《工程化學(xué)》全套教學(xué)課件

第一章緒論本章學(xué)習(xí)要求本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)掌握程度相關(guān)知識(shí)化學(xué)的概念掌握化學(xué)的研究對(duì)象，了解化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史能量守恒定律、氧化理論、道爾頓原子論、阿伏加德羅定律、化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)掌握化學(xué)的學(xué)科分支，了解化學(xué)人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中的作用無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、物理量的表示方法清楚物理量的表示方法，了解國(guó)際制基本單位及定義國(guó)際單位制、基本單位、輔助單位本章主要內(nèi)容1.1化學(xué)的研究對(duì)象及其發(fā)展簡(jiǎn)史1.2

化學(xué)的學(xué)科分支及其在社會(huì)發(fā)展中的作用1.3

物理量的表示方法1.4基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)目的和學(xué)習(xí)方法§1.1化學(xué)的研究對(duì)象及其發(fā)展簡(jiǎn)史1.化學(xué)的研究對(duì)象化學(xué)是研究物質(zhì)變化的科學(xué)。世界是物質(zhì)的，物質(zhì)有實(shí)物和場(chǎng)兩種基本形態(tài)。前者具有靜止的質(zhì)量，是化學(xué)研究的對(duì)象。包括大至宏觀的天體，小至分子、原子、離子等；場(chǎng)是只有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量而沒有靜止質(zhì)量的物質(zhì)，如引力場(chǎng)、電磁場(chǎng)等。變化是運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)永恒的主題，化學(xué)變化的主要特征是在原子核不變的前提下生成了新的物質(zhì)?；瘜W(xué)是研究原子、分子層次范圍內(nèi)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量變化的科學(xué)，是物質(zhì)科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科之一，是一門中心的、實(shí)用的、創(chuàng)造性的科學(xué)。2.化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史

原始人類從用火之時(shí)開始，由野蠻進(jìn)入文明，同時(shí)也就開始了用化學(xué)方法認(rèn)識(shí)和改造天然物質(zhì)?；皓と紵褪且环N化學(xué)現(xiàn)象。掌握了火以后，人類開始熟食;逐步學(xué)會(huì)了制陶、冶銅、煉鐵；以后，又懂得了釀造、染色等等。這些由天然物質(zhì)加工改造而成的制品，成為古代文明的標(biāo)志。在這些生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，萌發(fā)了古代化學(xué)知識(shí)。在古代和中古時(shí)代，中國(guó)、希臘、印度、阿拉伯和西歐各國(guó)都興起、盛行過煉金術(shù)和煉丹術(shù)。其指導(dǎo)思想是深信物質(zhì)能轉(zhuǎn)化，試圖在煉丹爐中奪造化之功，人工合成金銀或修煉長(zhǎng)生不老之藥，有目的地將各類物質(zhì)搭配燒煉，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為此設(shè)計(jì)了研究物質(zhì)變化用的各種器皿，如升華器、蒸餾器、研缽等，也創(chuàng)造了各種實(shí)驗(yàn)方法，如研磨、混合、溶解、結(jié)晶、灼燒、熔融、升華、密封等。與此同時(shí)，進(jìn)一步分類研究了各種物質(zhì)的性質(zhì)，特別是相互反應(yīng)的性能。這些都為近代化學(xué)的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)，許多器具和方法經(jīng)過改造后仍然在今天的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中沿用。在公元8世紀(jì)時(shí)阿拉伯各國(guó)中煉金術(shù)甚至就是化學(xué)的代名詞。

15世紀(jì)以后，隨著歐洲工業(yè)革命的勝利，生產(chǎn)力得到了飛速的發(fā)展，英國(guó)科學(xué)家波義耳（RichardBoyle，1627-1691）用機(jī)械論方法研究化學(xué)，提出各種物質(zhì)的微粒都是由基本粒子的不同聚合體構(gòu)成的，通過基本粒子的重新排列組合，某種物質(zhì)完全可以衍變成任何其他物質(zhì)。在當(dāng)時(shí)的科學(xué)家中，全盤接受波義耳化學(xué)思想的只有牛頓（IsaacNewton，1642-1727）。波義耳還對(duì)燃燒現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行了探討，認(rèn)為火是由一種實(shí)實(shí)在在的、具有質(zhì)量的火微粒所構(gòu)成。恩格斯曾指出“波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)”。

1703年，德國(guó)哈雷大學(xué)的教授施塔爾（GeorgErnstStahl，1660～1734），提出了一個(gè)解釋燃燒現(xiàn)象甚至整個(gè)化學(xué)的完整、系統(tǒng)的學(xué)說。他認(rèn)為物質(zhì)燃燒是因?yàn)槠浜小叭妓亍?，例如：石頭、黃金不含燃素，所以不可能燃燒。燃燒時(shí)燃素從物體中逸走之后，此物體就不再是可燃的了。按照他的學(xué)說，一切化學(xué)變化，乃至物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、顏色、氣味的改變都可以歸結(jié)為物體釋放燃素或吸收燃素的過程。在當(dāng)時(shí)，燃素學(xué)說所不能自圓其說并受到最大責(zé)難的就是金屬煅燒后增重的事實(shí)。盡管燃素論有很多缺點(diǎn)和錯(cuò)誤概念，但它在化學(xué)發(fā)展上仍起了有益的作用，因而在一定程度促進(jìn)了化學(xué)的發(fā)展。

在18世紀(jì)中期，盡管燃素說統(tǒng)治了整個(gè)化學(xué)領(lǐng)域，然而一直有些科學(xué)家持懷疑和批判的態(tài)度。其中，對(duì)燃燒作用做了全面周密的研究，令人信服地抨擊了燃素學(xué)說的錯(cuò)誤，建立起燃燒的氧化學(xué)說的人則是杰出的法國(guó)化學(xué)大師拉瓦錫（AntoineLaurentLavoisier，1743～1794）。

拉瓦錫是一個(gè)巨富律師之子。他工作的突出特點(diǎn)是注重定量研究，善于發(fā)揮天平在化學(xué)研究中的作用。拉瓦錫在他的一系列實(shí)驗(yàn)和論述中，都自覺地遵循質(zhì)量守恒定律，并且又以嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)證明了這一定律的含義，被后人又稱為“定量化學(xué)之父”。

拉瓦錫制取了所謂的“純粹空氣”—氧氣，發(fā)現(xiàn)這種氣體不僅有助于燃燒，而且有助于呼吸。拉瓦錫的燃燒理論走向完善的關(guān)鍵一步是他通過實(shí)驗(yàn)辨明了水的組成，結(jié)束了自古以來普遍認(rèn)為水是元素的錯(cuò)誤見解。至此，統(tǒng)治了人們100多年的燃素學(xué)說被徹底摧毀了，取而代之的是以氧為核心的生機(jī)勃勃的燃燒學(xué)說。拉瓦錫是近代化學(xué)元素學(xué)說的奠定者，他使化學(xué)發(fā)生了全面的革命，從此，化學(xué)學(xué)科進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新紀(jì)元。

19世紀(jì)的化學(xué)出現(xiàn)了非常繁榮的局面。首先，1803年，道爾頓（1766～1844）提出了原子學(xué)說。道爾頓原子學(xué)說在化學(xué)的發(fā)展歷史上具有劃時(shí)代的意義，它從根本上闡明了質(zhì)量不滅定律的內(nèi)在含義，把元素學(xué)說與原子學(xué)說有機(jī)地統(tǒng)一起來。道爾頓的學(xué)說對(duì)于復(fù)雜原子的解釋是略欠考慮的，因?yàn)樗诮忉屔w?呂薩克的氣體反應(yīng)體積定律時(shí)遇到了困難。這兩者之間的矛盾引起了意大利物理學(xué)家阿伏伽德羅的深思。于是，他在物體與原子這兩種物質(zhì)層次間再引進(jìn)了一個(gè)新的觀點(diǎn)—分子。對(duì)化合物而言，分子就是道爾頓所謂的“復(fù)雜原子”，對(duì)單質(zhì)而言，是由幾個(gè)相同的原子結(jié)合而成。這樣，對(duì)蓋?呂薩克的氣體反應(yīng)體積定律就有了合理的解釋。從此化學(xué)進(jìn)入了現(xiàn)代化學(xué)時(shí)期。今天的化學(xué)己經(jīng)達(dá)到了由描述到推理，由定性到定量，由宏觀到微觀，由靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的發(fā)展過程，形成了一個(gè)完整的化學(xué)體系?；瘜W(xué)的研究對(duì)象和研究目的越來越明細(xì)，傳統(tǒng)的化學(xué)大致分為六大分支學(xué)科，即化學(xué)的二級(jí)學(xué)科，

無機(jī)化學(xué)以1870年門捷列夫（1834~1907）發(fā)現(xiàn)周期律、公布周期表為標(biāo)志。18-19世紀(jì)，隨著生產(chǎn)和科學(xué)水平的不斷提高，平均每?jī)赡臧胱笥揖陀幸粋€(gè)新元素被發(fā)現(xiàn)，到1869年已有63種元素為科學(xué)家所認(rèn)識(shí)。同時(shí)，人們對(duì)元素的化合價(jià)和原子量的確定也有了統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)?！?.2

化學(xué)的學(xué)科分支及其在社會(huì)發(fā)展中的作用1.化學(xué)的學(xué)科分支進(jìn)入20世紀(jì)以后，在無機(jī)化學(xué)方面有了更多重大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)，如工業(yè)規(guī)模合成氨，氨氧化法生產(chǎn)硝酸，并研究出工業(yè)生產(chǎn)無機(jī)酸、鹽類、肥料和無機(jī)高聚物以及其他物質(zhì)的新方法，發(fā)現(xiàn)了復(fù)合氫化物并進(jìn)行了深入的研究，制備了若干新化合物。隨著量子化學(xué)的引入，二次大戰(zhàn)對(duì)原子核能的刺激，以及大量元素有機(jī)化合物的發(fā)現(xiàn)，無機(jī)化學(xué)被推到了一個(gè)新的蓬勃發(fā)展的階段，現(xiàn)代無機(jī)化學(xué)在合成新材料、超導(dǎo)體、配合物催化劑、金屬原子簇化學(xué)、核化學(xué)、生物無機(jī)化學(xué)等領(lǐng)域正在發(fā)揮著越來越重要的作用。有機(jī)化學(xué)的結(jié)構(gòu)理論形成于19世紀(jì)下半葉。1861年德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒（F.A.Kekule）提出碳的四價(jià)概念及1874年荷蘭化學(xué)家范特霍夫（J.H.van'tHoff）和法國(guó)化學(xué)家勒貝爾（Lebel）的四面體學(xué)說，至今仍是有機(jī)化學(xué)最基本的概念之一。新興有機(jī)合成化學(xué)工業(yè)的開發(fā)，尤以染料與制藥工業(yè)最為突出。20世紀(jì)以來，有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域達(dá)到了前所未有的繁榮，世界上每年大約合成近百個(gè)新化合物，其中70％以上是有機(jī)化合物，有機(jī)化學(xué)正朝著高選擇性合成、天然復(fù)雜有機(jī)物的合成與分離、有機(jī)金屬化合物的研究開發(fā)等領(lǐng)域不斷推進(jìn)。

目前分析化學(xué)正處于第三次變革，它不再只限于測(cè)定物質(zhì)組成和含量，而要對(duì)物質(zhì)的狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、微區(qū)，薄層和表面的組成與結(jié)構(gòu)以及化學(xué)行為和生物活性等作出瞬時(shí)追蹤，無損和在線監(jiān)測(cè)等分析及過程控制，甚至要求直接觀察到原子和分子的形態(tài)與排列。

分析化學(xué)分支形成最早，隨著工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究對(duì)分析靈敏度的要求越來越高，儀器分析技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。它主要包括：吸光光度法、發(fā)射光譜法、放射分析法等現(xiàn)代化的分析技術(shù)。儀器分析法超越了經(jīng)典分析方法的局限，根據(jù)被檢測(cè)組分的某種光學(xué)的、電學(xué)的、放射線的特性，靈敏度可以達(dá)到很高的水平。如對(duì)運(yùn)動(dòng)員的興奮劑監(jiān)測(cè)，尿樣中某些藥物濃度即使低到10-13g?mL-1時(shí)，也難躲避分析化學(xué)家們的銳利眼睛。物理化學(xué)是從化學(xué)變化與物理變化的聯(lián)系入手，研究化學(xué)反應(yīng)的方向和限度、化學(xué)反應(yīng)的速率和機(jī)理以及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)間的關(guān)系等科學(xué)，它是化學(xué)學(xué)科的理論核心。在研究各類物質(zhì)的性質(zhì)和變化規(guī)律的過程中，化學(xué)逐漸發(fā)展成為若干分支學(xué)科，但在探索和處理具體課題時(shí)，這些分支學(xué)科又相互聯(lián)系、相互滲透。無機(jī)物或有機(jī)物的合成總是研究（或生產(chǎn)）的起點(diǎn)，在進(jìn)行過程中必定要靠分析化學(xué)的測(cè)定結(jié)果來指示合成工作中原料、中間體、產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)，這一切當(dāng)然都離不開物理化學(xué)的理論指導(dǎo)。

20年代以后，由于世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展、化學(xué)鍵的電子理論和量子力學(xué)的誕生、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)等技術(shù)的興起，化學(xué)研究在理論上和實(shí)驗(yàn)技術(shù)上都獲得了飛躍發(fā)展?；瘜W(xué)學(xué)科在其發(fā)展過程中與其他學(xué)科交叉結(jié)合形成了多種邊緣學(xué)科，如生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、醫(yī)藥化學(xué)、材料化學(xué)、地球化學(xué)、放射化學(xué)、激光化學(xué)、計(jì)算化學(xué)、星際化學(xué)等等?；瘜W(xué)是一門古老的學(xué)科，隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)變得愈來愈重要了。從衣、食、住、行來看，色澤鮮艷的衣服需要經(jīng)過化學(xué)處理和印染，豐富多彩的合成纖維是化學(xué)的一大貢獻(xiàn)。要裝滿糧袋子，豐富菜籃子，關(guān)鍵之一是發(fā)展化肥和農(nóng)藥的生產(chǎn)。加工制造色香味俱佳的食品，離不開各種食品添加劑，如甜味劑、防腐劑、香料、調(diào)味劑等等，它們大多是用化學(xué)合成方法或用化學(xué)分離方法從天然產(chǎn)物中提取出來的?，F(xiàn)代建筑所用的水泥、石灰、油漆、玻璃和塑料等材料都是化工產(chǎn)品。

2.化學(xué)在社會(huì)發(fā)展中的的作用用以代步的各種現(xiàn)代交通工具，不僅需要汽油、柴油作動(dòng)力，還需要各種汽油添加劑、防凍劑，以及機(jī)械部分的潤(rùn)滑劑，這些都是石油化工產(chǎn)品。此外，人們需要的藥品、洗滌劑、美容品和化妝品等日常生活必不可少的用品也都是化學(xué)制劑。油、防凍劑也都是化工產(chǎn)品。再有導(dǎo)彈的生產(chǎn)，人造衛(wèi)星的發(fā)射都需要很多具有特殊性能的化學(xué)品，如高能燃料、高能電池、光敏膠片及耐高溫、耐輻射材料的生產(chǎn)都離不開化學(xué)。原美國(guó)化學(xué)會(huì)主席R.Breslow在1997年美國(guó)化學(xué)會(huì)出版的《化學(xué)的今天和明天—一門中心的、實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué)》一書中，對(duì)化學(xué)有一段形象描述：“從早晨開始，我們?cè)谟没瘜W(xué)品建造的住宅和公寓中醒來，使用化學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)的肥皂和牙膏并穿上有合成纖維和合成染料制成的衣著，即使天然的纖維（如羊毛和棉花）也是經(jīng)化學(xué)品處理過并染色的，這樣可以改進(jìn)它們的性能。為了保護(hù)起見，我們的食品被包裝起來和冷藏起來，并且這些食品或是用肥料、除草劑和農(nóng)藥使之成長(zhǎng)；或是家畜類需用獸醫(yī)藥來防??；或是維生素類可以加到食品中或制成片劑后口服；甚至我們購(gòu)買的天然食品，諸如牛奶，也必須經(jīng)過化學(xué)檢驗(yàn)來保證純度。我們的交通工具——汽車、火車、飛機(jī)——在很大程度上是要依靠化學(xué)加工業(yè)的產(chǎn)品；晨報(bào)是印刷在經(jīng)化學(xué)方法制成的紙上，所用的油墨是由化學(xué)家們制造的；用于說明事物的照片要用化學(xué)家們制造的卷片；在我們生活中的所有金屬制品都是用礦石經(jīng)過以化學(xué)為基礎(chǔ)的冶煉轉(zhuǎn)化變成金屬或?qū)⒔饘僮兂珊辖?，化學(xué)油漆還能保護(hù)它們?；瘖y品是由化學(xué)家制造和檢驗(yàn)過的，執(zhí)法用的和國(guó)防上用的武器要依靠化學(xué)。事實(shí)上，使用的產(chǎn)品中很難找出由哪一種不是依靠化學(xué)和在化學(xué)家們的幫助下制造出來的。”

因此，化學(xué)已滲透到了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，它是一門重要的基礎(chǔ)科學(xué)，也是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的應(yīng)用科學(xué)，是現(xiàn)代科學(xué)的一個(gè)重要分支?；瘜W(xué)教育的普及是社會(huì)發(fā)展的需要，是提高公民文化素質(zhì)的需要。未來化學(xué)在人類生存、生存質(zhì)量和安全方面將以新的思路、觀念和方式發(fā)揮核心科學(xué)的作用?；瘜W(xué)學(xué)科已走出純化學(xué)，進(jìn)入大科學(xué)，與此同時(shí)大科學(xué)也正召喚著化學(xué)。從生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)乃至當(dāng)今的信息科學(xué)都對(duì)化學(xué)提出了諸多挑戰(zhàn)，要求化學(xué)有新的發(fā)展，去解決現(xiàn)今面臨的諸如復(fù)雜體系、極端條件、微觀和非平衡態(tài)等等的新問題。3.未來化學(xué)展望現(xiàn)在及今后的一段時(shí)期，化學(xué)發(fā)展的主要方向可以歸納為三個(gè)方面：2．化學(xué)與生物學(xué)相互滲透進(jìn)入一個(gè)高潮階段，光合作用、酶的化學(xué)模擬及生物膜的模擬將有重大進(jìn)展，人工合成新的生命成為可能。1．更加深入地研究化學(xué)反應(yīng)理論，經(jīng)過電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算，設(shè)計(jì)出具有指定結(jié)構(gòu)和性能的化合物，如催化劑、高分子等復(fù)雜材料，達(dá)到人們向往已久的分子工程水平。3．太陽能的化學(xué)利用以及一些新概念、新技術(shù)的采用，有可能使催化過程和化工分離出現(xiàn)一些革命性的突破，這些突破將會(huì)改變?nèi)藗兊纳罘绞讲⒔o人們帶來幸福。

物理量簡(jiǎn)稱為量，例如：時(shí)間、長(zhǎng)度、體積、溫度等。相互之間存在確定關(guān)系的一組物理量稱為一種量制。在函數(shù)關(guān)系上彼此獨(dú)立的物理量稱為量制的基本量，由基本量的函數(shù)定義的量稱為導(dǎo)出量。實(shí)際使用的有多種量制，如國(guó)際單位制、工程量制、英制等。國(guó)際單位制是1960年第十一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過的一種單位制，是世界上最先進(jìn)、科學(xué)和實(shí)用的單位制，其國(guó)際代號(hào)為SI。國(guó)際單位制由7個(gè)基本單位、2個(gè)輔助單位和10個(gè)具有專門名稱的導(dǎo)出單位所組成。7個(gè)基本單位如表所示，單位間彼此獨(dú)立，并有嚴(yán)格的定義?！?.3物理量的表示方法物理量名稱國(guó)際符號(hào)定義長(zhǎng)度米m光在真空中1/299792458s時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)過路徑的長(zhǎng)度質(zhì)量千克kg等于保存在巴黎國(guó)際計(jì)量局的鉑銥合金的千克原器的質(zhì)量時(shí)間秒s銫-133原子的基態(tài)兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)輻射的9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間電流強(qiáng)度安[培]A真空中，使兩根相距l(xiāng)m極細(xì)且無限長(zhǎng)的圓直導(dǎo)線間產(chǎn)生在每米長(zhǎng)度上為2×l0-7牛頓力時(shí)，所對(duì)應(yīng)的每根導(dǎo)線中通過的等量恒定電流熱力學(xué)溫度開[爾文]K水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.15光強(qiáng)度坎[德拉]cd一光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，該光源發(fā)出頻率為540×1012Hz的單色輻射，且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1/683W/sr物質(zhì)的量摩[爾]mol一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的結(jié)構(gòu)粒子數(shù)與0.0l2kg碳-12的原子數(shù)目相等；在使用摩爾時(shí)，結(jié)構(gòu)粒子應(yīng)予指明，可以是原子、分子、離子、電子或是這些粒子的特定組合體

化學(xué)研究類：研發(fā)實(shí)驗(yàn)室化學(xué)生產(chǎn)類：投放生產(chǎn)化工廠非化學(xué)研究，非化學(xué)生產(chǎn)類（信息技術(shù)，能源利用，生物技術(shù)，交通運(yùn)輸）§1.4

基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)目的和學(xué)習(xí)方法1.基礎(chǔ)化學(xué)的教學(xué)目的

《基礎(chǔ)化學(xué)》是為上述第三大類學(xué)生設(shè)計(jì)和編寫的，以化學(xué)原理為經(jīng)線，以化學(xué)在材料、信息、能源、環(huán)境、生命諸領(lǐng)域中的應(yīng)用為緯線編織而成。課程性質(zhì)基礎(chǔ)課程，對(duì)化學(xué)作一整體的闡述和討論，“化學(xué)導(dǎo)論”

課程特點(diǎn)：1）簡(jiǎn)明、概括地反映化學(xué)學(xué)科的一般原理、基本規(guī)律和研究方法2）用化學(xué)的觀點(diǎn)分析、認(rèn)識(shí)工程技術(shù)中的化學(xué)問題，起化學(xué)與工程技術(shù)間的橋梁作用。

2.基礎(chǔ)化學(xué)的課程特點(diǎn)2）了解化學(xué)在工程技術(shù)上的應(yīng)用，能運(yùn)用化學(xué)的觀點(diǎn)來理解相關(guān)學(xué)科中涉及化學(xué)的有關(guān)問題1）了解近代化學(xué)的基本理論，掌握必要的化學(xué)基本知識(shí)和基本技能課程的任務(wù)

：（1）理論與實(shí)踐相結(jié)合

（2）經(jīng)線與緯線相結(jié)合（3）精講與介紹相結(jié)合（4）不斷拓展不斷更新

3.基礎(chǔ)化學(xué)的學(xué)習(xí)方法TheEnd1.物質(zhì)的層次§1.4一些基本概念世界由物質(zhì)組成，物質(zhì)是客觀存在的?？陀^存在的物質(zhì)在永恒運(yùn)動(dòng)著。人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)，就是認(rèn)識(shí)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。物質(zhì)就共大小而言，大致可分為微觀、宏觀和宇觀三個(gè)層次。客觀世界中，任何物質(zhì)總是和它周圍的其他物質(zhì)相聯(lián)系的。為研究的方便，將被研究對(duì)象就稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)以外與之密切相關(guān)的物質(zhì)或空間，則稱為環(huán)境。系統(tǒng)：研究對(duì)象環(huán)境：除系統(tǒng)之外2.系統(tǒng)和環(huán)境(1)系統(tǒng)和環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境之間有無能量交換與物質(zhì)交換，將系統(tǒng)分為三類：敞開系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有物質(zhì)交換，只有能量交換。隔離系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間既沒有物質(zhì)交換，也沒有能量交換，又稱孤立系統(tǒng)。敞開系統(tǒng)很常見，但比較復(fù)雜；隔離系統(tǒng)不存在；封閉系統(tǒng)是化學(xué)熱力學(xué)中最常見的系統(tǒng)，也是本冊(cè)書所研究的系統(tǒng)。研究系統(tǒng)就要涉及系統(tǒng)的狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)。

狀態(tài)：系統(tǒng)一切性質(zhì)的總和，系統(tǒng)物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。對(duì)于有確定組成和聚集狀態(tài)的系統(tǒng)，其狀態(tài)是由溫度T、壓力p、體積V、熱力學(xué)能U等宏觀物理性質(zhì)來確定，這些宏觀物理量為系統(tǒng)本身的性質(zhì)。系統(tǒng)的狀態(tài)一定，系統(tǒng)的性質(zhì)也就確定了，系統(tǒng)的性質(zhì)發(fā)生改變，狀態(tài)也要改變。描述系統(tǒng)狀態(tài)的各種性質(zhì)稱為狀態(tài)的函數(shù)，如P、T、V等。(2)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)pVTCp…U總和性質(zhì)描述了狀態(tài)使成為確定狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)：（1）單值函數(shù)（2）各狀態(tài)函數(shù)之間有一定得聯(lián)系（3）異途同歸，值變相等；周而復(fù)始，數(shù)值還原對(duì)于非隔離系統(tǒng)，狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，往往伴隨著系統(tǒng)與環(huán)境之間的能量交換，熱力學(xué)中將其分為熱和功兩種形式。（1）熱（heat）

系統(tǒng)與環(huán)境之間因溫度不同而引起的能量交換，稱為熱，用符號(hào)Q

表示,單位J或kJ

。Q的取號(hào)：系統(tǒng)吸熱，Q>0系統(tǒng)放熱，Q<0Q與變化途徑有關(guān)，是途徑函數(shù)，不是狀態(tài)函數(shù)。(3)熱和功功（work）系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱之外，其它形式所交換的能量統(tǒng)稱為功。用符號(hào)W表示，單位J或kJ。系統(tǒng)得到環(huán)境做的功，W>0，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功，W<0。3.聚集態(tài)和相

(1)聚集態(tài)

物質(zhì)在一定的溫度和壓力條件下所處的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)叫聚集態(tài)，構(gòu)成的體系稱為聚集體。物質(zhì)常見的聚集狀態(tài)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)三種，通稱物質(zhì)的三態(tài)。聯(lián)系p、V、T

之間關(guān)系的方程稱為狀態(tài)方程本章中主要討論氣體的狀態(tài)方程氣體的討論理想氣體實(shí)際氣體物質(zhì)的聚集狀態(tài)液體固體氣體V受

T、p的影響很大V受T、p

的影響較?。ㄓ址Q凝聚態(tài)）相的定義:系統(tǒng)內(nèi)性質(zhì)完全相同的均勻部分稱為相。不同的均勻部分屬于不同的相。相與相之間，有界面隔開，原則上可用機(jī)械的方法使其分開。

(2)相例如：某種固體鹽與其飽和水溶液及水蒸氣共存，系統(tǒng)共有氣、液、固三相。系統(tǒng)中的同一種物質(zhì)在不同相之間的轉(zhuǎn)變稱為相變。

相變前的始態(tài)可為熱力學(xué)的平衡態(tài)，或亞穩(wěn)態(tài)，由于某些條件變化，或亞穩(wěn)態(tài)失穩(wěn)，發(fā)生相變，達(dá)到末態(tài)——新的平衡態(tài)。幾種相態(tài)間的互相轉(zhuǎn)化關(guān)系如下:氣相升華(sub)凝華凝固熔化(fus)固相固相晶型轉(zhuǎn)變(trs)凝結(jié)蒸發(fā)(vap)液相將任一化學(xué)方程式

并表示成（1）

化學(xué)計(jì)量數(shù)寫作反應(yīng)物A，B的化學(xué)計(jì)量數(shù)為負(fù)，產(chǎn)物Y，Z的化學(xué)計(jì)量數(shù)為正。反應(yīng)物或產(chǎn)物化學(xué)計(jì)量數(shù)4.質(zhì)量守恒和能量變化化學(xué)反應(yīng)、方程式寫法不同，則同一物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)不同。例如：所有化學(xué)反應(yīng)具有如下兩個(gè)特征：(1)質(zhì)量守恒化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中物質(zhì)的總質(zhì)量不會(huì)改變，即化學(xué)反應(yīng)前后有關(guān)元素的種類和原于數(shù)目維持不變。(2)伴隨有能量變化化學(xué)變化是反應(yīng)物化學(xué)鍵被破壞和生成物化學(xué)鍵形成的過程，而破壞化學(xué)鍵要吸收能量，形成新的化學(xué)鍵要放出能量，因此伴隨化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，系統(tǒng)或需吸收能量，或要釋放能量。（2）

質(zhì)量守恒和能量變化NA=6.02×1023mol-1n=m/M5.物質(zhì)的量6.

反應(yīng)進(jìn)度(extentofreaction)說明：（1）同一反應(yīng)，物質(zhì)B的ΔnB一定，因化學(xué)反應(yīng)方程式的寫法不同，νB不同，故反應(yīng)進(jìn)度ξ不同。所以應(yīng)用反應(yīng)進(jìn)度時(shí)必須指明化學(xué)反應(yīng)方程式。積分后

對(duì)于反應(yīng)，反應(yīng)進(jìn)度的定義式為（2）對(duì)于一確定的反應(yīng)，ξ與選用哪種物質(zhì)表示無關(guān)2.大學(xué)化學(xué)的教學(xué)目的和內(nèi)容（1）多彩的物質(zhì)世界，性能各異的材料，包括支配、管理、使用材料的人類自己。其組成無論多么復(fù)雜，它們都是由原子組成的。（2）原子在空間范圍和時(shí)間進(jìn)程中運(yùn)動(dòng)著，相互作用著，并排列組合形成分子等結(jié)合態(tài)單元。這種排列組合和相互作用都來自于與光子有關(guān)的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。（3）材料、生物體中化學(xué)單元的組成結(jié)構(gòu)與其功能緊密相關(guān)，它們?cè)诓煌臈l件下可以發(fā)生不同的化學(xué)變化，化學(xué)變化時(shí)能量與質(zhì)量緊密聯(lián)系，不可分割，能量是物質(zhì)存在的又一種表現(xiàn)形式。脹觀：宇觀：十萬光年宏觀：經(jīng)典力學(xué)介觀：分子、原子微觀：電子、光子量子力學(xué)

其實(shí)，物質(zhì)層次大小兩端是無限可分的，每個(gè)層次又可分成無數(shù)個(gè)亞層次；而人對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)在深度和廣度上是可無限發(fā)展的。一句話，人類對(duì)物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過程是水可窮盡的?？陀^存在的物質(zhì)是能夠被逐步認(rèn)識(shí)的。第2章化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律本章學(xué)習(xí)要求本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)掌握程度相關(guān)知識(shí)理想氣體掌握理想氣體狀態(tài)方程、混合物組成的表示方法及理想氣體分壓定律理想氣體狀態(tài)方程、混合物組成的表示方法、道爾頓分壓定律化學(xué)反應(yīng)中的能量變化理解系統(tǒng)、環(huán)境、熱、功、熱力學(xué)能、焓變、熵變、吉布斯函數(shù)變的基本含義；掌握蓋斯定律及化學(xué)反應(yīng)熱的有關(guān)計(jì)算。熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)基本概念、蓋斯定律、焓、熱化學(xué)方程式化學(xué)反應(yīng)的方向理解自發(fā)過程的特點(diǎn)；掌握標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變和標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變的計(jì)算方法；并且能夠根據(jù)吉布斯函數(shù)變判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。自發(fā)過程、熵、吉布斯函數(shù)、吉布斯-亥姆霍茲公式化學(xué)平衡了解化學(xué)平衡的概念，理解標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的含義；掌握濃度、壓力及溫度等因素對(duì)化學(xué)平衡的影響；掌握有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算?；瘜W(xué)反應(yīng)的限度、標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)、勒?夏特列原理化學(xué)反應(yīng)速率理解化學(xué)反應(yīng)速率的概念；掌握濃度、溫度及催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響及有關(guān)計(jì)算?；瘜W(xué)反應(yīng)速率、濃度、溫度等對(duì)反應(yīng)速率的影響本章主要內(nèi)容

§2.2化學(xué)反應(yīng)中的能量變化§2.1氣體§2.4化學(xué)反應(yīng)的限度§2.5化學(xué)反應(yīng)速率§2.3化學(xué)反應(yīng)的方向聯(lián)系p、V、T

之間關(guān)系的方程稱為狀態(tài)方程本章中主要討論氣體的狀態(tài)方程氣體的討論理想氣體實(shí)際氣體物質(zhì)的聚集狀態(tài)液體固體氣體V受

T、p的影響很大V受T、p

的影響較小（又稱凝聚態(tài)）§2.1

氣體

理想氣體是指氣體分子為沒有體積的質(zhì)點(diǎn)，分子之間沒有相互作用力，分子之間的碰撞及分子與容器器壁間的碰撞沒有能量損失的氣體。

實(shí)際上，理想氣體是不存在的。研究結(jié)果表明，氣體在高溫、低壓條件下，可近似看作是理想氣體。

（低壓、高溫氣體）理想氣體§1.1

理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程

pV=nRT單位：

pPa；

V

m3；

T

K；

n

mol

；

R

摩爾氣體常數(shù)

8.314472Jmol-1K-1

理想氣體狀態(tài)方程也可表示為：

pVm=RTpV=(m/M)RT§1.2混合物組成的表示方法摩爾分?jǐn)?shù)

x

或

y

物質(zhì)

B的物質(zhì)的量與混合物總的物質(zhì)的量的比。xB(或yB)

def

nB/n總

(1.2.1)

（量綱為

1

）

顯然:xB

=1,yB

=1本書中氣體混合物的摩爾分?jǐn)?shù)一般用y

表示，液體混合物的摩爾分?jǐn)?shù)一般用x

表示。

(2)質(zhì)量分?jǐn)?shù)wB

B的質(zhì)量與混合物的總質(zhì)量之比。其單位為

1，wB

=1(3)摩爾濃度cB

溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶液體積之比（量綱為1）

cB

=1?(4)摩爾濃度bB

溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶劑A的質(zhì)量之比§1.3

氣體分壓定律實(shí)際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到的是氣體混合物。通常，把組成混合氣體的每一種氣體稱為混合氣體的組分氣體?；旌蠚怏w中各組分氣體的含量可以用其分壓來表示?；旌侠硐霘怏w：式中：

pB

—?dú)怏wB的分壓；

p

—混合氣體的總壓。pB

def

yB

p

(1.2.7)理想氣體混合物中某一組分B的分壓pB

等于組分B與混合氣體具有相同的T、V時(shí)產(chǎn)生的壓力。即氣體對(duì)總壓的貢獻(xiàn)

理想氣體混合物的總壓等于各組分分壓的總和。

道爾頓定律式(1.2.9)對(duì)低壓下真實(shí)氣體混合物適用。在高壓下，分子間的相互作用不可忽視，且混合物不同分子間的作用與純氣體相同分子間的作用有差別，所以某氣體B的分壓不再等于它單獨(dú)存在時(shí)的壓力，所以分壓定律不再適用.§2.2化學(xué)反應(yīng)中的能量變化化學(xué)變化過程都伴隨著能量的變化，研究物質(zhì)變化過程中各種形式能量相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)稱為熱力學(xué)。熱力學(xué)建立在著名的熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律和熱力學(xué)第三定律基礎(chǔ)上，適用于大量分子組成的宏觀系統(tǒng)。將熱力學(xué)原理應(yīng)用于化學(xué)變化過程，就形成了化學(xué)熱力學(xué)?；瘜W(xué)熱力學(xué)的主要內(nèi)容包括：計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱；判斷化學(xué)變化的方向和限度；有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算。本章將初步討論化學(xué)熱力學(xué)的基本內(nèi)容。客觀世界中，任何物質(zhì)總是和它周圍的其他物質(zhì)相聯(lián)系的。為研究的方便，將被研究對(duì)象就稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)以外與之密切相關(guān)的物質(zhì)或空間，則稱為環(huán)境。系統(tǒng)：研究對(duì)象環(huán)境：除系統(tǒng)之外1.基本概念(1)系統(tǒng)和環(huán)境環(huán)境系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境之間有無能量交換與物質(zhì)交換，將系統(tǒng)分為三類：敞開系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有物質(zhì)交換，只有能量交換。隔離系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間既沒有物質(zhì)交換，也沒有能量交換，又稱孤立系統(tǒng)。敞開系統(tǒng)很常見，但比較復(fù)雜；隔離系統(tǒng)不存在；封閉系統(tǒng)是化學(xué)熱力學(xué)中最常見的系統(tǒng)，也是本冊(cè)書所研究的系統(tǒng)。研究系統(tǒng)就要涉及系統(tǒng)的狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)。

狀態(tài)：系統(tǒng)一切性質(zhì)的總和，系統(tǒng)物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。對(duì)于有確定組成和聚集狀態(tài)的系統(tǒng)，其狀態(tài)是由溫度T、壓力p、體積V、熱力學(xué)能U等宏觀物理性質(zhì)來確定，這些宏觀物理量為系統(tǒng)本身的性質(zhì)。系統(tǒng)的狀態(tài)一定，系統(tǒng)的性質(zhì)也就確定了，系統(tǒng)的性質(zhì)發(fā)生改變，狀態(tài)也要改變。描述系統(tǒng)狀態(tài)的各種性質(zhì)稱為狀態(tài)的函數(shù)，如P、T、V等。(2)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)pVTCp…U總和性質(zhì)描述了狀態(tài)使成為確定狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)：（1）單值函數(shù)（2）各狀態(tài)函數(shù)之間有一定得聯(lián)系（3）異途同歸，值變相等；周而復(fù)始，數(shù)值還原對(duì)于非隔離系統(tǒng)，狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，往往伴隨著系統(tǒng)與環(huán)境之間的能量交換，熱力學(xué)中將其分為熱和功兩種形式。熱（heat）

系統(tǒng)與環(huán)境之間因溫度不同而引起的能量交換，稱為熱，用符號(hào)Q

表示,單位J或kJ

。Q的取號(hào)：系統(tǒng)吸熱，Q>0系統(tǒng)放熱，Q<0Q與變化途徑有關(guān)，是途徑函數(shù)，不是狀態(tài)函數(shù)。(3)熱和功功（work）系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱之外，其它形式所交換的能量統(tǒng)稱為功。用符號(hào)W表示，單位J或kJ。系統(tǒng)得到環(huán)境做的功，W>0，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功，W<0。

(4)熱力學(xué)能任何物質(zhì)都具有能量，系統(tǒng)內(nèi)所有微觀粒子全部能量的總和稱為熱力學(xué)能，又稱內(nèi)能。用U來表示，單位是J或kJ。熱力學(xué)能包括組成系統(tǒng)的各種粒子的動(dòng)能和粒子間相互作用的勢(shì)能等。絕對(duì)值無法測(cè)定，可通過熱力學(xué)第一定律來確定系統(tǒng)熱力學(xué)能的改變量。2.熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律的本質(zhì)即是能量守恒定律自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量不會(huì)自生自滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變。例如一封閉系統(tǒng)從始態(tài)變到終態(tài)，在變化過程中從環(huán)境吸熱Q，同時(shí)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功W，則系統(tǒng)的熱力學(xué)能改變量為：如系統(tǒng)從環(huán)境吸熱100J，而對(duì)環(huán)境做功30J，則系統(tǒng)熱力學(xué)能的改變量為：這個(gè)變化中，環(huán)境放熱100J，接受系統(tǒng)做功30J，因此環(huán)境熱力學(xué)能的改變量為：系統(tǒng)與環(huán)境的熱力學(xué)能的改變量之和為：對(duì)于孤立系統(tǒng)，任何過程Q=0、W=0、△U=0，這是熱力學(xué)第一定律的一個(gè)推論。3.化學(xué)反應(yīng)熱和焓變物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)，常常伴有熱量的放出或吸收。化學(xué)熱力學(xué)中，把反應(yīng)過程中只做體積功，反應(yīng)物與生成物的溫度相同時(shí)，系統(tǒng)吸收或放出的熱量稱為化學(xué)反應(yīng)熱，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的條件不同，反應(yīng)熱分為：定容反應(yīng)熱與定壓反應(yīng)熱。1.定容反應(yīng)熱（QV）定義：系統(tǒng)在定容且非體積功為零的過程中與環(huán)境交換的熱，用QV表示。該式表明，在只做體積功的條件下，定容反應(yīng)熱等于系統(tǒng)熱力學(xué)能的改變量。2.定壓反應(yīng)熱（Qp）定義：系統(tǒng)在定壓且非體積功為零的過程中與環(huán)境交換的熱，用QV表示。該式表明，在只做體積功的條件下，定壓反應(yīng)熱等于系統(tǒng)焓的改變量。

Qp=△U+p△V=（U2-U1）＋p（V2-V1）

=（U2+pV2）-（U1+pV1）定義：并將H稱之為焓意義：(1)一公共的參考狀態(tài)(2)建立基礎(chǔ)熱數(shù)據(jù)的嚴(yán)格基準(zhǔn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定：氣體：在標(biāo)準(zhǔn)壓力Pθ下表現(xiàn)出理想氣體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)。液、固：標(biāo)準(zhǔn)壓力Pθ下的純液體或純固體狀態(tài)。1.Pθ=100KPa2.對(duì)溫度不作規(guī)定,一般選25℃4.熱化學(xué)方程式(1)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的意義是“在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，系統(tǒng)中發(fā)生了1mol反應(yīng)而引起的焓變”，下標(biāo)r代表反應(yīng)（reaction），下標(biāo)m代表mol，上標(biāo)Θ表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。(2)熱化學(xué)方程式指表示化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)熱關(guān)系的方程式。在書寫熱化學(xué)方程式時(shí)要注意：

a.要注明系統(tǒng)中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，一般用s、l、g表示固、液、氣態(tài)。固態(tài)物質(zhì)若有不同晶型，也要注明，如C（石墨）、C（金剛石）等。

2H2(g)

+

O2(g)

→

2H2O(g)

-

483.64kJ?mol-1

H2(g)

+

1/2O2(g)

→

H2O(g)

-

241.82kJ?mol-1

d.同一反應(yīng)，方程式寫法不同時(shí)，其反應(yīng)熱不同。如：c.要注明系統(tǒng)中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)，一般用s、l、g表示固、液、氣態(tài)。固態(tài)物質(zhì)若有不同晶型，也要注明，如C（石墨）、C（金剛石）等。b.要注明溫度和壓力。若溫度和壓力分別是298K和pΘ，則可以不注明。（1）

蓋斯定律在定壓或定容條件下，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)無論一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱相等。蓋斯定律的建立，使熱化學(xué)方程式可以像普通代數(shù)方程式一樣進(jìn)行計(jì)算，還可以從已知的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，計(jì)算出難以實(shí)驗(yàn)測(cè)定的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)。5.反應(yīng)熱的計(jì)算例如，石墨C與O2反應(yīng)生成CO氣體的反應(yīng)熱難以直接測(cè)量，可以設(shè)計(jì)一個(gè)如下圖所示的循環(huán)：途徑2,反應(yīng)c

CO2(g)T,VCO(g)+0.5O2(g)T,VC（石墨）+O2(g)T,V途徑1,反應(yīng)aQV,a=Ua途徑1反應(yīng)bQV,b=UbQV,c=Uc由蓋斯定律可得△UC＝△Ua+△Ub，故可計(jì)算出△Ua。標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓

在一定溫度下,由各自處在純態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)壓力下的反應(yīng)物，生成同樣溫度下各自處在純態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)壓力下的產(chǎn)物，這一過程的摩爾反應(yīng)焓公式：（2）

標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與化學(xué)反應(yīng)熱符號(hào):DfHm(B,T)

在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，反應(yīng)溫度時(shí)，由元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1摩爾物質(zhì)B的焓變，稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。單位：J·mol-1或kJ·mol-1幾點(diǎn)說明：1）沒有規(guī)定溫度，一般298.15K時(shí)的數(shù)據(jù)有表可查。2）所謂“元素最穩(wěn)定的單質(zhì)”，為元素的最穩(wěn)定態(tài)。碳指C(石墨)；硫指S(正交)；磷，過去指白磷，近年有些文獻(xiàn)指紅磷；溴指Br2(l)；汞指Hg(l)；稀有氣體指單原子氣體；氫、氟、氧、氮等指雙原子氣體。3）生成焓為相對(duì)值；4）元素最穩(wěn)定的單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓等于零。所以:因?yàn)?aA+bB

(各自處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）

yY+zZ（各自處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)）可構(gòu)成以上兩者的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的穩(wěn)定單質(zhì)H1H2例2.1由附錄1的數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)CO（g）+H2O（g）=CO2

（g）+H2（g）在298K，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)的反應(yīng)熱。

=[（-393.51）+0]-[（-110.53）+（-241.82）=-41.16kJ·mol-1

自然界中發(fā)生的一切變化，在一定條件下，都是朝著一定方向進(jìn)行的。一定條件下，不需環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功就能進(jìn)行的過程為自發(fā)過程；在環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功的條件下進(jìn)行的過程為非自發(fā)過程?！?.3

化學(xué)反應(yīng)的方向(1)

熱由高溫物體傳給低溫物體。若T1>T2，AB接觸后，熱量自動(dòng)由A流向B。最后兩者溫度相等。ABT1>T22.3.1.自發(fā)過程（2）高壓氣體向低壓氣體的擴(kuò)散。若p1>p2

，打開活塞后，A球中氣體自動(dòng)擴(kuò)散到B球。Ap1p2BABc1

>c2（3）溶質(zhì)自高濃度向低濃度的擴(kuò)散：若A、B中盛有種類相同，溫度相同，但濃度不同的溶液。若c1

>c2

，當(dāng)用虹吸管連通后，溶質(zhì)會(huì)自動(dòng)由濃度大的容器A

擴(kuò)散到濃度低的容器B，直到兩者濃度相同為止。（4）鋅與硫酸銅溶液的化學(xué)反應(yīng)：將鋅粒放在硫酸銅溶液中，Zn可自動(dòng)將Cu2+還原為金屬銅，相反的過程，即將Cu放入硫酸鋅，卻不能自動(dòng)將Zn2+還原為鋅。從以上熱傳導(dǎo)、擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)的四個(gè)例子可見，在自然條件下，從某一狀態(tài)到另一種狀態(tài)的變化能否自發(fā)進(jìn)行是有方向的。自發(fā)過程的特點(diǎn)例如：用冷凍機(jī)就可以將熱由低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體；用壓縮機(jī)就可將氣體由低壓容器抽出，壓入高壓容器；將濃度不同的溶液設(shè)計(jì)成濃差電池，用直流電就可將溶質(zhì)由低濃度溶液轉(zhuǎn)移到高濃度溶液。（1）自發(fā)過程具有方向性（2）自發(fā)過程有一定的限度（3）進(jìn)行自發(fā)過程的系統(tǒng)具有做功的能力2.3.2焓變與反應(yīng)的自發(fā)性“混亂度”是有序性、規(guī)整度的反義詞，它是指組成物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在體系內(nèi)排列和運(yùn)動(dòng)的無序程度?！办亍笔侨藗兌x的描述系統(tǒng)混亂度的熱力學(xué)參數(shù)，用符號(hào)S表示。系統(tǒng)的混亂度↑，熵值S↑。（1）混亂度與熵溫度↑，分子的運(yùn)動(dòng)速度↑,分子間距↑，固態(tài)→液態(tài)→氣態(tài)，分子的無序度↑，S也連續(xù)增大。(1)同一物質(zhì)聚集狀態(tài)不同，S不同，S氣>S液>S固，T↑,S↑

(2)不同物質(zhì)，S不同；聚集狀態(tài)相同的不同物種，組成分子的原子個(gè)數(shù)↑,S↑。S(NaCl)<S(Na2CO3)

2.3.3熵變與反應(yīng)的自發(fā)性熵與熱力學(xué)能、焓一樣，是體系的廣度性質(zhì)，也是一種狀態(tài)函數(shù)，熵S的絕對(duì)值目前也還無法求得，但在某一變化過程中體系的熵變△S只與體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與其所經(jīng)歷的途徑無關(guān)。在孤立體系中，系統(tǒng)與環(huán)境沒有功和熱的交換，系統(tǒng)總是自發(fā)地向混亂度增大的方向變化，即變化總是向熵增加的方向進(jìn)行。孤立體系達(dá)到平衡時(shí)，體系的熵達(dá)到最大值。因此孤立體系的熵值永不減少，這就是熱力學(xué)第二定律?！鱮S孤>0，自發(fā)；△rS孤=0，平衡；△rS孤<0，非自發(fā)（2）化學(xué)反應(yīng)熵變的計(jì)算克勞修斯：熱從低溫物體傳給高溫物體而不產(chǎn)生其它變化是不可能的。開爾文：從一個(gè)熱源吸熱，使之完全轉(zhuǎn)化為功，而不產(chǎn)生其它變化是不可能的。反映了傳熱過程的不可逆性說明了功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬倪^程的不可逆性后來被奧斯特瓦德(Ostward)表述為：“第二類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的”。第二類永動(dòng)機(jī)開爾文說法表明：“第二類永動(dòng)機(jī)”是不可能的。歷史上人們?cè)?jīng)幻想制造出一種從單一熱源吸熱而不斷做功的機(jī)器,即所謂“第二類永動(dòng)機(jī)”(例:利用海水的熱量而自動(dòng)行駛的輪船)。恒溫恒壓下的化學(xué)變化，通常是在非孤立系統(tǒng)中進(jìn)行的，因而熵變的計(jì)算很困難。能斯特?zé)岫ɡ淼陌l(fā)現(xiàn)及熱力學(xué)第三定律的提出，物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵的確立，使化學(xué)變化熵變的計(jì)算變得簡(jiǎn)單了。熱力學(xué)第三定律：0K時(shí)純物質(zhì)完美晶體的熵等于零。標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵規(guī)定在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，1mol物質(zhì)的熵為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵。符號(hào)為，J·mol-1·K-1

標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵（標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變）

一定溫度T下，反應(yīng)物與產(chǎn)物均為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下純物質(zhì)時(shí)的摩爾反應(yīng)熵。它等于同樣溫度下，參加反應(yīng)的各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵與其化學(xué)計(jì)量數(shù)的積之和。用公式表示即是：例2.2

計(jì)算反應(yīng)：2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）在298K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)熵變，并判斷該反應(yīng)是混亂度增加還是減小。2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）解：由附錄查得：210.65205.03240.0

298=2（NO2）-[2（NO）+（O2）] =2×240.0-（2×210.65+205.03）

=-146.3（J?mol－1?K－1），表示該反應(yīng)混亂度減小多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是在恒溫恒容或恒溫恒壓，非體積功等于零的條件下進(jìn)行的。在這兩種條件下，有必要引入新的熱力學(xué)函數(shù)，利用系統(tǒng)自身狀態(tài)函數(shù)的變化，來判斷自發(fā)變化的方向和限度。熱力學(xué)第一定律導(dǎo)出了熱力學(xué)能這個(gè)狀態(tài)函數(shù)，為了處理熱化學(xué)中的問題，又定義了焓。熱力學(xué)第二定律導(dǎo)出了熵這個(gè)狀態(tài)函數(shù)，但用熵作為判據(jù)時(shí)，系統(tǒng)必須是隔離系統(tǒng)體系，也就是說必須同時(shí)考慮體系和環(huán)境的熵變，這很不方便。2.3.3吉布斯函數(shù)變與反應(yīng)的自發(fā)性1876年美國(guó)物理化學(xué)家吉布斯（J.W.Gibbs）提出一個(gè)綜合體系的焓（H）、熵（S）和溫度（T）三者關(guān)系的狀態(tài)函數(shù)，稱為吉布斯自由能，用GT表示，用它來判斷在恒溫、恒壓條件下過程的自發(fā)性。定義：為吉布斯函數(shù)?！鱃<0自發(fā)過程△G=0平衡狀態(tài)△G>0非自發(fā)過程，其逆過程自發(fā)進(jìn)行從熱力學(xué)可以導(dǎo)出，在任何封閉體系中，在恒溫、恒壓和只做體積功的條件下，反應(yīng)總是向吉布斯自由能減少的方向進(jìn)行。定義：在一定溫度、標(biāo)準(zhǔn)壓力pΘ下，由元素最穩(wěn)定單質(zhì)生成lmol物質(zhì)B時(shí)吉布斯函數(shù)的變化，為該物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)，用符號(hào)表示，其單位是kJ?mol-1。標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)的符號(hào)為。顯然，元素最穩(wěn)定單質(zhì)的。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)的公式為：即是說，一定溫度下化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)吉布斯函數(shù)為同溫度下，反應(yīng)前后各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)與其化學(xué)計(jì)量系數(shù)的乘積之和。吉布斯

出生并受教于康乃狄克州新哈芬，在那里度過了大半生。因工程中齒輪嚙合方面的論文獲得第二博士學(xué)位。后來在耶魯大學(xué)任助教，教了兩年拉丁語和數(shù)學(xué)。從1866年至1869年在海得堡、柏林和巴黎研究數(shù)學(xué)和物理。后返回耶魯，并從1871年至1903年逝世一直任數(shù)學(xué)物理學(xué)教授。他在熱力學(xué)方面的工作，特別是他著名的論文“非均相物質(zhì)的平衡”導(dǎo)致物理化學(xué)的一個(gè)新分支得以發(fā)展。吉氏揭示了矢量分析的實(shí)質(zhì)，研究了理論光學(xué)，并奠定了統(tǒng)計(jì)力學(xué)的基礎(chǔ)。自由能函數(shù)H-TS現(xiàn)稱為吉布斯自由能，并以他的姓的第一個(gè)字母表示，記為G。[科學(xué)家簡(jiǎn)介]

2.4.1化學(xué)平衡和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)§2.4

化學(xué)平衡和反應(yīng)速率（1）化學(xué)平衡在一定條件下，既可以向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。

可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度后，正、逆反應(yīng)速率相等，系統(tǒng)中反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時(shí)間而改變，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡

如果反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和產(chǎn)物的相對(duì)濃度（c/cθ）之間的關(guān)系為：（2）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)在封閉系統(tǒng)中，任一可逆的化學(xué)反應(yīng)

aA+bB=gG+hH

如果反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物和產(chǎn)物的相對(duì)濃度（c/cθ）之間的關(guān)系為：（1）各組分的濃度（或分壓）應(yīng)為平衡時(shí)的濃度（或分壓）。書寫和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表示式時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（2）反應(yīng)系統(tǒng)中的純固體或純液體，其濃度或分壓可視為常數(shù)1，在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表示式中不予寫出。如反應(yīng)：

CaCO3（s）

CaO（s）+CO2（g）

KΘ=p(CO2)/pΘ

（3）水溶液中的反應(yīng)，若有水參加，H2O的濃度可視為常數(shù)1；非水溶液中的反應(yīng)，若有水參加，H2O的濃度不能視為常數(shù)，應(yīng)書寫在標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表示式中。如實(shí)驗(yàn)室制取Cl2(g)的反應(yīng)：

MnO2（s）+2Cl-（aq）+4H+Mn2+（aq）+Cl2(g)+2H2O（l）（4）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與反應(yīng)式的寫法有關(guān)。同一反應(yīng)，反應(yīng)式的寫法不同，KΘ值不同。（5）若某反應(yīng)可以表示為幾個(gè)反應(yīng)的和或差，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)為各分步反應(yīng)的積或商，又稱多重平衡規(guī)則。例如：因?yàn)椋?3)=(1)2(2)由此可得：

Q

K

時(shí)，

rGm0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；

Q

K

時(shí)，

rGm=0，反應(yīng)處于平衡；

Q

K

時(shí)，

rGm

0，反應(yīng)不能自發(fā),逆反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行2.4.2標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變的關(guān)系維持化學(xué)平衡的條件一旦發(fā)生變化，原有的平衡將被破壞，取而代之的是新的平衡，這種因外界條件的改變而使化學(xué)反應(yīng)從一種平衡狀態(tài)向另一種平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)變的過程稱為化學(xué)平衡的移動(dòng)。影響化學(xué)平衡的因素主要有濃度、溫度、壓力，可以根據(jù)式子△rGm（T）=△rGm+RT㏑Q討論這些因素對(duì)平衡的影響。1.濃度的影響2.壓力的影響3.溫度的影響4.勒夏特列原理2.4.3化學(xué)平衡的移動(dòng)1.濃度的影響對(duì)于在一定溫度下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，各組分濃度的改變不會(huì)改變其平衡常數(shù)，只能改變其轉(zhuǎn)化率。平衡時(shí)Q=K；增加反應(yīng)物的濃度或是降低生成物的濃度，則Q<K，此時(shí)系統(tǒng)不再處于平衡狀態(tài)，△rGm<0，反應(yīng)要向正方向進(jìn)行，以減少反應(yīng)物的濃度同時(shí)增加生成物的濃度，直到Q=K。同理，若是降低反應(yīng)物濃度或增加生成物濃度，平衡將向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，調(diào)整生成物和反應(yīng)物的濃度，直到建立新的平衡。對(duì)于只有液體或固體參與的反應(yīng)，改變總壓力對(duì)平衡常數(shù)和平衡移動(dòng)影響很小，可不考慮。對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，系統(tǒng)總壓力對(duì)平衡是否產(chǎn)生影響要視具體情況而定。如反應(yīng)N2+3H2=2NH3，增加總壓，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡向右移動(dòng)；總壓降低，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，平衡向左進(jìn)行。若是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)沒有變化，則改變總壓對(duì)化學(xué)平衡沒有影響。2.壓力的影響溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響與濃度、壓力的影響有本質(zhì)上的區(qū)別。濃度、壓力改變時(shí)，平衡常數(shù)不會(huì)變；而溫度改變時(shí)，平衡常數(shù)的數(shù)值會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變）>0的反應(yīng)，T升高，K值增大，即平衡向吸熱方向移動(dòng)；反之，溫度降低，K值減小，即平衡向放熱方向移動(dòng)。3.溫度的影響4.勒夏特列原理

法國(guó)化學(xué)家勒夏特列總結(jié)、歸納出了平衡移動(dòng)的普遍規(guī)律：當(dāng)體系達(dá)到平衡后，如果改變平衡狀態(tài)的任一條件（如濃度、溫度或壓力），平衡就能向著減弱這個(gè)改變的方向移動(dòng)。勒·夏特列（1850~1936），法國(guó)化學(xué)家。他研究過水泥的煅燒和凝固、陶器、磨蝕劑的制造以及燃料、玻璃和炸藥的發(fā)展等問題。勒夏特列還發(fā)明了熱電偶和光學(xué)高溫計(jì)。此外，他對(duì)乙炔氣的研究，使他發(fā)明了氧炔焰發(fā)生器，迄今還用于金屬的切割和焊接。勒·夏特列不僅是一位杰出的化學(xué)家，還是一位杰出的愛國(guó)者。當(dāng)?shù)谝淮问澜绱髴?zhàn)發(fā)生時(shí)，法蘭西處于危急中，他勇敢地?fù)?dān)任起武裝部長(zhǎng)的職務(wù)，為保衛(wèi)祖國(guó)而戰(zhàn)斗。[科學(xué)家簡(jiǎn)介]§2.5化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)熱力學(xué)較成功的預(yù)測(cè)了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向和限度，但是無法判斷反應(yīng)進(jìn)行的快慢，即反應(yīng)速率問題。如汽車尾氣污染物CO和NO之間的反應(yīng)：CO（g）+NO（g）=CO2（g）+1/2N2（g），298K時(shí)，rGm

=-344kJ·mol-1，由熱力學(xué)分析看，自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)很大，但實(shí)際反應(yīng)速率卻很慢。要用此反應(yīng)來治理汽車尾氣的污染，還必須研究化學(xué)反應(yīng)速率和影響反應(yīng)速率的相關(guān)因素及反應(yīng)機(jī)理等問題，即化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論。2.5.1化學(xué)反應(yīng)速率衡量化學(xué)反應(yīng)快慢程度的物理量，通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的變化表示。常用單位是mol?L-1?s-1。對(duì)于任一反應(yīng)aA+bB=gG+hH式中v為反應(yīng)中任一物質(zhì)B的化學(xué)計(jì)量數(shù)，反應(yīng)物取負(fù)值，生成物取正值。dcB/dt表示物質(zhì)B的濃度cB隨時(shí)間t的變化率，速率υ與物質(zhì)B的選擇無關(guān)。2.5.2濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

從反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物，是一步完成的，稱為基元反應(yīng)；大多數(shù)反應(yīng)是多步完成的，稱為非基元反應(yīng)，或復(fù)雜反應(yīng)。這兩個(gè)基元反應(yīng)的組合表示了總反應(yīng)經(jīng)歷的途徑。化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的具體途徑稱為反應(yīng)機(jī)理，或反應(yīng)歷程?？偟姆磻?yīng)速率由較慢的基元反應(yīng)決定。例如反應(yīng)：2NO+2H2=N2+2H2O是由以下兩個(gè)步驟完成的：2NO+H2→N2+H2O2

（慢）H2O2+H2→2H2O（快）1.基元反應(yīng)和非基元反應(yīng)在一定溫度下，反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度冪的乘積成正比，其中冪指數(shù)為反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)的絕對(duì)值。上式為質(zhì)量作用定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，也稱基元反應(yīng)的速率方程。式中的k為速率常數(shù)，其大小由反應(yīng)物的本性決定，與反應(yīng)物的濃度無關(guān)。速率常數(shù)k一般是由實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。質(zhì)量作用定律只適用于基元反應(yīng)，不適用于復(fù)雜反應(yīng)。復(fù)雜反應(yīng)可用實(shí)驗(yàn)方法確定其速率方程和速率常數(shù)。對(duì)于任一基元反應(yīng)aA+bB=gG+hH2.質(zhì)量作用定律與速率方程多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的速率方程都可表示為反應(yīng)物濃度冪的乘積：上式中反應(yīng)物濃度的冪指數(shù)為該反應(yīng)物的反應(yīng)級(jí)數(shù)，如反應(yīng)物A的級(jí)數(shù)是α，反應(yīng)物B的級(jí)數(shù)是β。所有反應(yīng)物級(jí)數(shù)的加和α+β+…就是該反應(yīng)的級(jí)數(shù)。反應(yīng)級(jí)數(shù)的大小體現(xiàn)了反應(yīng)物濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響程度。對(duì)于任一反應(yīng)aA+bB=gG+hH3.反應(yīng)級(jí)數(shù)

一般而言，基元反應(yīng)中反應(yīng)物的級(jí)數(shù)與其化學(xué)計(jì)量數(shù)一致，非基元反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)則需要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。例如蔗糖水解是二級(jí)反應(yīng)，但當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)中水的量很大時(shí)，反應(yīng)前后系統(tǒng)中水的量可認(rèn)為未改變，反應(yīng)表現(xiàn)為一級(jí)反應(yīng)。反應(yīng)級(jí)數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)或?yàn)榱??；瘜W(xué)反應(yīng)速率方程反應(yīng)級(jí)數(shù)SO2Cl2=SO2+Cl2υ=kc（SO2Cl2）12H2O2=2H2O+O2υ=kc（H2O2）14HBr+O2=2Br2+2H2Oυ=kc（HBr）·c（O2）22NO+O2=2NO2υ=kc2（NO）·c（O2）32NH3=N2+3H2υ=kc02.5.3溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響溫度是影響反應(yīng)速率的重要因素，升高溫度可使大多數(shù)反應(yīng)的速率加快，速率常數(shù)k值增大。范特霍夫依據(jù)大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)，提出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：溫度每上升10℃，反應(yīng)速率提高2～4倍。該規(guī)律用于缺乏數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行的粗略估算。1889年，瑞典化學(xué)家阿侖尼烏斯根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了一個(gè)描述反應(yīng)速率常數(shù)與溫度關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式1.范特霍夫規(guī)則2.阿侖尼烏斯公式式中A是常數(shù)，稱為指前因子；Ea是活化能，單位是kJ?mol-1。上式還表明lnk與1/T之間有線性關(guān)系，直線的斜率為-Ea/R。若溫度分別為T1和T2時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)分別為是k1和k2，分別代入（a），則得：（a）或（b）可根據(jù)此公式，用不同溫度下的反應(yīng)速率計(jì)算反應(yīng)的活化能Ea和指前因子A，或從一個(gè)溫度下的速率常數(shù)k1求另一溫度下的速率常數(shù)k2。2.5.4反應(yīng)速率理論簡(jiǎn)介認(rèn)為反應(yīng)物分子碰撞是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的前提。能引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞稱為有效碰撞；能發(fā)生有效碰撞的分子稱為活化分子?；罨肿泳哂械淖畹湍芰颗c反應(yīng)系統(tǒng)中分子的平均能量之差為反應(yīng)的活化能。認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)是活化分子發(fā)生有效碰撞的結(jié)果。1.碰撞理論2.過渡態(tài)理論該理論認(rèn)為，化學(xué)反應(yīng)不是只通過反應(yīng)物分子之間碰撞就能完成的。在反應(yīng)過程中要經(jīng)過一個(gè)中間的過渡態(tài)，即先形成“活化配合物”。這時(shí)反應(yīng)物分子的動(dòng)能暫時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨浜衔锏膭?shì)能?；罨浜衔锊环€(wěn)定，很快分解為生成物：A+BC[A…B…C]

AB+C2.5.5催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑是一種能顯著改變反應(yīng)速率，但在反應(yīng)前后自身的組成、質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)保持不變的物質(zhì)。催化劑改變反應(yīng)速率的作用就是催化作用，加快反應(yīng)速率的催化劑稱為正催化劑，而減慢反應(yīng)速率的催化劑稱為負(fù)催化劑或阻化劑。如六次甲基四胺，可以作為負(fù)催化劑，降低鋼鐵在酸性溶液中的腐蝕速率，也稱為緩蝕劑。一般情況下使用催化劑都是為了加快反應(yīng)速率，催化劑是影響化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素。1.催化劑和催化作用（1）催化劑參與反應(yīng)，改變反應(yīng)的歷程，降低反應(yīng)的活化能。（2）催化劑不改變反應(yīng)系統(tǒng)的熱力學(xué)狀態(tài)，不影響化學(xué)平衡。（3）催化劑具有一定的選擇性2.催化作用特點(diǎn)外界條件單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子數(shù)活化能Ea活化分子百分?jǐn)?shù)單位體積內(nèi)活化分子總數(shù)反應(yīng)速率（υ）反應(yīng)速率常數(shù)（k）增大反應(yīng)物濃度增多不變不變?cè)龆嗉涌觳蛔兩邷囟炔蛔儾蛔冊(cè)龃笤龆嗉涌熳兇蠹尤氪呋瘎┎蛔兘档驮龃笤龆嗉涌熳兇骉heEnd2.大學(xué)化學(xué)的教學(xué)目的和內(nèi)容（1）多彩的物質(zhì)世界，性能各異的材料，包括支配、管理、使用材料的人類自己。其組成無論多么復(fù)雜，它們都是由原子組成的。（2）原子在空間范圍和時(shí)間進(jìn)程中運(yùn)動(dòng)著，相互作用著，并排列組合形成分子等結(jié)合態(tài)單元。這種排列組合和相互作用都來自于與光子有關(guān)的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。（3）材料、生物體中化學(xué)單元的組成結(jié)構(gòu)與其功能緊密相關(guān)，它們?cè)诓煌臈l件下可以發(fā)生不同的化學(xué)變化，化學(xué)變化時(shí)能量與質(zhì)量緊密聯(lián)系，不可分割，能量是物質(zhì)存在的又一種表現(xiàn)形式。脹觀：宇觀：十萬光年宏觀：經(jīng)典力學(xué)介觀：分子、原子微觀：電子、光子量子力學(xué)

其實(shí)，物質(zhì)層次大小兩端是無限可分的，每個(gè)層次又可分成無數(shù)個(gè)亞層次；而人對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)在深度和廣度上是可無限發(fā)展的。一句話，人類對(duì)物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過程是水可窮盡的?？陀^存在的物質(zhì)是能夠被逐步認(rèn)識(shí)的。第3章溶液中的化學(xué)平衡本章學(xué)習(xí)要求本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)掌握程度相關(guān)知識(shí)水的性質(zhì)和稀溶液的依數(shù)性了解水的性質(zhì)、稀溶液性質(zhì)的原理及應(yīng)用。水的性質(zhì)和應(yīng)用，稀溶液蒸汽壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓。酸堿理論掌握酸堿質(zhì)子理論、酸堿電子理論，理解共軛酸堿概念及其關(guān)系。酸堿質(zhì)子理論、酸堿電子理論，共軛酸堿對(duì)。弱電解質(zhì)離解平衡明確弱酸（堿）離解平衡和緩沖溶液的概念，掌握化學(xué)平衡和緩沖溶液的有關(guān)計(jì)算。水的離解平衡、一元弱酸（弱堿）溶液中濃度計(jì)算、同離子效應(yīng)、緩沖溶液難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡掌握溶度積和溶解度的基本計(jì)算，了解溶度積規(guī)則及其應(yīng)用。溶度積、溶解度及其相互轉(zhuǎn)換，溶度積規(guī)則，分步沉淀，沉淀溶解與轉(zhuǎn)化。配合物和配離子的離解平衡了解配合物的組成，學(xué)會(huì)配合物的基本命名和書寫方法，了解配合物的離解平衡及平衡移動(dòng)等配合物解離平衡移動(dòng)，配合物的應(yīng)用等。本章主要內(nèi)容

§3.2

酸堿理論§3.1

水的性質(zhì)和稀溶液的依數(shù)性§3.4

難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡§3.5

配位化合物和配離子的離解平衡§3.3

弱電解質(zhì)的離解平衡3.1水的性質(zhì)和稀溶液的依數(shù)性3.1.1水的性質(zhì)和應(yīng)用

水的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)

水團(tuán)簇的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

冰的結(jié)構(gòu)

廉價(jià)溶劑氫鍵而發(fā)生締合4℃時(shí)密度最大

H2OH++OH-微弱解離水的三相變化

水(g)

水(l)

冰(s)凝聚蒸發(fā)凝固熔解沸點(diǎn)凝固點(diǎn)298.15K時(shí)，Kw={c(H+)/c}{c(OH-)/c}=1.0×10-14

在氣液平衡時(shí)：氣體稱為飽和蒸氣；液體稱為飽和液體；飽和蒸氣的壓力稱為飽和蒸氣壓。氣液p*飽和蒸氣壓＝外壓時(shí)，液體沸騰，此時(shí)的的溫度稱為沸點(diǎn)。飽和蒸氣壓＝1個(gè)大氣壓時(shí)的沸點(diǎn)稱為正常沸點(diǎn)。在沸騰時(shí)，液體表面及內(nèi)部分子同時(shí)汽化。飽和蒸氣壓首先由物質(zhì)的本性決定。對(duì)于同一種物質(zhì)，它是溫度的函數(shù)，隨溫度升高而增大。表3.1

水、乙醇和苯在不同溫度下的飽和蒸氣壓水乙醇苯

t/oCp/kPa

t/oCp/kPa

t/oCp/kPa

202.338205.671209.9712407.3764017.3954024.4116019.9166046.0086051.9938047.34378.4101.32580.1101.325100101.325100222.48100181.44120198.54120422.35120308.113.1.2溶液的蒸汽壓下降

溶液蒸汽壓小于同一溫度下純?nèi)軇┱羝麎旱默F(xiàn)象叫做溶液的蒸汽壓下降。

純?nèi)軇┡c溶液的蒸汽壓

水﹑冰和溶液的蒸汽壓曲

aa‘表示純?nèi)軇┑恼羝麎?，bb'表示溶液的蒸汽壓

ˊ

p=p＊–p=p＊xB式中，

xB-溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)，

p＊-純?nèi)軇┑恼羝麎喝粼诩內(nèi)軇〢中加入不揮發(fā)的溶質(zhì)B，由于溶液的蒸氣壓<純?nèi)軇〢在同溫度的蒸氣壓。所以其蒸氣壓曲線oc在純A蒸氣壓曲線oc下方。所以在一定的外壓下，純液態(tài)沸騰的溫度要低于溶液沸騰溫度。p外恒定p外pA純液態(tài)A溶液中Ac

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