我的氣體和溶液

1、基礎(chǔ)化學(xué)電子教案基礎(chǔ)化學(xué)電子教案 第一章第一章 氣體及熱化學(xué)方程氣體及熱化學(xué)方程制作：張文華制作：張文華泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程系泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院環(huán)境與化學(xué)工程系( 6 ( 6 課課 時(shí)時(shí) ）教教 學(xué)學(xué) 進(jìn)進(jìn) 程程 安安 排排 （6 6課時(shí)）課時(shí)）序號(hào)序號(hào)課時(shí)課時(shí)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容12理想氣體的概念和狀態(tài)方程理想氣體的概念和狀態(tài)方程 , ,理理想氣體的道爾頓定律和阿馬格定想氣體的道爾頓定律和阿馬格定律律 22熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)基本概念序號(hào)序號(hào)課時(shí)課時(shí)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容32熱化學(xué)方程和蓋斯定理熱化學(xué)方程和蓋斯定理恒溫下，一定量的氣體的體積恒溫下，一定量的氣體的體積V V與與其壓力成反比其壓力

2、成反比 PV=kPV=k1 1 (n,T (n,T不變不變) ) 第一節(jié)第一節(jié) 氣氣 體體一、氣體經(jīng)驗(yàn)方程一、氣體經(jīng)驗(yàn)方程 恒壓下恒壓下，一定量的氣體的體積，一定量的氣體的體積V V與與其熱力學(xué)溫度成正比其熱力學(xué)溫度成正比 V=kV=k2 2T (n,pT (n,p不變不變) )1.波義耳定律波義耳定律2.蓋呂薩克定律蓋呂薩克定律3.阿伏加德羅定律阿伏加德羅定律恒溫恒壓下，氣體的體積恒溫恒壓下，氣體的體積V V與與 物質(zhì)的量成正比物質(zhì)的量成正比 V=kV=k3 3n (T,pn (T,p不變不變) )二二. .理想氣體理想氣體 1 1、 理想氣體的理想氣體的微觀微觀模型模型 分子之間無作用力分

3、子之間無作用力 分子本身無體積分子本身無體積（波義耳定律的要求）（波義耳定律的要求） 可無限壓縮在任何溫度和壓力下均符合三定律的氣體在任何溫度和壓力下均符合三定律的氣體 3.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程 RTpVnRTpVm2、理想氣體的宏觀模型、理想氣體的宏觀模型 理想氣體的狀態(tài)方程是理想氣體的宏觀外在表理想氣體的狀態(tài)方程是理想氣體的宏觀外在表現(xiàn)現(xiàn) 理想氣體的微觀模型反映了理想氣體的微觀內(nèi)理想氣體的微觀模型反映了理想氣體的微觀內(nèi)在本質(zhì)在本質(zhì) 理想氣體是真實(shí)氣體在理想氣體是真實(shí)氣體在 p p 0 0 情況下的極限狀情況下的極限狀態(tài)。態(tài)。例題例題1.見書第2頁例題1-1 在在101325Pa

4、101325Pa壓力壓力373.15k373.15k下，下，1kg1kg的水的水吸熱完全汽化，問汽化后的體積增加吸熱完全汽化，問汽化后的體積增加了多少？已知水的密度是了多少？已知水的密度是958.8kgm958.8kgm-3-3, ,水蒸汽看成理想氣體水蒸汽看成理想氣體例題例題2 解解 ： V水水=1kg/958.8kgm-3=1.04310-3m3V蒸汽蒸汽=nRT/p=m/M RT/p =1kg 8.314JK-1mol-1 373.15K/ (101325Pa 18 10-3kgmol-1) =1.699m3V= V蒸汽蒸汽- V水水=1.698 m3結(jié)論：結(jié)論： 可見液體汽化后體積增加

5、了約可見液體汽化后體積增加了約1699倍，倍，分子之間的距離較大，分子之間的作用分子之間的距離較大，分子之間的作用力較小，事實(shí)上，蒸汽的體積較計(jì)算的力較小，事實(shí)上，蒸汽的體積較計(jì)算的要小，反映了分子有一定的作用力（計(jì)算注要小，反映了分子有一定的作用力（計(jì)算注意帶單位）（書上不規(guī)范）意帶單位）（書上不規(guī)范）三、理想氣體的道爾頓和阿馬格定律三、理想氣體的道爾頓和阿馬格定律 所有的氣體在壓力不是極高的情況下，所有的氣體在壓力不是極高的情況下，均能按任意比例均勻混合，實(shí)際氣體均能按任意比例均勻混合，實(shí)際氣體大部分都是混合物。大部分都是混合物。1.混合物組成表示混合物組成表示： 1.1用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示

6、用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示: ( 一般用一般用 y 表示氣體，表示氣體， x表示液體）表示液體）無量綱無量綱1BBx1 BBy顯然顯然1.2 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1wiiiiiimmw1.3 體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù) iiiiVV1ii*iiiVnV 2、道爾頓分壓定律、道爾頓分壓定律 分壓力分壓力pB：理想：理想混合氣體中任一組分單獨(dú)混合氣體中任一組分單獨(dú)存在于混合氣體的溫度和體積時(shí)產(chǎn)生的壓力存在于混合氣體的溫度和體積時(shí)產(chǎn)生的壓力。 混合氣體的壓力是所有氣體共同產(chǎn)生的，混合氣體的壓力是所有氣體共同產(chǎn)生的，對(duì)于對(duì)于理想氣體理想氣體 ：p總總=p1+p2+p3+pBVVVp（總壓力總壓力） V: N2(3) :H

7、2(1) : O2(2)pB/ p總總nB/ n總總=yB pBp總總 yB總壓力和分壓力的關(guān)系是：總壓力和分壓力的關(guān)系是：3.阿馬格分體積定律 分體積分體積：混合氣體中任一組分單獨(dú)：混合氣體中任一組分單獨(dú)存在于混合氣體的存在于混合氣體的溫度和壓力溫度和壓力時(shí)產(chǎn)生時(shí)產(chǎn)生的體積的體積,對(duì)于理想氣體對(duì)于理想氣體 V總總=V1+V2+V3+VB 即理想氣體的總體積等于各組分單獨(dú)即理想氣體的總體積等于各組分單獨(dú)存在于混合氣體的溫度和壓力下產(chǎn)生存在于混合氣體的溫度和壓力下產(chǎn)生的分體積的總和，即為的分體積的總和，即為阿馬格定律阿馬格定律V VB B/ V/ V總總 n nB B / n/ n總總= y=

8、yB B V VB BV V總總 y yB B總體積和分體積的關(guān)系是：總體積和分體積的關(guān)系是：例例. 101.325kPa、25時(shí)空氣中氧氣的體時(shí)空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為積分?jǐn)?shù)為0.29，求，求1m3空氣中氧氣的摩爾空氣中氧氣的摩爾分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想得到分?jǐn)?shù)、分壓力、分體積，并求若想得到1摩爾純氧氣，至少需多少體積的空氣。摩爾純氧氣，至少需多少體積的空氣。（將空氣近似看成理想氣體）（將空氣近似看成理想氣體）29. 022222OOOOOVVRTpVRTpVnnyPa 25.2938422OOpyp3OOm 29. 022VVmol 49. 329. 0122OOmolynn例題例題2

9、: 2: 見書第見書第3 3頁例題頁例題1-2 1-2 （自行解答）（自行解答）（注意使用標(biāo)準(zhǔn)單位）（注意使用標(biāo)準(zhǔn)單位）PakmolkJmolpnRTV1013252515.273315. 849. 3113m 085. 0第二節(jié)第二節(jié) 溶液溶液 兩種或兩種以上物質(zhì)均勻混合，且彼此呈分子或更小的粒子狀態(tài)分散的混合物稱為溶液。1. 溶液定義2. 溶液分類(1) 按聚集狀態(tài)分溶液 氣態(tài)溶液固態(tài)溶液液態(tài)溶液N2(g) + O2 (g) NaCl(aq)一定條件下Au-Ag 溶液是單相。未特別指未特別指明均是明均是(2) 按能否電解分溶液 電解質(zhì)溶液 NaCl(aq)非電解質(zhì)溶液 C2H5OH(aq)

10、3. 溶質(zhì)、溶劑溶質(zhì)：在溶液中含量較少的物質(zhì)。溶劑：在溶液中含量較多的物質(zhì)。因此，溶質(zhì)與溶劑是相對(duì)的、不是絕對(duì)的(主要視相對(duì)量的大小)。 對(duì)于氣體或固體溶于某液體構(gòu)成的溶液，習(xí)慣上將液體叫做溶劑，而將溶于其中的氣體或固體叫做溶質(zhì) 未特別指未特別指明均是明均是二、二、 溶液組成的習(xí)慣表示方法溶液組成的習(xí)慣表示方法 1. 1.物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（摩爾分?jǐn)?shù)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（摩爾分?jǐn)?shù))x)xB B2.2.質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)w wB BBx=BBBnn =BBBMBMB)/(/的質(zhì)量物質(zhì)的質(zhì)量物質(zhì) 和和 都是無量綱的量。都是無量綱的量。 3. 溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度（molaity） 溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度是指1Kg溶

11、劑中所溶解的B的物質(zhì)的量： bBABBABBmMmmnb對(duì)于二組分溶液，與對(duì)于二組分溶液，與xB的關(guān)系為：的關(guān)系為： BABABAABBABBbMbMnMmnnnnx1對(duì)于極稀的溶液，上式可以簡(jiǎn)化為對(duì)于極稀的溶液，上式可以簡(jiǎn)化為: BABbMx以上幾種表示組成的方法，都是以以上幾種表示組成的方法，都是以質(zhì)量質(zhì)量為基準(zhǔn)。因此組成為基準(zhǔn)。因此組成值不會(huì)隨體積的漲縮而有所改變，與值不會(huì)隨體積的漲縮而有所改變，與溫度無關(guān)溫度無關(guān)。 4.物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 (molarity): 為每立方米溶液中所含有為每立方米溶液中所含有 溶質(zhì)溶質(zhì)B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量 ,符號(hào)符號(hào)Bc總VncBB式中式中V是溶

12、液的體積，單位為是溶液的體積，單位為m3, 所以的單位為所以的單位為mol.m-3. 三、難揮發(fā)溶質(zhì)稀溶液的依數(shù)性三、難揮發(fā)溶質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 非揮發(fā)性溶質(zhì)溶于某一溶劑時(shí)，存在溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低及滲透壓等現(xiàn)象。 稀溶液的性質(zhì)稀溶液的性質(zhì)與溶質(zhì)的本性有關(guān)：酸堿與溶質(zhì)的本性有關(guān)：酸堿性、穩(wěn)定性等性、穩(wěn)定性等與與溶質(zhì)的本性無關(guān)，溶質(zhì)的本性無關(guān)，只與只與溶液的濃度溶液的濃度有關(guān)有關(guān)(依數(shù)性依數(shù)性)溶液的蒸氣壓溶液的蒸氣壓溶液的沸點(diǎn)溶液的沸點(diǎn)溶液的凝固點(diǎn)溶液的凝固點(diǎn)溶液的滲透壓溶液的滲透壓1、溶液的蒸氣壓溶液的蒸氣壓1）純水的蒸氣壓純水的蒸氣壓水的飽和蒸汽壓：平衡時(shí)水面上的蒸汽壓力水

13、的飽和蒸汽壓：平衡時(shí)水面上的蒸汽壓力初始：初始： v蒸發(fā)蒸發(fā) v凝聚凝聚平衡：平衡： v蒸發(fā)蒸發(fā) = v凝聚凝聚開始開始平衡平衡2）稀溶液的蒸氣壓稀溶液的蒸氣壓大于 水分子水分子xA溶質(zhì)分子溶質(zhì)分子xB純水蒸氣壓純水蒸氣壓 pA*溶液蒸氣壓溶液蒸氣壓 pPA=PA* xA PA= PA*xB 由實(shí)驗(yàn)得到：由實(shí)驗(yàn)得到： 一封閉箱處于恒溫環(huán)境中，箱內(nèi)有兩杯一封閉箱處于恒溫環(huán)境中，箱內(nèi)有兩杯液體，液體，A杯為純水，杯為純水，B杯為蔗糖水溶液。靜杯為蔗糖水溶液。靜置足夠長(zhǎng)時(shí)間后，會(huì)發(fā)生什么變化？置足夠長(zhǎng)時(shí)間后，會(huì)發(fā)生什么變化？水蔗糖?問題問題3. 沸點(diǎn)升高 沸點(diǎn)是指液體的蒸氣壓等于外壓時(shí)的溫度。 在恒

14、溫時(shí)當(dāng)溶液中含有不揮發(fā)性溶質(zhì)時(shí)，溶液的蒸氣壓總是比純?nèi)軇┑?，所以溶液的沸點(diǎn)比純?nèi)軇└摺?溶液的蒸汽壓于沸點(diǎn)的關(guān)系p/kPa101.325100 Tb純水純水溶液溶液t/CTb = Kbb(單位單位?)Kb見第六頁見第六頁 固體溶劑與溶液成平衡時(shí)的溫度稱為溶液的凝固點(diǎn)。 4. 溶液凝固點(diǎn)降低 從溶劑蒸氣壓PA與溫度T關(guān)系圖可解釋溶液凝固點(diǎn)降低(如下圖) 溶液的蒸汽壓與凝固點(diǎn)的關(guān)系圖溶液凝固點(diǎn)的下降值隨溶液濃度的關(guān)系為 Kf 稱為凝固點(diǎn)下降常數(shù)，單位是K.mol.-1kg。常用溶劑的Kf值有表可查。 僅于溶劑僅于溶劑的性質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)有關(guān)Tf = KfbB 5. 滲透壓 用一種可以透過溶劑分子而溶質(zhì)

15、分子不能透過的半透膜將T、P相同的純?nèi)軇┡c溶液隔開，則會(huì)出現(xiàn)溶劑分子自動(dòng)地從純?nèi)軇┲修D(zhuǎn)移至溶液中的現(xiàn)象-滲透作用。 為了防止純?nèi)軇┓肿幼约內(nèi)軇┑囊环竭M(jìn)入溶液，需要在溶液上方施加額外的壓力，以增加其蒸氣壓，使半透膜雙方溶劑的化學(xué)勢(shì)相等而達(dá)到平衡。這個(gè)額外的壓力就定義為滲透壓。 RTnVRTCBB 這就是滲透壓公式，也被稱為范特霍夫公式這就是滲透壓公式，也被稱為范特霍夫公式（vant Hoffvant Hoff公式）。公式）。C CB B是溶質(zhì)的濃度，濃度不能太高。是溶質(zhì)的濃度，濃度不能太高。 反滲透技術(shù)反滲透技術(shù)：滲透平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，若右邊的壓力：滲透平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，若右邊的壓力比左邊的

16、壓力差比左邊的壓力差p大于滲透壓大于滲透壓，溶劑則從左邊流向右邊，溶劑則從左邊流向右邊，這種滲透稱為反滲透。用于海水淡化、工業(yè)廢水處理等，這種滲透稱為反滲透。用于海水淡化、工業(yè)廢水處理等，如純凈水。如純凈水。四、膠體四、膠體1.分散系分散系溶質(zhì)溶質(zhì)溶劑溶劑溶解溶解溶液溶液（液態(tài)（液態(tài)）分散質(zhì)分散質(zhì)分散劑分散劑分散分散分散系分散系（固、液、氣態(tài)）（固、液、氣態(tài)）分散系：分散系：一種或幾種物質(zhì)以細(xì)小的粒子分散在另一種一種或幾種物質(zhì)以細(xì)小的粒子分散在另一種 物質(zhì)里所形成的體系物質(zhì)里所形成的體系分散質(zhì)：分散質(zhì)：被分散的物質(zhì)，一般為數(shù)量少的一相被分散的物質(zhì)，一般為數(shù)量少的一相分散劑：分散劑：把分散質(zhì)分散

17、開來的物質(zhì)，一般為數(shù)量多的一相把分散質(zhì)分散開來的物質(zhì)，一般為數(shù)量多的一相表表1 按物質(zhì)聚集狀態(tài)分類的分散系按物質(zhì)聚集狀態(tài)分類的分散系 氣氣 空空 氣氣 氣氣 液液 云、云、 霧霧 固固 煙、煙、 塵塵 氣氣 泡沫塑料泡沫塑料 固固 液液 珍珍 珠珠 固固 有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃 氣氣 肥皂泡沫肥皂泡沫 液液 液液 牛牛 奶奶 固固 Fe(OH)3溶膠、泥漿水溶膠、泥漿水 分散劑分散劑 分散質(zhì)分散質(zhì) 實(shí)實(shí) 例例表表2 按分散質(zhì)顆粒大小分類的分散系按分散質(zhì)顆粒大小分類的分散系小于小于1nm(109) 分子分子 粒子能通過濾紙與半粒子能通過濾紙與半 NaCl溶液溶液 分散系分散系 透膜，擴(kuò)散速度快透膜，擴(kuò)

18、散速度快 單相體系單相體系 1100nm 膠膠 體體 粒子能通過濾紙但不粒子能通過濾紙但不 Fe(OH)3溶液溶液 分散系分散系 能透過半透膜能透過半透膜,擴(kuò)散慢擴(kuò)散慢 蛋白質(zhì)溶液蛋白質(zhì)溶液 高度分散的多相體系高度分散的多相體系 熱力學(xué)不穩(wěn)定體系熱力學(xué)不穩(wěn)定體系顆粒直徑大小顆粒直徑大小 類類 型型 主主 要要 特特 征征 實(shí)實(shí) 例例 大于大于100nm 粗粗 粒子不能通過濾紙不粒子不能通過濾紙不 豆豆 漿漿 分散系分散系 能透過半透膜能透過半透膜,不擴(kuò)散不擴(kuò)散 乳乳 汁汁 多相體系多相體系2.溶膠的性質(zhì)溶膠的性質(zhì)（1）動(dòng)力性質(zhì)）動(dòng)力性質(zhì) 布朗運(yùn)動(dòng)布朗運(yùn)動(dòng)液體分子對(duì)溶液體分子對(duì)溶膠粒子的撞擊膠粒

19、子的撞擊 粗分散系粗分散系粒子小布朗運(yùn)動(dòng)劇烈粒子小布朗運(yùn)動(dòng)劇烈 產(chǎn)生的原因：產(chǎn)生的原因： 分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中。分散質(zhì)粒子本身處于不斷的熱運(yùn)動(dòng)中。 分散劑分子對(duì)分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。分散劑分子對(duì)分散質(zhì)粒子的不斷撞擊。（2）光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì) 丁鐸爾效應(yīng)丁鐸爾效應(yīng)光束投射到溶膠的粒子上散射出來，故在垂直光束投射到溶膠的粒子上散射出來，故在垂直光束的方向能看到明亮的光柱。光束的方向能看到明亮的光柱。凸透鏡凸透鏡丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖丁達(dá)爾效應(yīng)示意圖光源光源光錐光錐Fe(OH)3膠體膠體（3）電學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì) 電泳電泳顏色加深顏色加深在電場(chǎng)中，溶膠在電場(chǎng)中，溶膠粒子會(huì)向某一電粒子會(huì)向某一電極方向

20、運(yùn)動(dòng)。極方向運(yùn)動(dòng)。As2S3: +帶負(fù)電帶負(fù)電,負(fù)溶膠負(fù)溶膠Fe(OH)3: +帶正電帶正電,正溶膠正溶膠?膠粒帶電的原因：膠粒帶電的原因： 從介質(zhì)中選擇性從介質(zhì)中選擇性 吸附某種離子吸附某種離子3.膠團(tuán)結(jié)構(gòu)和電動(dòng)電勢(shì)膠團(tuán)結(jié)構(gòu)和電動(dòng)電勢(shì)1、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)、膠團(tuán)結(jié)構(gòu)AgNO3+KI(過量過量) AgI(溶膠溶膠)(AgI)mnI- (n-x)K+x- xK+膠核膠核膠粒膠粒擴(kuò)散層擴(kuò)散層膠團(tuán)膠團(tuán)膠核膠核吸吸附附層層擴(kuò)散層擴(kuò)散層AgImI-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-I-K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+K+I-: 電位離子電位離子 K+: 反離子反離子AgI 溶膠的膠團(tuán)

21、結(jié)構(gòu)示意圖第二節(jié)第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系一一. .系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)（系統(tǒng)（SystemSystem） 在科學(xué)研究時(shí)必須先確定研在科學(xué)研究時(shí)必須先確定研究對(duì)象，把一部分物質(zhì)與其余究對(duì)象，把一部分物質(zhì)與其余分開，這種分離可以是實(shí)際的分開，這種分離可以是實(shí)際的，也可以是想象的。這種被劃，也可以是想象的。這種被劃定的研究對(duì)象稱為定的研究對(duì)象稱為系統(tǒng)系統(tǒng)，亦稱，亦稱為為物系或體系物系或體系。環(huán)境（環(huán)境（surroundingssurroundings） 與系統(tǒng)密切相關(guān)、有相互作用或影與系統(tǒng)密切相關(guān)、有相互作用或影響所能及的部分稱為響所能及的部分稱為環(huán)境。環(huán)境。系統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)

22、分類系統(tǒng)分類 根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系，把系統(tǒng)分為三類：根據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系，把系統(tǒng)分為三類：（1 1）封閉系統(tǒng)（）封閉系統(tǒng)（closed systemclosed system） 系統(tǒng)與環(huán)境之間系統(tǒng)與環(huán)境之間無無物質(zhì)交換，但物質(zhì)交換，但有有能量交換。能量交換。物質(zhì)守恒，能量不守恒。物質(zhì)守恒，能量不守恒。 特征特征（2 2）隔離系統(tǒng)（）隔離系統(tǒng)（isolated systemisolated system） 系統(tǒng)與環(huán)境之間既系統(tǒng)與環(huán)境之間既無無物質(zhì)交換物質(zhì)交換，又，又無無能量交換能量交換， 故又稱為故又稱為孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)。有時(shí)把封閉系統(tǒng)和系統(tǒng)影響。有時(shí)把封閉系統(tǒng)和系統(tǒng)影響 所及的環(huán)境一起

23、作為孤立系統(tǒng)來考慮。所及的環(huán)境一起作為孤立系統(tǒng)來考慮。孤立系統(tǒng)完全不受環(huán)境的影響，實(shí)際是不存在的孤立系統(tǒng)完全不受環(huán)境的影響，實(shí)際是不存在的 （3）敞開系統(tǒng)（open system） 系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。體系與環(huán)境示意圖體系與環(huán)境示意圖二二. .狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)（狀態(tài)（statestate）當(dāng)體系的所有性質(zhì)都有確定值當(dāng)體系的所有性質(zhì)都有確定值時(shí)，就稱體系處于某一狀態(tài)。因此體系的狀時(shí)，就稱體系處于某一狀態(tài)。因此體系的狀態(tài)是體系性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。態(tài)是體系性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。 也稱熱力學(xué)狀態(tài)。也稱熱力學(xué)狀態(tài)。 如如T T，P P，V V， 等等 狀態(tài)固定，系統(tǒng)的所有熱力

24、學(xué)性質(zhì)也就確定了狀態(tài)固定，系統(tǒng)的所有熱力學(xué)性質(zhì)也就確定了 例如，理想氣體例如，理想氣體 T T，p p，V V，n n狀狀 態(tài)態(tài) 狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)決決 定定描描 述述狀態(tài)函數(shù)（state function） 系統(tǒng)的各種性質(zhì)，它們均隨系統(tǒng)的狀態(tài)確定而確定，與到達(dá)此狀態(tài)的經(jīng)歷無關(guān)。因此，描述和規(guī)定體系狀態(tài)的描述和規(guī)定體系狀態(tài)的各種宏觀性質(zhì)宏觀性質(zhì)均是狀態(tài)的函數(shù)，稱為狀態(tài)函數(shù)或狀態(tài)性質(zhì)，也稱熱力或狀態(tài)性質(zhì)，也稱熱力學(xué)函數(shù)，熱力學(xué)性質(zhì)。學(xué)函數(shù)，熱力學(xué)性質(zhì)。 各種狀態(tài)函數(shù)之間相互聯(lián)系，相互影響,因此確定系統(tǒng)的狀態(tài)不需要指定所有的性質(zhì)。如 一定量n的理想氣體 V=nRT/P V= f (T, P) T,

25、P是獨(dú)立變量狀態(tài)狀態(tài) 1狀態(tài)狀態(tài)2途徑途徑 1途徑途徑 2(T1，p1)(T2，p2)B.其變化值只與始末態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān)其變化值只與始末態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān)狀態(tài)函數(shù)的重要狀態(tài)函數(shù)的重要特征：特征： A. 狀態(tài)確定了，所有的狀態(tài)函數(shù)也就確定了。狀態(tài)確定了，所有的狀態(tài)函數(shù)也就確定了。 狀態(tài)函數(shù)與狀態(tài)函數(shù)與 狀態(tài)是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。狀態(tài)是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。狀態(tài)一定狀態(tài)一定(改變改變)，狀態(tài)函數(shù)一定，狀態(tài)函數(shù)一定(改變改變) 狀態(tài)函數(shù)的變量與狀態(tài)變化的過程無狀態(tài)函數(shù)的變量與狀態(tài)變化的過程無關(guān)，只與體系變化的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)。關(guān)，只與體系變化的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)。體系內(nèi)的狀態(tài)函數(shù)之間是相互關(guān)聯(lián)的體系內(nèi)的狀態(tài)

26、函數(shù)之間是相互關(guān)聯(lián)的三、過程和途徑三、過程和途徑 系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)變到另一個(gè)狀態(tài)，稱為系統(tǒng)從一個(gè)狀態(tài)變到另一個(gè)狀態(tài)，稱為過程過程。 前一個(gè)狀態(tài)成為始態(tài)，后一個(gè)狀態(tài)稱為末態(tài)。前一個(gè)狀態(tài)成為始態(tài)，后一個(gè)狀態(tài)稱為末態(tài)。 實(shí)現(xiàn)這一過程的具體實(shí)現(xiàn)這一過程的具體步驟稱為途徑步驟稱為途徑。狀態(tài)狀態(tài) 1狀態(tài)狀態(tài)2途徑途徑 1途徑途徑 2(T1，p1)(T2，p2)*這兩個(gè)概念并不嚴(yán)格區(qū)分這兩個(gè)概念并不嚴(yán)格區(qū)分 系統(tǒng)變化過程的類型：系統(tǒng)變化過程的類型：（1 1）單純）單純 pVT pVT 變化變化 （2 2）相變化）相變化 （3 3）化學(xué)變化）化學(xué)變化 常見過程：常見過程： 恒溫過程恒溫過程 T T= =T T環(huán)

27、境環(huán)境= =定值定值 恒壓過程恒壓過程 p p= =p p 環(huán)境環(huán)境= =定值定值 恒容過程恒容過程 V V= =定值定值 絕熱過程絕熱過程 無熱交換無熱交換Q=0 Q=0 循環(huán)過程循環(huán)過程 始態(tài)始態(tài)始態(tài)始態(tài) 恒外壓過程：系統(tǒng)在變化過程中恒外壓過程：系統(tǒng)在變化過程中環(huán)境壓力環(huán)境壓力 恒定不變，系統(tǒng)所受外壓始終等于環(huán)境的恒定不變，系統(tǒng)所受外壓始終等于環(huán)境的 壓力。壓力。 四、熱和功四、熱和功系統(tǒng)吸熱，系統(tǒng)吸熱，Q Q 0 0；系統(tǒng)放熱，系統(tǒng)放熱，Q Q 0 0 。1.1.熱熱 系統(tǒng)與環(huán)境之間因溫差而傳遞的能量稱系統(tǒng)與環(huán)境之間因溫差而傳遞的能量稱為為 熱，用符號(hào)熱，用符號(hào)Q Q 表示。表示。 Q

28、Q的取號(hào)：的取號(hào)： 熱是一熱是一過程量過程量，傳遞中的能量傳遞中的能量，而不是體系，而不是體系的性質(zhì)，所以熱不是狀態(tài)函數(shù)，只有系統(tǒng)進(jìn)行的性質(zhì)，所以熱不是狀態(tài)函數(shù)，只有系統(tǒng)進(jìn)行一過程時(shí)，才有熱交換。其數(shù)值與變化途徑有一過程時(shí)，才有熱交換。其數(shù)值與變化途徑有關(guān)。關(guān)。 煤含有多少熱量，這句話是否正確？煤含有多少熱量，這句話是否正確？Q體系體系Q環(huán)境環(huán)境 2.2. 功（功（workwork） 系統(tǒng)與環(huán)境之間傳遞的除熱以外的其它能量系統(tǒng)與環(huán)境之間傳遞的除熱以外的其它能量都稱為功，用符號(hào)都稱為功，用符號(hào)W W表示。表示。 熱力學(xué)指出：系統(tǒng)和環(huán)境之間存在能量的交換，熱力學(xué)指出：系統(tǒng)和環(huán)境之間存在能量的交換，

29、沒有能量的交換就沒有狀態(tài)的改變，系統(tǒng)狀態(tài)沒有能量的交換就沒有狀態(tài)的改變，系統(tǒng)狀態(tài)改變過程中與環(huán)境的能量的改變過程中與環(huán)境的能量的交換交換有有熱和功熱和功兩種兩種形式。形式。 物理化學(xué)中將功分成體積功（物理化學(xué)中將功分成體積功（W)和非體積和非體積功功(W)，體積功體積功（又稱為膨脹功）是在一定的環(huán)（又稱為膨脹功）是在一定的環(huán)境壓力下，系統(tǒng)的體積發(fā)生變化而與環(huán)境交換的境壓力下，系統(tǒng)的體積發(fā)生變化而與環(huán)境交換的能量。除了體積功以外的一切形式的功統(tǒng)稱為能量。除了體積功以外的一切形式的功統(tǒng)稱為非非體積功。體積功。功與途徑相關(guān)，因此功功與途徑相關(guān)，因此功不是不是狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)五、五、 熱力學(xué)能（內(nèi)能熱

30、力學(xué)能（內(nèi)能） 熱力學(xué)能熱力學(xué)能, ,以前稱為以前稱為內(nèi)能內(nèi)能,它是指系統(tǒng)內(nèi)它是指系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和，包括分子運(yùn)動(dòng)的平動(dòng)能、分部能量的總和，包括分子運(yùn)動(dòng)的平動(dòng)能、分子內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能、電子能、核能以及子內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能、電子能、核能以及各種粒子之間的相互作用位能等。各種粒子之間的相互作用位能等。( (不包括系不包括系統(tǒng)宏觀運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能）統(tǒng)宏觀運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能） 熱力學(xué)能是熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)，狀態(tài)函數(shù)，廣度性質(zhì)，用符廣度性質(zhì)，用符號(hào)號(hào)U U表示，它的絕對(duì)值無法測(cè)定，只能求出它表示，它的絕對(duì)值無法測(cè)定，只能求出它的變化值。的變化值。2121UUdUUU U= UU= U2 2 U U1 1

31、1. 化學(xué)計(jì)量數(shù)(ypu seilong)(按英語念v)2H2+O2=2H2O寫成：0=2H2O2+2H2OaA+bB=yY+zZ寫成：0=aAbB+yY+zZBBB0這里B為B組分化學(xué)計(jì)量數(shù)，而A=a,B=b，Y=y，Z=z產(chǎn)物為正，反應(yīng)物為負(fù)產(chǎn)物為正，反應(yīng)物為負(fù)六、熱化學(xué)方程式六、熱化學(xué)方程式2. 反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度 (kesei)(0)(0)(0)(0)DEFGDEFGnnnnnnnndDeEfFgG反應(yīng)前各物質(zhì)的量 反應(yīng)前各物質(zhì)的量 反應(yīng)后各物質(zhì)的量 反應(yīng)后各物質(zhì)的量 注意點(diǎn)：注意點(diǎn)： v 選擇的始態(tài)反應(yīng)進(jìn)度不為選擇的始態(tài)反應(yīng)進(jìn)度不為0 0，則以反應(yīng)進(jìn)度變化，則以反應(yīng)進(jìn)度變化 來表示來表

32、示v反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度 ：描述和表征化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的物：描述和表征化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的物理量，單位為理量，單位為molmol(0)iiiinnn 2231mol 3mol 0mol0mol 0mol 2mol( )3( )2( )NgHgNHg始態(tài) 終態(tài) 21molN21molH31molNH22313( )( )( )22NgHgNHg22molN22molH32molNH注意點(diǎn)：注意點(diǎn)： v 同一方程式中同一方程式中: :各物質(zhì)的各物質(zhì)的相等相等v 同一反應(yīng)，方程式書寫不同同一反應(yīng)，方程式書寫不同: : 不等不等3、熱化學(xué)方程式、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)系的表示化學(xué)反

33、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?；瘜W(xué)方程式，稱為熱化學(xué)方程式。 H2O(l) = H2O(g) rHm（298.15 K）= 44.0 kJmol-1 正確書寫熱化學(xué)方程式要注意：正確書寫熱化學(xué)方程式要注意：（3 3） 注明反應(yīng)溫度注明反應(yīng)溫度 （1）不同的計(jì)量方程式，標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變不同）不同的計(jì)量方程式，標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變不同 （2 2） 注明計(jì)量方程式中各物質(zhì)的聚集狀注明計(jì)量方程式中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)態(tài)(s, l, g) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，反應(yīng)的焓變隨著溫度的改變標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，反應(yīng)的焓變隨著溫度的改變而有所改變而有所改變, 但改變不大但改變不大。固態(tài)還要注明其晶型，溶液則注明其濃度。固態(tài)還要注明其晶型，溶液則注明其濃度。 aq(水溶液水溶液)，aq.(無限稀釋溶液無限稀釋溶液) H2O(l) = H2O(g) rHm（298.15 K）= 44.0 kJmol-1 七、七、 恒容熱、恒壓熱和焓恒容熱、恒壓熱和焓1. 1. 恒容熱恒容熱定義：定義：封閉系統(tǒng)中，其它功等于封閉系統(tǒng)中，其它功等于0 0（W W 0 0），），且系統(tǒng)且系統(tǒng)體積恒定不變