普通化學(xué)：緒論

普通化學(xué)GeneralChemistry普通化學(xué)課程簡(jiǎn)介普通化學(xué)是印刷與包裝系的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，本課程共45學(xué)時(shí)，2.5學(xué)分。本課程的主要目的是學(xué)習(xí)和掌握化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)速率、物質(zhì)的基本狀態(tài)與原子和分子結(jié)構(gòu)等基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)元素及其化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的分析能力，以及應(yīng)用這些基本知識(shí)解決在化合物分析與合成方面問(wèn)題的能力歡迎修“普通化學(xué)”教材和參考書(shū)

參考教材：王民華等編著普通化學(xué)（浙江大學(xué)普通化學(xué)教研組）【高等教育出版社】第五版（2002）2.華彤文、陳景祖等編《普通化學(xué)原理》(第三版)，北京大學(xué)出版社（2005）3.GARYL.MIESSLER,DONALDA.TARR,InorganicChemistry(ThirdEdition).參考書(shū)：1.無(wú)機(jī)化學(xué)邵學(xué)俊，董平安，魏益海編著/2003年03月/武漢大學(xué)出版社

2003.2.武漢大學(xué)《無(wú)機(jī)及分析化學(xué)》編寫組編著/2008年02月/武漢大學(xué)出版社3.嚴(yán)宣申等著，《普通無(wú)機(jī)化學(xué)》(第二版),北京大學(xué)出版社,1999?？荚嚪绞郊耙?期中、期末2次考試，嚴(yán)格的閉卷。?考試試題主要來(lái)源于教材1

中相關(guān)章節(jié)的習(xí)題。?要求：平時(shí)自做教材1

中相關(guān)章節(jié)的習(xí)題。教學(xué)大綱第1章熱化學(xué)

1.1基本概念

1.2反應(yīng)熱的測(cè)量

1.3反應(yīng)熱的理論計(jì)算第2章化學(xué)反應(yīng)的基本原理

2.1化學(xué)反應(yīng)的方向和吉布斯函數(shù)變

2.2化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度和化學(xué)平衡

2.3化學(xué)反應(yīng)速率3學(xué)時(shí)6學(xué)時(shí)第3章水化學(xué)

6學(xué)時(shí)

3.1溶液的通性

3.2水溶液中的單相離子平衡

3.3難溶電解質(zhì)的多相離子平衡

3.4膠體與界面化學(xué)緒論第4章電化學(xué)

6學(xué)時(shí)

4.1原電池

4.2電極電勢(shì)

4.3電極電勢(shì)的應(yīng)用

4.4化學(xué)電源

4.5電解

4.6金屬的腐蝕及防止

第5章

物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

6學(xué)時(shí)

5.1原子結(jié)構(gòu)的近代概念

5.2多電子原子的電子分布方式和周期系

5.3化學(xué)鍵與分子間相互作用力

5.4晶體結(jié)構(gòu)第6章元素化學(xué)與無(wú)機(jī)材料

6學(xué)時(shí)

6.1單質(zhì)的物理性質(zhì)

6.2單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

6.3無(wú)機(jī)化合物的的物理性質(zhì)

6.4無(wú)機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì)

6.5配位化合物

6.6無(wú)機(jī)材料

期中復(fù)習(xí)考試4學(xué)時(shí)期末復(fù)習(xí)考試4學(xué)時(shí)第7章高分子化合物與材料

4學(xué)時(shí)

7.1高分子化合物概述

7.2高分子化合物的基本結(jié)構(gòu)和重要特性

7.3高分子化合物的合成，該型與再利用

7.4日常生活中高分子材料

成績(jī)?cè)u(píng)定方法總評(píng)分100分，其中平時(shí)考察： 10%期中考試：30%期末考試：60%關(guān)于考試的說(shuō)明：在考試時(shí)，每個(gè)人都需要帶計(jì)算器（計(jì)算器要有科學(xué)計(jì)數(shù)法和對(duì)數(shù)計(jì)算功能）。如果考生遲到超過(guò)30分鐘，則視為曠考。考試沒(méi)有補(bǔ)考。如果錯(cuò)過(guò)考試，則成績(jī)將被記為零分?？傇u(píng)分低于60分的同學(xué)必須重修普通化學(xué)。普通化學(xué)緒論本課程目的：掌握基本知識(shí)，為將來(lái)工作服務(wù)一、什么是化學(xué)？二、化學(xué)發(fā)展史。三、化學(xué)分支學(xué)科。四、化學(xué)在印刷科學(xué)中的應(yīng)用。五、普通化學(xué)的學(xué)習(xí)方法?；瘜W(xué)與人類生活息息相關(guān)吃：糧食的增產(chǎn)---化肥，氮，磷，鉀穿：衣物，鞋襪---化纖材料?。航ㄖ?，混凝土---水泥行：汽車，公交車---消耗汽油玩：電視，電腦，煙花---塑料，高分子材料，金屬離子焰色反應(yīng)用：肥皂，洗衣粉，香水，牙膏---表面活性劑化學(xué)品泛濫的悲?。。。∷?，重金屬污染集中爆發(fā)期（2000-2030年）“食品添加劑”敵敵畏泡金華火腿，瘦肉精，用硫磺熏白的銀耳、紅辣椒、花椒等等

毒食品名單無(wú)錫太湖水污染事件（2007年）藍(lán)藻爆發(fā)航拍三聚氰胺毒奶粉（2008年）一、化學(xué)的定義：

化學(xué)是一門在原子、分子層次上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)。是研究包括原子、分子、分子片、超分子等各種物質(zhì)的不同層次與復(fù)雜程度的聚集態(tài)的合成和制備、反應(yīng)和轉(zhuǎn)化，分離和分析，結(jié)構(gòu)和形態(tài)，化學(xué)物理性能和生物與生理活性及其規(guī)律和應(yīng)用的科學(xué)。ChemistryChem-is-try實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)化學(xué)是創(chuàng)造新物質(zhì)的分子科學(xué)二、化學(xué)發(fā)展史遠(yuǎn)古的工藝化學(xué)時(shí)期煉丹術(shù)和醫(yī)藥化學(xué)時(shí)期

燃素化學(xué)時(shí)期

定量化學(xué)時(shí)期，即近代化學(xué)時(shí)期。

科學(xué)相互滲透時(shí)期，即現(xiàn)代化學(xué)時(shí)期。1775年前后，拉瓦錫用定量化學(xué)實(shí)驗(yàn)闡述了燃燒的氧化學(xué)說(shuō)量子化學(xué)，計(jì)算化學(xué)1650-1775年化學(xué)的萌芽時(shí)期公元前1500年到公元1650

波義耳是站在古代化學(xué)和近代化學(xué)的交叉點(diǎn)上，繼往開(kāi)來(lái)的偉大人物。他“把化學(xué)確立為科學(xué)”(恩格斯語(yǔ))，被譽(yù)為“化學(xué)之父”(墓碑語(yǔ))。鮑林（價(jià)鍵理論、雜化軌道理論，電負(fù)性、鍵參數(shù)、雜化、共振、氫鍵）(波義耳定律:PV=k,氣體狀態(tài)方程)石蕊試液作為酸堿指示劑重要事件1803年創(chuàng)立科學(xué)原子論(化學(xué)原子論)，揭示了各種化學(xué)定律、化學(xué)現(xiàn)象的內(nèi)在聯(lián)系，成為說(shuō)明化學(xué)現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，完成了化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)一次極為重大的理論綜合。1869年，門捷列夫和德國(guó)化學(xué)家邁爾(J.L.Meyet,1830-1895)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)元素周期律。二者都是在編寫教科書(shū)過(guò)程中完成這一重大發(fā)現(xiàn)的。邁爾對(duì)元素性質(zhì)的研究偏重于物理性質(zhì)，而門捷列夫則更多地著眼于元素的化學(xué)性質(zhì)?；瘜W(xué)鍵理論的建立與發(fā)展歷程離子鍵理論(電價(jià)理論)共價(jià)鍵理論(經(jīng)典Lewis學(xué)說(shuō))價(jià)鍵理論(電子配對(duì)理論)分子軌道理論(MO理論)晶體場(chǎng)理論配位場(chǎng)理論(LFT)

從化學(xué)鍵和量子化學(xué)理論的發(fā)展來(lái)看，化學(xué)家花了半個(gè)世紀(jì)左右的時(shí)間，由淺入深地認(rèn)識(shí)分子的本質(zhì)及其相互作用的基本原理，從而讓人們進(jìn)入分子的理性設(shè)計(jì)的高層次領(lǐng)域，創(chuàng)造新的功能分子。這是20世紀(jì)化學(xué)的一個(gè)重大突破。三、化學(xué)分支學(xué)科

一般把化學(xué)稱為一級(jí)學(xué)科，其分支學(xué)科稱為二級(jí)學(xué)科。按研究對(duì)象或研究目的不同，可將化學(xué)分為：無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、高分子化學(xué)、化學(xué)工程、化學(xué)生物學(xué)等二級(jí)學(xué)科。二級(jí)學(xué)科以下還可細(xì)分為三級(jí)學(xué)科。如電化學(xué)是物理化學(xué)的分支學(xué)科等。無(wú)機(jī)化學(xué)最古老的化學(xué)分支，早期的化學(xué)研究基本屬于無(wú)機(jī)化學(xué)范疇。研究無(wú)機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)與過(guò)程的化學(xué)。有機(jī)化學(xué)研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)分支，也有人稱為“碳的化學(xué)”。分析化學(xué)測(cè)量和表征物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的分支學(xué)科。高分子化學(xué)研究鏈狀大分子的合成、大分子的鏈結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，以及大分子聚合物作為高分子材料的成型及應(yīng)用。三大高分子合成材料——合成橡膠、合成塑料、合成纖維化學(xué)工程

化學(xué)通過(guò)化學(xué)工程產(chǎn)生巨大的工業(yè)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。從一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室獲得樣品到中試放大，最后進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)，是化學(xué)工程所要研究的全部過(guò)程。物理化學(xué)是從物質(zhì)的物理現(xiàn)象和化學(xué)現(xiàn)象的聯(lián)系入手，用物理學(xué)的原理和方法研究化學(xué)變化基本規(guī)律的科學(xué)。

化學(xué)學(xué)科在其發(fā)展過(guò)程中還與其它學(xué)科交叉結(jié)合而形成各種新興學(xué)科。例如：(1)生物化學(xué)(2)材料化學(xué)(3)放射化學(xué)(4)應(yīng)用化學(xué)(5)激光化學(xué)(6)地質(zhì)化學(xué)(7)環(huán)境化學(xué)(8)計(jì)算化學(xué)(9)能源化學(xué)(10)綠色化學(xué)(11)化學(xué)信息學(xué)(12)納米化學(xué)(13)化學(xué)生物學(xué)元素通論各區(qū)（s,p,d,f）元素定性分析高分子材料物質(zhì)的變化規(guī)律物質(zhì)的制備與性質(zhì)物質(zhì)的形態(tài)與結(jié)構(gòu)氣液固體原子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)酸堿平衡沉淀平衡氧化還原絡(luò)合平衡物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)四、化學(xué)在印刷科學(xué)中的應(yīng)用。光學(xué)、化學(xué)、印刷工程學(xué)

印刷工程光學(xué)、印刷色度學(xué)、電子出版技術(shù)、高分子物理與化學(xué)、印刷工藝學(xué)、印刷材料學(xué)、印刷設(shè)備等主要課程主干學(xué)科印刷工程制印化學(xué)

有機(jī)化學(xué)

圖書(shū)《印刷化學(xué)》目錄:1化學(xué)基本概念

2原子結(jié)構(gòu)和元素周期表

3化學(xué)鍵

45氧化和還原

6酸、堿、鹽

7凹印滾筒溶液

8溶液

9電化學(xué)

10有機(jī)化學(xué)

11合成材料

12照相化學(xué)反應(yīng)

本書(shū)編譯自德國(guó)《FachbezogeneChemieFuerdieDruckindustrie》一書(shū)，共分20章，主要介紹了印刷流程中的一些基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)太過(guò)簡(jiǎn)單！膠印常用化學(xué)藥品的防護(hù)措施

膠印制版過(guò)程中往往要接觸到制版軟片、顯影液、減薄液、PS版顯影液、修版膏、潔版膏、護(hù)版膠等,在膠印制版、印刷各個(gè)工藝環(huán)節(jié)中各種化學(xué)藥品,對(duì)人身的傷害需要加以防護(hù)。1.膠印制版軟片的顯影液是由米吐?tīng)枴喠蛩峒{、對(duì)苯二酚、碳酸鈉、硼砂、溴化鉀、水等化學(xué)物品組成的。2.定影液的主要成分是硫代硫酸鈉,濃度在30%～35%為宜,定影液中還要加入少量的亞硫酸鈉(Na2SO3),起到防止定影液被氧化,對(duì)定影液起到保護(hù)作用

在軟片顯影液中對(duì)苯二酚主顯劑是存在著對(duì)人體的毒害作用的。

顯影液是呈堿性的物質(zhì),堿性物品則會(huì)腐蝕、灼傷人的皮膚,過(guò)敏性皮膚的人接觸氫氧化鈉還有一定的過(guò)敏反應(yīng)。3.PS版顯影液是由硅酸鈉為主和少量的氫氧化鈉組成的,硅酸鈉是呈弱堿性的,在PS版顯影液中起主顯劑作用,氫氧化鈉是輔顯劑。五：如何學(xué)好普通化學(xué)?1

主動(dòng)學(xué)習(xí)

2

預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)

3

課堂注意聽(tīng)講

4

課后練習(xí)

5

融會(huì)貫通

6

認(rèn)真準(zhǔn)備考試

第一章熱化學(xué)1.1什么是化學(xué)熱力學(xué)？1.2化學(xué)熱力學(xué)常用術(shù)語(yǔ)1.3熱力學(xué)第一定律1.4反應(yīng)熱、焓及焓變1.5熱化學(xué)與熱化學(xué)方程式1.6熱效應(yīng)的計(jì)算——Hess定律NO,CO2NO(g)+2CO(g)→N2(g)+2CO2(g)它們能否相互反應(yīng)生成無(wú)毒的N2和CO2?汽車尾氣金剛石孿生兄弟—金剛石和石墨石墨C(石墨)→C(金剛石)？1.1什么是化學(xué)熱力學(xué)

用熱力學(xué)的基本原理來(lái)研究化學(xué)及其有關(guān)物理現(xiàn)象就稱為化學(xué)熱力學(xué)?；瘜W(xué)熱力學(xué)的研究?jī)?nèi)容

化學(xué)熱力學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容是化學(xué)反應(yīng)及相關(guān)過(guò)程中的能量效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)及相關(guān)過(guò)程的方向和限度問(wèn)題。具體的講是利用熱力學(xué)第一定律來(lái)計(jì)算化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)；利用熱力學(xué)第二定律來(lái)解決化學(xué)和物理變化的方向和限度，以及相平衡和化學(xué)平衡等問(wèn)題；用熱力學(xué)第三定律闡明絕對(duì)熵的數(shù)值。熱力學(xué)是研究能量轉(zhuǎn)化的科學(xué)分支。化學(xué)熱力學(xué)的作用：1)預(yù)測(cè)反應(yīng)發(fā)生的可能性2)判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向(判據(jù))3)判斷反應(yīng)進(jìn)行的限度(平衡問(wèn)題)二、化學(xué)熱力學(xué)基本概念體系與環(huán)境（systemandsurrounding）體系：所研究的對(duì)象,它包含一定種類和一定數(shù)量的物質(zhì)。環(huán)境：除體系外的一切事物環(huán)境體系能量體系的分類（classification）孤立體系：與環(huán)境沒(méi)有能量和物質(zhì)

交換封閉體系：有能量交換，沒(méi)有物質(zhì)

交換開(kāi)放體系：同時(shí)有能量和物質(zhì)交換體系的性質(zhì)分類特點(diǎn)例子廣度性質(zhì)其量值與體系中物質(zhì)的量成正比，具有加和性。質(zhì)量、體積、熱容量等強(qiáng)度性質(zhì)其量值只決定于體系的自身特性，與體系中物質(zhì)的量無(wú)關(guān)，無(wú)加和性。溫度、壓力、密度等二、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)（1）體系的狀態(tài)狀態(tài)——體系物理、化學(xué)性質(zhì)的總和。

例如質(zhì)量、溫度、壓力、體積、密度、組成等。當(dāng)這些性質(zhì)都有確定的值時(shí)，就說(shuō)體系處于一定的狀態(tài)，即熱力學(xué)狀態(tài)。始態(tài)——體系發(fā)生變化前的狀態(tài)終態(tài)——體系發(fā)生變化后的狀態(tài)(2)狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)：表征和確定體系狀態(tài)的宏觀性質(zhì)，例如：溫度、壓力、體積、密度、能量、形態(tài)等，還有后面將要介紹的熱力學(xué)函數(shù)：U、H、G、S等。狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)：“狀態(tài)一定值一定、殊途同歸變化等、周而復(fù)始變化零?！辈⒎撬械臓顟B(tài)函數(shù)都是獨(dú)立的，有些是相互關(guān)聯(lián)、相互制約的。例如：P、V、T、n四個(gè)只有三個(gè)是獨(dú)立的。狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)體系狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)就有定值。一個(gè)平衡態(tài)只有唯一一組熱力學(xué)變量與狀態(tài)函數(shù)表述。狀態(tài)函數(shù)的改變值僅決定始終態(tài)與變化的途徑無(wú)關(guān)。體系恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，狀態(tài)函數(shù)恢復(fù)到原值，狀態(tài)函數(shù)是單值、連續(xù)、可微函數(shù).狀態(tài)函數(shù)的集合（和、差、積、商）也是狀態(tài)函數(shù)異途同歸，值變相等，周而復(fù)始，數(shù)值還原狀態(tài)方程

對(duì)于一定量的單組分均勻體系，經(jīng)驗(yàn)證明，狀態(tài)函數(shù)間有一定的關(guān)系。比如T、p、V之間的聯(lián)系可表示為：T＝f(p,V)f就是與體系性質(zhì)有關(guān)的函數(shù)。體系狀態(tài)函數(shù)之間的定量關(guān)系式稱為狀態(tài)方程。比如pV=nRT就是理想氣體的狀態(tài)方程。三.過(guò)程和途徑過(guò)程：體系從始態(tài)到終態(tài)變化的經(jīng)過(guò)。途徑：完成這一變化經(jīng)過(guò)的具體步驟、路線。過(guò)程可分為：恒溫過(guò)程、恒壓過(guò)程、恒容過(guò)程、絕熱過(guò)程等。(二)熱和功熱heat,(Q)由于溫差導(dǎo)致體系與環(huán)境交換能量的一種形式。體系的吸熱或放熱會(huì)導(dǎo)致體系內(nèi)能的改變。

(Q)的符號(hào)

——體系吸熱取正值，放熱取負(fù)Q功(work,W)體系對(duì)抗外力運(yùn)動(dòng)會(huì)作功。提起重物時(shí)克服重力作功，氣缸中的氣體推動(dòng)活塞作功，電池產(chǎn)生的電流會(huì)通過(guò)電機(jī)作功。

Work=(Force)×(

Distance)功可以分為機(jī)械功(fdL)、電功(EdQ)、體積膨脹功(pdV)等各種形式的功。

W

的符號(hào)

——環(huán)境對(duì)體系做功取正值，體系對(duì)環(huán)境

做功取負(fù)值。注：對(duì)于功（W）的正負(fù)符號(hào)規(guī)定，有的書(shū)刊與此相反。熱不是狀態(tài)函數(shù)。熱是個(gè)過(guò)程量，沒(méi)有過(guò)程就沒(méi)有熱量。體積膨脹功：許多常見(jiàn)的化學(xué)變化或物理變化往往只做等壓體積膨脹功(We),而不做其他類型的功(W’)。體積膨脹功的計(jì)算W=－F×d=－(P×A)×h=－P×ΔVW=－Pext×ΔV除了熱以外的一切交換或傳遞的能量都稱為功熱和功的單位都采用J或kJ五內(nèi)能1、定義：內(nèi)能是指體系內(nèi)部所包含的各種能量之總和。它不包括體系整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能及體系在外場(chǎng)中的位能。2、內(nèi)能是體系的一種性質(zhì)，所以它只取決于狀態(tài)，即內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)。3、內(nèi)能的絕對(duì)數(shù)量是無(wú)法測(cè)量的（即不可知的）。4、我們只關(guān)心內(nèi)能的變化量，△U=U2—U1。5、理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)。附：功與過(guò)程體積功：因系統(tǒng)體積變化而引起的系統(tǒng)與環(huán)境間交換的功稱為體積功。

設(shè)一封閉體系內(nèi)有1摩爾理想氣體，在等溫298K下以不同途徑膨脹至終態(tài)，試求過(guò)程的功。V2V1

功是一個(gè)過(guò)程量，什么樣的途徑，可以使在同樣始態(tài)和終態(tài)之間作出最大的功呢?體積功的計(jì)算

假設(shè)將一定量的氣體置于橫截面積為A的活塞圓筒中，活塞的質(zhì)量可以忽略，活塞與筒之間無(wú)摩擦力。∵p外

=

f外/A;dV=AdL∴δW=-f外dL=-p外AdL=

-p外dVW=途徑一：自由膨脹過(guò)程

由始態(tài)向真空膨脹，即一次性地拿去3個(gè)砝碼，膨脹時(shí)外壓為0途徑二：一次膨脹過(guò)程

恒外壓P外＝p2

，一次性膨脹至終態(tài)，即一次性拿去2個(gè)砝碼＝-p2（V2－V1）＝-Pθ（V2－V1）＝-1.013E5×12.22E-3＝-1237JW==0W=V2V1V2V1V2V1途徑三：二次膨脹過(guò)程

分二次恒外壓膨脹，即每次拿去1個(gè)砝碼，膨脹至平衡態(tài)后再拿去1個(gè)砝碼，一共拿去2個(gè)V2V1W=W1+W2=-＝-p外1（V’－V1）-p外2（V2-V’）＝-2pθ（V’－V1）-pθ（V2-V’）因?yàn)椋簆外1=2Pθ，則V’=P1V1/P外1=(3/2)V1W＝-1547JV’途徑四：準(zhǔn)靜態(tài)膨脹過(guò)程

若膨脹過(guò)程分成無(wú)窮多個(gè)步驟，每個(gè)步驟中的外壓只比體系內(nèi)部的壓強(qiáng)小一個(gè)極小的量dp。也就是說(shuō)將3個(gè)砝碼換成相同質(zhì)量但體積極小的一堆砂子（如圖），每個(gè)步驟只減去一個(gè)砂子，p外＝P內(nèi)－dp，讓體系膨脹至平衡。這樣的步驟要進(jìn)行無(wú)窮多次，讓整個(gè)過(guò)程的每一步都處于近似力學(xué)平衡的狀態(tài)下極緩慢地等溫進(jìn)行，最后到達(dá)終態(tài)。一次膨脹過(guò)程二次膨脹過(guò)程準(zhǔn)靜態(tài)膨脹過(guò)程

由以上的四種分析可以看出，從同樣的始態(tài)到同樣的終態(tài)，環(huán)境所得到的功的數(shù)值并不一樣，所以功不是狀態(tài)函數(shù)，而與過(guò)程有關(guān)。等溫準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所作的功的數(shù)值是最大的?？赡孢^(guò)程

系統(tǒng)從A態(tài)出發(fā)，通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程等溫膨脹到B態(tài)，又通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程等溫壓縮回到A態(tài)，完成一個(gè)循環(huán)。這個(gè)循環(huán)過(guò)程中，ΔU＝0，W＝（W膨脹＋W壓縮）＝0，所以Q＝0。這說(shuō)明，系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)由準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程構(gòu)成的循環(huán)過(guò)程之后，系統(tǒng)與環(huán)境之間，既無(wú)功的交換，又無(wú)熱的交換，系統(tǒng)復(fù)原，環(huán)境也復(fù)原，沒(méi)有留下任何痕跡。這就引出了熱力學(xué)中一個(gè)重要的概念——可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程定義：體系以某種途徑經(jīng)過(guò)某一過(guò)程發(fā)生了狀態(tài)變化，如果能以相反方向，經(jīng)過(guò)與原來(lái)相同的途徑回到其原始狀態(tài)，而且環(huán)境也同時(shí)恢復(fù)其原始狀態(tài)，則任一方向的狀態(tài)變化都是可逆的，相應(yīng)的過(guò)程稱為可逆過(guò)程。即能通過(guò)原來(lái)過(guò)程的反方向變化而使系統(tǒng)和環(huán)境都同時(shí)復(fù)原、不留下任何痕跡的過(guò)程稱為可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程具有3個(gè)特征：1.可逆過(guò)程進(jìn)行時(shí)，系統(tǒng)始終無(wú)限接近平衡態(tài)，過(guò)程的推動(dòng)力和阻力只相差無(wú)窮小。2.可逆過(guò)程是一種理想化過(guò)程的極限，完成一個(gè)可逆過(guò)程需耗時(shí)無(wú)窮長(zhǎng)。3.在等溫的可逆過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所作的功為最大功；環(huán)境對(duì)體系所作的功為最小功。1.3熱力學(xué)第一定律又稱能量守恒定律其中，ΔU,為體系內(nèi)能變化。1.嚴(yán)格地說(shuō)，這是封閉體系的熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式，但也適用于孤立體系。2.指定始終態(tài)，熱和功之和（Q＋W）都與途徑無(wú)關(guān)，即體系內(nèi)能的變化只取決于始終態(tài)，與途徑無(wú)關(guān)。dU與過(guò)程無(wú)關(guān)，δQ、δW與過(guò)程有關(guān)。

當(dāng)系統(tǒng)從平衡態(tài)A出發(fā)經(jīng)任一過(guò)程達(dá)到另一平衡態(tài)B時(shí)，系統(tǒng)熱力學(xué)能的改變量等于在該過(guò)程中系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱Q與環(huán)境對(duì)系統(tǒng)所作的功W之和。熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)——能量守恒定律

一切物質(zhì)都具有能量，能量不能自生自滅，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一種物質(zhì)傳遞到另一種物質(zhì)，其總能量是不變的。能量守恒定律正式建立之前，有一些人曾企圖設(shè)計(jì)一種不需外界供給能量而能做功的機(jī)器——第一類永動(dòng)機(jī)。因?yàn)樗`反能量守恒定律，所以經(jīng)多次嘗試均告失敗。到1850年科學(xué)界公認(rèn)能量守恒是自然界的規(guī)律之后，才科學(xué)地提出“第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成”這一論斷，這就是熱力學(xué)第一定律的一種說(shuō)法。1.4反應(yīng)熱、焓及焓變1.4.1等容過(guò)程熱效應(yīng)封閉系統(tǒng),當(dāng)非體積功等于零(W’=0)1.4.2等壓過(guò)程熱效應(yīng)物理意義封閉系統(tǒng),當(dāng)不作非體積功時(shí),等容(或等壓)過(guò)程吸收的熱等于系統(tǒng)熱力學(xué)能的增量,所以QV（或Qp）只與系統(tǒng)始終態(tài)有關(guān).1、一些特殊情況的討論：定義一個(gè)新函數(shù)-焓（H）

設(shè)：1）體系的變化過(guò)程為等壓過(guò)程即p始=p終=p環(huán)2）體系在變化過(guò)程中只做體積功，不做其他形式的功。W體積＝P外·△V由熱力學(xué)第一定律∵ΔU=Qp—W體積∴Qp=ΔU+p外·△V=（U2－U1

）+p外·（V2－V1）∵p1=p2=p外∴Qp=（U2－U1

）+（p2V2－p1V1）

在沒(méi)有其它功的條件下，系統(tǒng)在等容過(guò)程中所吸收的熱全部用于增加熱力學(xué)能；在等壓過(guò)程中所吸收的熱，全部用于增加焓。將狀態(tài)1、狀態(tài)2的函數(shù)歸并在一起：Qp=（U2

＋p2V2

）－（U1+p1V1

）令H＝U＋pVQp=△H(2)焓的性質(zhì)1）焓是狀態(tài)函數(shù)H=U+pV∵U、p、V都是狀態(tài)函數(shù)，∴U+pV也是狀態(tài)函數(shù),是復(fù)合的狀態(tài)函數(shù),△H=H2-H14)焓與物質(zhì)的聚集態(tài)、所處的溫度有關(guān)對(duì)一定量的某物質(zhì)而言H（g）＞H（l）＞H（s）H（高溫）＞H（低溫）2）焓和內(nèi)能一樣，具有能量的量綱焓的絕對(duì)值無(wú)法確定。3)當(dāng)過(guò)程反向進(jìn)行時(shí)，ΔH要改變符號(hào)即ΔH(正)=—ΔH(逆)4、等容熱效應(yīng)Qv

若化學(xué)反應(yīng)是在等溫恒容條件下進(jìn)行(體積一定的密閉容器中的反應(yīng))，則ΔV=0，且不做非體積功，W=0,故有

QV=ΔUQV稱為等容熱效應(yīng)，ΔU>0,QV>0,吸熱反應(yīng)ΔU<0,QV<0,放熱反應(yīng)5、等壓熱效應(yīng)Qv在等溫封閉體系中發(fā)生只做體積功的等壓過(guò)程Qp=ΔH吸熱過(guò)程Qp＞0，ΔH＞0焓增放熱過(guò)程Qp＜0，ΔH＜0焓減6、等壓熱效應(yīng)Qv與等容熱效應(yīng)Qp的關(guān)系1)對(duì)于等壓、只作體積功的化學(xué)反應(yīng)，有：Qp=Qv+pΔV2)對(duì)于固相和液相反應(yīng)，反應(yīng)前后體積變化不大，故有：Qp≈Qv3)對(duì)于氣相反應(yīng)，如果將氣體作為理想氣體處理，則有：Qp=Qv+Δn（RT）式中Δn為生成物的量與反應(yīng)物的量之差?！耢实奈锢硪饬x：1)是人們?cè)谔幚眢w系狀態(tài)變化時(shí)引入的一個(gè)狀態(tài)函數(shù)，其定義為H

=U

+pV。2)在等壓條件下，體系的焓變等于體系的內(nèi)能變化和體系所做的等壓體積膨脹功之和，即ΔH=ΔU

+pΔV。3)等壓變化過(guò)程熱效應(yīng)可以直接測(cè)定。在等壓條件下只做體積膨脹功的體系的焓變等于Qp，即ΔH=Qp。此即焓變的具體物理意義。4)對(duì)理想氣體而言，pΔV=ΔnRT，所以ΔH=ΔU+ΔnRT。5)多數(shù)化學(xué)反應(yīng)的ΔH和ΔU相差不大。思考題1

設(shè)有一電爐絲浸于水中，接上電源，通以電流一段時(shí)間。如果按以下幾種情況作為系統(tǒng)，試問(wèn)ΔU、Q、W為正、為負(fù)還是為零？(1)以水為系統(tǒng)；（2）以電爐絲和水為系統(tǒng)；（3）以電爐絲、水、電源以及其他一切有影響的部分為系統(tǒng)。解：（1）Q>0,W=0，ΔU>0,

（2）Q=0,W>0，ΔU>0,(絕熱)

（3）Q=0，W=0，ΔU=0，（孤立）298K時(shí),水的蒸發(fā)熱為43.93kJ·mol-1。計(jì)算蒸發(fā)1

mol水時(shí)的Qp，W和ΔU。1

mol水蒸發(fā)過(guò)程做的體積功為：

W=pΔV=ΔnRT=1×8.31410-3kJ·mol-1·K-1×298K=2.48kJ·mol-1

ΔU=Q–W=43.93kJ·mol-1–2.48kJ·mol-1

=41.45kJ·mol-1H2O(l)=H2O(g),=43.93kJ·mol–1

Qp==43.93kJ·mol–1思考題2450g水蒸氣在1.013×105Pa和100oC下凝結(jié)成水。已知在100oC時(shí)水的蒸發(fā)熱為2.26kJ·g–1。求此過(guò)程的W,Q和H2O(g)H2O(l)Δn=n0–n=0–(450g/18g·mol–1)=-25molW=pΔV=ΔnRT=–25mol×8.314×10–3kJ·mol–1·K–1×373K

=–77kJ?Q=–2.26kJ·g–1×450g=–1017kJΔU=Q–W=–1017kJ–(–77kJ)=–939.5kJΔH=

Qp=Q=–1017kJ思考題31.5反應(yīng)進(jìn)度與熱化學(xué)方程式反應(yīng)進(jìn)度——等于反應(yīng)系統(tǒng)中任一物質(zhì)的物質(zhì)的量變化除以反應(yīng)式中該物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。vAA+vBB=vDD+vGG化學(xué)計(jì)量數(shù)：vA

，無(wú)量綱。定義反應(yīng)進(jìn)度為ξ=△nA／vA=△nB／vB=△nD／vD=△nD／vD1.5.2反應(yīng)進(jìn)度與反應(yīng)式書(shū)寫有關(guān)對(duì)同一反應(yīng)體系，其值與物質(zhì)選擇無(wú)關(guān)，但與反應(yīng)式寫法有關(guān)。1.5.1對(duì)于化學(xué)反應(yīng)ksi例如合成氨的反應(yīng)，可寫成：N2＋3H2＝2NH3(1)或?N2＋3/2H2＝NH3(2)若即1molN2與3molH2生成2molNH3時(shí)△nN2=-1mol△nH2=-3mol△nNH3=2mol對(duì)于反應(yīng)(1)，N2＋3H2＝2NH3(1)ξ1=△nN2／vN2=-1mol/-1=1mol對(duì)于反應(yīng)(2)：?N2＋3/2H2＝NH3(2)ξ2=△nN2／vN2=-1mol/(-1／2)=2mol=△nH2／vN2=-3mol/(-3／2)=2mol=△nNH3／vNH3=2mol/1=2mol其值與物質(zhì)選擇無(wú)關(guān)。即反應(yīng)進(jìn)度與反應(yīng)式寫法有關(guān)可見(jiàn)ξ2=2ξ1(三)反應(yīng)熱的測(cè)量——恒壓反應(yīng)熱(Qp)和恒容反應(yīng)熱(Qv)反應(yīng)熱效應(yīng)的測(cè)量方法————量熱計(jì)(calorimeter)(1)保溫杯式量熱計(jì)：適用于一般溶液反應(yīng)的熱效應(yīng)測(cè)定。缺點(diǎn)是溫度測(cè)量精度不高、摩擦生熱以及絕熱不佳等。此類量熱計(jì)法所測(cè)定的反應(yīng)熱都是在恒壓條件

下的熱效應(yīng)，稱為恒壓反應(yīng)熱(Qp)。彈式熱量計(jì)(Bombcalorimeter)最適用于測(cè)定物質(zhì)的燃燒熱。反應(yīng)熱的計(jì)算方法：熱量衡算，反應(yīng)所放熱量Q應(yīng)該等于量熱計(jì)和反應(yīng)后溶液升溫所需的熱量Qp

=cVρΔt+CΔt=(cVρ+C)Δt其中，C是量熱計(jì)常數(shù)，即量熱計(jì)每升高1°C所需的熱量，可通過(guò)混合已知冷水和熱水的能量衡算求得；Δt是溶液溫升值；c為溶液的比熱容；V為反應(yīng)后溶液的總體積；ρ為溶液密度?！锶芤旱臉?biāo)準(zhǔn)態(tài)規(guī)定溶質(zhì)活度為1molkg-1，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度的符號(hào)為bθ。T，p=pq=100kPaT，p，純物質(zhì)溶液，溶質(zhì)B,bB=bq=1mol·kg-1cB≈c=1mol·L-1★氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)除指物理狀態(tài)為氣態(tài)外，還指該氣體的壓力(或在混合氣體中的分壓)值為1×105Pa，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力的符號(hào)為pθ?！镆后w和固體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是指處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)壓力下純物質(zhì)的物理狀態(tài)。固體物質(zhì)在該壓力和指定溫度下如果具有幾種不同的晶形，給出焓值時(shí)必須標(biāo)明晶形。此時(shí)溫度沒(méi)有給定，對(duì)應(yīng)于每個(gè)T都有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，但一般常用T為298.15K時(shí)的數(shù)據(jù)，并用Φ表示。例如：可表示純凝聚態(tài)在298.15K，Pθ時(shí)的摩爾體積。θ表示標(biāo)準(zhǔn)壓力m表示為1molΦ表示298.15K

如果參加反應(yīng)的各種物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，此時(shí)的焓變就稱為標(biāo)準(zhǔn)焓變，用ΔrHmθ(Φ)表示。fai物質(zhì)的聚集狀態(tài)1理想氣體狀態(tài)方程式

理想氣體是一假想的氣體，實(shí)際上是不存在的。是人們?cè)谘芯空鎸?shí)氣體性質(zhì)時(shí)提出的物理模型。人們將符合理想氣體狀態(tài)方程式的氣體，稱為理想氣體。理想氣體分子之間沒(méi)有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可以忽略。兩個(gè)忽略：分子間的作用力分子本身的體積兩個(gè)條件：Ｐ不很高（與大氣壓相比）Ｔ不很低（與273.15K相比）理想氣體狀態(tài)方程式

pV=nRT

R----

摩爾氣體常量在STP下，p=101.325kPa,T=273.15Kn=1.0mol時(shí),Vm=22.414L=22.414×10-3m3分壓的概念與道爾頓分壓定律(1807)DaltonDalton’sLawofPartialPressure

在溫度與體積恒定時(shí)，混合氣體的總壓力等于組分氣體分壓力之和。氣體分壓力等于該氣體單獨(dú)占有總體積時(shí)，所表現(xiàn)的壓力。理想氣體，無(wú)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生英國(guó)化學(xué)家道爾頓(1766--1844)分壓力與分體積的計(jì)算ptot=pA+pB+…分體積的概念

在一定的T及ptot條件下，某組分氣體單獨(dú)存在所占有的體積。VA=nART/ptot

和Vtot=VA+VB+…氣體分壓等于總壓乘氣體摩爾分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)1.6熱效應(yīng)的計(jì)算——Hess蓋斯

定律一個(gè)反應(yīng)的ΔH等于各分步反應(yīng)ΔH之和。-----蓋斯定律即反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始、終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)所經(jīng)歷的途徑無(wú)關(guān)。GermainHenriHess1802-1850瑞士出生的俄國(guó)化學(xué)家始態(tài)終態(tài)中間態(tài)則熱力學(xué)第一定律告訴我們，熱效應(yīng)與途徑有關(guān)，但是在以下兩個(gè)條件的限制下，則過(guò)程的熱效應(yīng)就與途徑無(wú)關(guān)。1）系統(tǒng)只作體積功，不作其它功。2）過(guò)程進(jìn)行時(shí)壓力或體積恒定不變：恒壓下：Qp＝ΔH恒容下：Qv＝ΔU【例題】：已知25℃和pθ①CO(g)+1/2O2(g)＝CO2(g)ΔrHθm.1=－283.0kJ/mol②H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l)ΔrHθm.2=－285.8kJ/mol③C2H5OH(l)+3O2(g)＝2CO2(g)+3H2O(l)ΔrHθm.3=－1370kJ/mol試計(jì)算④2CO(g)＋4H2(g)=H2O(l)＋C2H5OH(l)的ΔrHθm.4【解】：根據(jù)赫斯定律，反應(yīng)④不論是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱效應(yīng)都是相同的。反應(yīng)④反應(yīng)④能不能分成①②③幾步完成?ΔrHθm.4=ΔrHθm.1×2+

ΔrHθm.2×4-ΔrHθm.3

首先要找出用已知反應(yīng)組合成新的反應(yīng)的步驟，然后在計(jì)算新反應(yīng)熱效應(yīng)時(shí)，要遵守組合反應(yīng)式時(shí)的加減乘除。=-283.2×2+285.8×4-1370=-339.2kJ/mol【例】1mol檸檬酸（固體）在298K等容燃燒放熱1989.7kJ。計(jì)算10g固體檸檬酸在298K定壓下燃燒時(shí)放的熱?！窘狻繖幟仕崛紵磻?yīng)式為：C6H8O7(s)+4.5O2(g)=6CO2(g)+4H2O(l)Δn=6–4.5=1.51mol檸檬酸定壓燃燒時(shí)放出的熱量為：10g檸檬酸燃燒時(shí)放出的熱量為：ΔH=ΔU+ΔnRT=-1989.7kJ/mol+1.5×8.314kJ.K-1.mol-1×298K=-1986.0kJ/molQp=(10/192)mol×(-1986.0kJ/mol)=-103.44kJ若干定義反應(yīng)焓

恒壓條件下反應(yīng)吸收或放出的熱量叫反應(yīng)焓，符號(hào)為。放熱過(guò)程中為負(fù)值(往往能自發(fā)進(jìn)行),吸熱過(guò)程中為正值(通常不能自發(fā)進(jìn)行)。標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓

是每mol反應(yīng)的焓變,為了使測(cè)得的△rH值具有可比性，就產(chǎn)生了標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓(standardmolarenthalpy)的概念，它是反應(yīng)物在其標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的反應(yīng)焓。標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓完整的表示符號(hào)為右上標(biāo)“θ”代表熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(簡(jiǎn)稱標(biāo)準(zhǔn)態(tài))，括號(hào)內(nèi)標(biāo)出指定的溫度。標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓

在溫度T下,由參考狀態(tài)單質(zhì)生成1mol物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓在溫度T下，1mol物質(zhì)B完全氧化成指定產(chǎn)物時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。Example結(jié)論：對(duì)一般反應(yīng)aA+bB→yY+zZExample該反應(yīng)可看作Al2O3的生成反應(yīng)與Fe2O3分解反應(yīng)相加的結(jié)果：2Al(s)+(3/2)O2(g)Al2