, piV = niRT諸式相加，諸式相加，(p1 + p2 + + pi)V = (n1 +n2 + + ni)RT (1)另，混合后的氣體作為一個整體有，另，混合后的氣體作為一個整體有，pV

28、= (n1 +n2 + + ni)RT (2) 兩式相比較，則有兩式相比較，則有首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁38p = p1 + p2 + + pi 即混合氣體的總壓力即混合氣體的總壓力p等于各組分氣體分壓力等于各組分氣體分壓力pi之和，之和，分壓是指在相同溫度下，各組分氣體占有與混合氣體分壓是指在相同溫度下，各組分氣體占有與混合氣體相同體積相同體積V時，各組分氣體所具有的壓力，即未混合時，各組分氣體所具有的壓力，即未混合前，在體積前，在體積V時該氣體的壓力。時該氣體的壓力。又，又， piV = niRT ， pV = nRT ，則，則 pi/p = ni/n = xixi代表第代

29、表第i種氣體在混合氣體中的摩爾分?jǐn)?shù)。種氣體在混合氣體中的摩爾分?jǐn)?shù)。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁39同樣能夠證明，同樣能夠證明， V = V1 + V2 + + Vi Vi/V = xi某組分氣體的分體積某組分氣體的分體積Vi是在恒溫下，將其壓縮到具是在恒溫下，將其壓縮到具有混合氣體總壓力時所占有的體積。有混合氣體總壓力時所占有的體積。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁401.2.3 反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算1. 熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)壓力p 下表現(xiàn)出理想氣體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)溶液中溶質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:標(biāo)準(zhǔn)壓力p 下，質(zhì)量摩爾濃度為m

30、 (1.0mol.kg-1),并表現(xiàn)出無限稀溶液中溶質(zhì)的狀態(tài); 本書采用近似c =1.0 mol.dm-3)液體或固體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:標(biāo)準(zhǔn)壓力p 下的純液體或純固體。首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁412. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓指定單質(zhì)通常指標(biāo)準(zhǔn)壓力和該溫度下最穩(wěn)定的單質(zhì)。如C：石墨(s)；Hg：Hg(l) 等。但P為白磷(s)，即P（s，白）。298.15K時的數(shù)據(jù)可以從手冊及教材的附錄時的數(shù)據(jù)可以從手冊及教材的附錄3中查到中查到。顯然，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)指定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為顯然，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)指定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為0 0。生成焓的負(fù)值越大，。生成焓的負(fù)值越大，表明該物質(zhì)鍵能越大，對熱越穩(wěn)定。表明

31、該物質(zhì)鍵能越大，對熱越穩(wěn)定。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時由指定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時由指定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)B時反應(yīng)的焓變稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，記作時反應(yīng)的焓變稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，記作 。mfH思考思考：以下哪些反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱不是標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(反應(yīng)物和生成物都是標(biāo)準(zhǔn)態(tài))?CO(g)(O21)C(2g石墨(g) CO)g(O)C(22石墨 (g)CO)(O21CO(g)22g(1)(4) (g) CO2)g(O)2C(2 石墨(2)(3)答答： （2）、）、(4)不是不是首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁423. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變及測定標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變及測定測定原理：測定原理：由于由于q

32、p =H所以可以通過在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測定恒溫恒壓條件所以可以通過在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測定恒溫恒壓條件下的反應(yīng)熱得到反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變下的反應(yīng)熱得到反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下, ,反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度 = = 1mol1mol的焓變稱為反應(yīng)的的焓變稱為反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變: :記作記作)(m,rTH首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁434. 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算穩(wěn)定單質(zhì)穩(wěn)定單質(zhì)可從手冊數(shù)據(jù)計算可從手冊數(shù)據(jù)計算298.15K時的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓時的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓.反應(yīng)物反應(yīng)物標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)生成物生成物標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) r Hm f Hm (p) f Hm (r)由蓋斯定律，得：由蓋斯定律，得：Bm,fBBmrHH首頁首頁上一頁上一頁下一頁下一頁末頁末頁44標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變計算示例標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變計算示例解解：從手冊查得298.15K時Fe2O3和Al2O3的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別為824.2和1