普通化學(xué)：緒論

普通化學(xué)GeneralChemistry普通化學(xué)課程簡介普通化學(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，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，培養(yǎng)學(xué)生對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)用這些基本知識解決在化合物分析與合成方面問題的能力歡迎修“普通化學(xué)”教材和參考書

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：1.無機(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。?考試試題主要來源于教材1

中相關(guān)章節(jié)的習(xí)題。?要求：平時自做教材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)熱的測量

1.3反應(yīng)熱的理論計算第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6學(xué)時第3章水化學(xué)

6學(xué)時

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

4.1原電池

4.2電極電勢

4.3電極電勢的應(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

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)與無機(jī)材料

6學(xué)時

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無機(jī)化合物的的物理性質(zhì)

6.4無機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì)

6.5配位化合物

6.6無機(jī)材料

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

4學(xué)時

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

成績評定方法總評分100分，其中平時考察： 10%期中考試：30%期末考試：60%關(guān)于考試的說明：在考試時，每個人都需要帶計算器（計算器要有科學(xué)計數(shù)法和對數(shù)計算功能）。如果考生遲到超過30分鐘，則視為曠考?？荚嚊]有補(bǔ)考。如果錯過考試，則成績將被記為零分?？傇u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，為將來工作服務(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?。。?！水，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實驗是基礎(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)時期煉丹術(shù)和醫(yī)藥化學(xué)時期

燃素化學(xué)時期

定量化學(xué)時期，即近代化學(xué)時期。

科學(xué)相互滲透時期，即現(xiàn)代化學(xué)時期。1775年前后，拉瓦錫用定量化學(xué)實驗闡述了燃燒的氧化學(xué)說量子化學(xué)，計算化學(xué)1650-1775年化學(xué)的萌芽時期公元前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，繼往開來的偉大人物。他“把化學(xué)確立為科學(xué)”(恩格斯語)，被譽(yù)為“化學(xué)之父”(墓碑語)。鮑林（價鍵理論、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過程中完成這一重大發(fā)現(xiàn)的。邁爾對元素性質(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(電價理論)共價鍵理論(經(jīng)典Lewis學(xué)說)價鍵理論(電子配對理論)分子軌道理論(MO理論)晶體場理論配位場理論(LFT)

從化學(xué)鍵和量子化學(xué)理論的發(fā)展來看，化學(xué)家花了半個世紀(jì)左右的時間，由淺入深地認(rèn)識分子的本質(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)的一個重大突破。三、化學(xué)分支學(xué)科

一般把化學(xué)稱為一級學(xué)科，其分支學(xué)科稱為二級學(xué)科。按研究對象或研究目的不同，可將化學(xué)分為：無機(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)等二級學(xué)科。二級學(xué)科以下還可細(xì)分為三級學(xué)科。如電化學(xué)是物理化學(xué)的分支學(xué)科等。無機(jī)化學(xué)最古老的化學(xué)分支，早期的化學(xué)研究基本屬于無機(jī)化學(xué)范疇。研究無機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和無機(jī)化學(xué)反應(yīng)與過程的化學(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)通過化學(xué)工程產(chǎn)生巨大的工業(yè)價值和經(jīng)濟(jì)意義。從一個化學(xué)反應(yīng)在實驗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《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)

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

膠印制版過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、印刷各個工藝環(huán)節(jié)中各種化學(xué)藥品,對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爾、亞硫酸納、對苯二酚、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,對定影液起到保護(hù)作用

在軟片顯影液中對苯二酚主顯劑是存在著對人體的毒害作用的。

顯影液是呈堿性的物質(zhì),堿性物品則會腐蝕、灼傷人的皮膚,過敏性皮膚的人接觸氫氧化鈉還有一定的過敏反應(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

主動學(xué)習(xí)

2

預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)

3

課堂注意聽講

4

課后練習(xí)

5

融會貫通

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)的研究內(nèi)容

化學(xué)熱力學(xué)的主要研究內(nèi)容是化學(xué)反應(yīng)及相關(guān)過程中的能量效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)及相關(guān)過程的方向和限度問題。具體的講是利用熱力學(xué)第一定律來計算化學(xué)反應(yīng)中的熱效應(yīng)；利用熱力學(xué)第二定律來解決化學(xué)和物理變化的方向和限度，以及相平衡和化學(xué)平衡等問題；用熱力學(xué)第三定律闡明絕對熵的數(shù)值。熱力學(xué)是研究能量轉(zhuǎn)化的科學(xué)分支?；瘜W(xué)熱力學(xué)的作用：1)預(yù)測反應(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)境沒有能量和物質(zhì)

交換封閉體系：有能量交換，沒有物質(zhì)

交換開放體系：同時有能量和物質(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)的量無關(guān)，無加和性。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，就說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。”并非所有的狀態(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四個只有三個是獨(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)與變化的途徑無關(guān)。體系恢復(fù)到原來的狀態(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

對于一定量的單組分均勻體系，經(jīng)驗證明，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.過程和途徑過程：體系從始態(tài)到終態(tài)變化的經(jīng)過。途徑：完成這一變化經(jīng)過的具體步驟、路線。過程可分為：恒溫過程、恒壓過程、恒容過程、絕熱過程等。(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導(dǎo)致體系內(nèi)能的改變。

(Q)的符號

——體系吸熱取正值，放熱取負(fù)Q功(work,W)體系對抗外力運(yùn)動會作功。提起重物時克服重力作功，氣缸中的氣體推動活塞作功，電池產(chǎn)生的電流會通過電機(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

——環(huán)境對體系做功取正值，體系對環(huán)境

做功取負(fù)值。注：對于功（W）的正負(fù)符號規(guī)定，有的書刊與此相反。熱不是狀態(tài)函數(shù)。熱是個過程量，沒有過程就沒有熱量。體積膨脹功：許多常見的化學(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)動的動能及體系在外場中的位能。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)能的絕對數(shù)量是無法測量的（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)，試求過程的功。V2V1

功是一個過程量，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：自由膨脹過程

由始態(tài)向真空膨脹，即一次性地拿去3個砝碼，膨脹時外壓為0途徑二：一次膨脹過程

恒外壓P外＝p2

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

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

若膨脹過程分成無窮多個步驟，每個步驟中的外壓只比體系內(nèi)部的壓強(qiáng)小一個極小的量dp。也就是說將3個砝碼換成相同質(zhì)量但體積極小的一堆砂子（如圖），每個步驟只減去一個砂子，p外＝P內(nèi)－dp，讓體系膨脹至平衡。這樣的步驟要進(jìn)行無窮多次，讓整個過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)。一次膨脹過程二次膨脹過程準(zhǔn)靜態(tài)膨脹過程

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)，而與過程有關(guān)。等溫準(zhǔn)靜態(tài)過程中系統(tǒng)對環(huán)境所作的功的數(shù)值是最大的?？赡孢^程

系統(tǒng)從A態(tài)出發(fā)，通過準(zhǔn)靜態(tài)過程等溫膨脹到B態(tài)，又通過準(zhǔn)靜態(tài)過程等溫壓縮回到A態(tài)，完成一個循環(huán)。這個循環(huán)過程中，ΔU＝0，W＝（W膨脹＋W壓縮）＝0，所以Q＝0。這說明，系統(tǒng)經(jīng)歷一個由準(zhǔn)靜態(tài)過程構(gòu)成的循環(huán)過程之后，系統(tǒng)與環(huán)境之間，既無功的交換，又無熱的交換，系統(tǒng)復(fù)原，環(huán)境也復(fù)原，沒有留下任何痕跡。這就引出了熱力學(xué)中一個重要的概念——可逆過程?？赡孢^程定義：體系以某種途徑經(jīng)過某一過程發(fā)生了狀態(tài)變化，如果能以相反方向，經(jīng)過與原來相同的途徑回到其原始狀態(tài)，而且環(huán)境也同時恢復(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)的過程稱為可逆過程。即能通過原來過程的反方向變化而使系統(tǒng)和環(huán)境都同時復(fù)原、不留下任何痕跡的過程稱為可逆過程?？赡孢^程具有3個特征：1.可逆過程進(jìn)行時，系統(tǒng)始終無限接近平衡態(tài)，過程的推動力和阻力只相差無窮小。2.可逆過程是一種理想化過程的極限，完成一個可逆過程需耗時無窮長。3.在等溫的可逆過程中，系統(tǒng)對環(huán)境所作的功為最大功；環(huán)境對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，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）都與途徑無關(guān)，即體系內(nèi)能的變化只取決于始終態(tài)，與途徑無關(guān)。dU與過程無關(guān)，δQ、δW與過程有關(guān)。

當(dāng)系統(tǒng)從平衡態(tài)A出發(fā)經(jīng)任一過程達(dá)到另一平衡態(tài)B時，系統(tǒng)熱力學(xué)能的改變量等于在該過程中系統(tǒng)從環(huán)境吸收的熱Q與環(huán)境對系統(tǒng)所作的功W之和。熱力學(xué)第一定律的實質(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)計一種不需外界供給能量而能做功的機(jī)器——第一類永動機(jī)。因為它違反能量守恒定律，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)第一定律的一種說法。1.4反應(yīng)熱、焓及焓變1.4.1等容過程熱效應(yīng)封閉系統(tǒng),當(dāng)非體積功等于零(W’=0)1.4.2等壓過程熱效應(yīng)物理意義封閉系統(tǒng),當(dāng)不作非體積功時,等容(或等壓)過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：定義一個新函數(shù)-焓（H）

設(shè)：1）體系的變化過程為等壓過程即p始=p終=p環(huán)2）體系在變化過程中只做體積功，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）

在沒有其它功的條件下，系統(tǒng)在等容過程中所吸收的熱全部用于增加熱力學(xué)能；在等壓過程中所吸收的熱，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值無法確定。3)當(dāng)過程反向進(jìn)行時，ΔH要改變符號即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程Qp=ΔH吸熱過程Qp＞0，ΔH＞0焓增放熱過程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)對于等壓、只作體積功的化學(xué)反應(yīng)，有：Qp=Qv+pΔV2)對于固相和液相反應(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)是人們在處理體系狀態(tài)變化時引入的一個狀態(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)等壓變化過程熱效應(yīng)可以直接測定。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，通以電流一段時間。如果按以下幾種情況作為系統(tǒng)，試問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,水的蒸發(fā)熱為43.93kJ·mol-1。計算蒸發(fā)1

mol水時的Qp，W和ΔU。1

mol水蒸發(fā)過程做的體積功為：

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時水的蒸發(fā)熱為2.26kJ·g–1。求此過程的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)計量數(shù)。vAA+vBB=vDD+vGG化學(xué)計量數(shù)：vA

，無量綱。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)式書寫有關(guān)對同一反應(yīng)體系，其值與物質(zhì)選擇無關(guān)，但與反應(yīng)式寫法有關(guān)。1.5.1對于化學(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△nN2=-1mol△nH2=-3mol△nNH3=2mol對于反應(yīng)(1)，N2＋3H2＝2NH3(1)ξ1=△nN2／vN2=-1mol/-1=1mol對于反應(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)選擇無關(guān)。即反應(yīng)進(jìn)度與反應(yīng)式寫法有關(guān)可見ξ2=2ξ1(三)反應(yīng)熱的測量——恒壓反應(yīng)熱(Qp)和恒容反應(yīng)熱(Qv)反應(yīng)熱效應(yīng)的測量方法————量熱計(calorimeter)(1)保溫杯式量熱計：適用于一般溶液反應(yīng)的熱效應(yīng)測定。缺點(diǎn)是溫度測量精度不高、摩擦生熱以及絕熱不佳等。此類量熱計法所測定的反應(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(Bombcalorimeter)最適用于測定物質(zhì)的燃燒熱。反應(yīng)熱的計算方法：熱量衡算，反應(yīng)所放熱量Q應(yīng)該等于量熱計和反應(yīng)后溶液升溫所需的熱量Qp

=cVρΔt+CΔt=(cVρ+C)Δt其中，C是量熱計常數(shù)，即量熱計每升高1°C所需的熱量，可通過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，給出焓值時必須標(biāo)明晶形。此時溫度沒有給定，對應(yīng)于每個T都有一個標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，但一般常用T為298.15K時的數(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，實際上是不存在的。是人們在研究真實氣體性質(zhì)時提出的物理模型。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有相互吸引和排斥，分子本身的體積相對于氣體所占有體積完全可以忽略。兩個忽略：分子間的作用力分子本身的體積兩個條件：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,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，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，所表現(xiàn)的壓力。理想氣體，無化學(xué)反應(yīng)發(fā)生英國化學(xué)家道爾頓(1766--1844)分壓力與分體積的計算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)的計算——Hess蓋斯

定律一個反應(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)歷的途徑無關(guān)。GermainHenriHess1802-1850瑞士出生的俄國化學(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)，但是在以下兩個條件的限制下，則過程的熱效應(yīng)就與途徑無關(guān)。1）系統(tǒng)只作體積功，不作其它功。2）過程進(jìn)行時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，然后在計算新反應(yīng)熱效應(yīng)時，要遵守組合反應(yīng)式時的加減乘除。=-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。計算10g固體檸檬酸在298K定壓下燃燒時放的熱。【解】檸檬酸燃燒反應(yīng)式為：C6H8O7(s)+4.5O2(g)=6CO2(g)+4H2O(l)Δn=6–4.5=1.51mol檸檬酸定壓燃燒時放出的熱量為：10g檸檬酸燃燒時放出的熱量為：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，符號為。放熱過程中為負(fù)值(往往能自發(fā)進(jìn)行),吸熱過程中為正值(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為右上標(biāo)“θ”代表熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(簡稱標(biāo)準(zhǔn)態(tài))，括號內(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)物時的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。Example結(jié)論：對一般反應(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