大學化學復習第一章

1、大學化學考試時間和地點n考試時間和地點：n考試時間 2007年1月16日(8:00-10:00) n360711、360712、360713、360714主M302 n360721、360731主M304 n360921、360922主南401 n361711、361712、361721、361722主M402n361731、361732主M404 答疑時間和地點n答疑時間：2007年1月15日（周一）n上午8：30至11點30，下午2：005：00n地點：主北五層507（辦公室）（化學實驗室）n考試內(nèi)容：所講的四章內(nèi)容和實驗（主要是氧化還原反應和水的硬度測定）。n類型：是非題、選擇題、填空題

2、和計算題。一個公式為主線：一個公式為主線：G（T）=G(T)+RTlnQ副線：副線：G(T)= H(T)-TS(T)其他內(nèi)容基本都是應用。其他內(nèi)容基本都是應用。方法：方法：靈活掌握、以點（公式）帶線（各個基本點和慨念）、靈活掌握、以點（公式）帶線（各個基本點和慨念）、以線擴面（整個大學化學的要求內(nèi)容）。不要死記硬以線擴面（整個大學化學的要求內(nèi)容）。不要死記硬背。背。做一定量的習題鞏固課堂內(nèi)容。習題以習題冊為主。做一定量的習題鞏固課堂內(nèi)容。習題以習題冊為主。聽好每一堂課，做好小結(jié)。聽好每一堂課，做好小結(jié)。復習方法總結(jié)復習方法總結(jié)第一章第一章 熱化學與能源熱化學與能源n提要提要: 幾個基本概念幾個

3、基本概念, 氧彈氧彈, 定容定壓和焓定容定壓和焓; 熱力學第一定律熱力學第一定律, 蓋斯定律和能源蓋斯定律和能源.1 反應熱的測量反應熱的測量(1) 基本概念基本概念 系統(tǒng)與相系統(tǒng)與相 系統(tǒng)系統(tǒng) (敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng), 封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng), 隔離系統(tǒng)又叫孤立系統(tǒng)隔離系統(tǒng)又叫孤立系統(tǒng)) 相相 (界面界面, 單相系統(tǒng)和多相系統(tǒng)單相系統(tǒng)和多相系統(tǒng)) 相與物態(tài)不是一回事相與物態(tài)不是一回事! n狀態(tài)狀態(tài)n狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù) (理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程)狀態(tài)函數(shù)的三個狀態(tài)函數(shù)的三個特點特點:狀態(tài)一定狀態(tài)一定,其值一定其值一定;殊途同歸殊途同歸, 值變值變 相等相等;周而復始周而復始,值變?yōu)榱阒底優(yōu)榱銖V度

4、性質(zhì)廣度性質(zhì) (容量性質(zhì)容量性質(zhì))：如如 體積，質(zhì)量，熱容，焓，體積，質(zhì)量，熱容，焓， 熵和熱力學能等，具有加和性。熵和熱力學能等，具有加和性。 強度性質(zhì)：強度性質(zhì)：此類性質(zhì)不具有加和性，如溫度，壓力，此類性質(zhì)不具有加和性，如溫度，壓力， 密度密度, 粘度等。當廣度性質(zhì)除以物質(zhì)的量或粘度等。當廣度性質(zhì)除以物質(zhì)的量或 質(zhì)量或任意兩個廣度性質(zhì)相除之后就成為強度質(zhì)量或任意兩個廣度性質(zhì)相除之后就成為強度 性質(zhì)性質(zhì), 如，摩爾體積，摩爾焓或熵，比熱容等。如，摩爾體積，摩爾焓或熵，比熱容等。n 過程與可逆過程過程與可逆過程n 化學計量數(shù)和反應進度化學計量數(shù)和反應進度 對于一般化學反應方程式：對于一般化學反

5、應方程式：B為反應中物質(zhì)的化學式為反應中物質(zhì)的化學式, B是是B的的化學計量數(shù)化學計量數(shù), 單位為單位為1的量的量以合成氨反應為例說明以合成氨反應為例說明, 反應方程式寫法不同反應方程式寫法不同, B也不同也不同nB 是物質(zhì)是物質(zhì)B的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量反應進度反應進度:d=dnB/B(2) 反應熱的測量反應熱的測量 化學反應時所放出或吸收的熱化學反應時所放出或吸收的熱, 叫反應的熱效應，叫反應的熱效應，簡稱簡稱反應熱反應熱. 對反應熱進行精密的測量并研究與其他能對反應熱進行精密的測量并研究與其他能量變化的定量關(guān)系的學科叫量變化的定量關(guān)系的學科叫熱化學熱化學. 其實驗數(shù)據(jù)具有理其實驗數(shù)據(jù)具有理論

6、和實用的價值論和實用的價值. 如生產(chǎn)裝置如生產(chǎn)裝置, 例如精餾塔實施先進控制例如精餾塔實施先進控制-多變量預測控制多變量預測控制, 這其中就要知道反應熱對溫度的影這其中就要知道反應熱對溫度的影響程度。響程度。 q= -cs ms (T2 T1) 利用彈式熱量計利用彈式熱量計(氧彈氧彈) 測量反應熱測量反應熱, 其結(jié)構(gòu)和測量的其結(jié)構(gòu)和測量的步驟請同學們自習。步驟請同學們自習。 摩爾反應熱摩爾反應熱:反應熱反應熱q與反應進度與反應進度之比之比, qm=q/,J /mol 熱化學方程式熱化學方程式:化學反應與熱效應關(guān)系的方程式?；瘜W反應與熱效應關(guān)系的方程式。 2 反應熱的理論計算反應熱的理論計算(1

7、)定律定律: 在任何過程中能量不會自生自滅，只能從一種形在任何過程中能量不會自生自滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，而式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一個物體傳遞給另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量的總數(shù)量是保持不變的。這一自在轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量的總數(shù)量是保持不變的。這一自然然 規(guī)律稱為規(guī)律稱為能量守恒定律能量守恒定律，也稱為能量守恒與轉(zhuǎn)化定律也稱為能量守恒與轉(zhuǎn)化定律. 在熱力學上稱其為在熱力學上稱其為熱力學第一定律熱力學第一定律。n 能量守恒定律是人們在生產(chǎn)實踐與科學實驗中，根能量守恒定律是人們在生產(chǎn)實踐與科學實驗中，根據(jù)無數(shù)事實總結(jié)出來的，而不是根據(jù)其它原理推導出來

8、的。據(jù)無數(shù)事實總結(jié)出來的，而不是根據(jù)其它原理推導出來的。迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)任何自然現(xiàn)象違背這一定律。因此它是迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)任何自然現(xiàn)象違背這一定律。因此它是自然界的一個普遍規(guī)律。恩格斯稱它為十九世紀具有決定自然界的一個普遍規(guī)律。恩格斯稱它為十九世紀具有決定意義的重大發(fā)現(xiàn)之一。意義的重大發(fā)現(xiàn)之一。n n內(nèi)能內(nèi)能(internal energy) 又稱熱力學能又稱熱力學能(thermodynamic energy)是系統(tǒng)內(nèi)部是系統(tǒng)內(nèi)部各種能量的各種能量的總和總和，包括系統(tǒng)中分子、原子或離子等微觀粒，包括系統(tǒng)中分子、原子或離子等微觀粒子的動能、勢能以及核能等等，用符號子的動能、勢能以及核能等等，用符

9、號U 表示。表示。 內(nèi)能內(nèi)能U 既然是系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和，那它就是系統(tǒng)本既然是系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和，那它就是系統(tǒng)本身的性質(zhì)，其數(shù)值只取決于狀態(tài)。因而身的性質(zhì)，其數(shù)值只取決于狀態(tài)。因而內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)內(nèi)能是狀態(tài)函數(shù)，具有狀態(tài)函數(shù)的特性。迄今為止，內(nèi)能的絕對值無法測出，具有狀態(tài)函數(shù)的特性。迄今為止，內(nèi)能的絕對值無法測出，只能測定它的變化值。只能測定它的變化值。 在化學熱力學中在化學熱力學中, 研究的對象是宏觀靜止系統(tǒng)研究的對象是宏觀靜止系統(tǒng), 不考慮不考慮系統(tǒng)內(nèi)的微觀狀態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的微觀狀態(tài), 或整體的運動的動能及外力場對系統(tǒng)或整體的運動的動能及外力場對系統(tǒng)的位能。的位能。 熱力學第一定律的數(shù)學表達式：熱

10、力學第一定律的數(shù)學表達式： 對對封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)，U=U2-U1=q+w 對對敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng)?q, w 定義、符號定義、符號 體積功、非體積功體積功、非體積功 狀態(tài)函數(shù)？狀態(tài)函數(shù)？ (2) 化學反應的反應熱與焓（化學反應的反應熱與焓（不考慮非體積功不考慮非體積功） 化學反應熱化學反應熱: 等溫過程熱等溫過程熱 A 定容反應熱定容反應熱 U=qV B 定壓反應熱與焓定壓反應熱與焓 w = -pV + w = -pV+0 = -p（V2-V1） U= U2-U1= q + w = qp - p（V2-V1） 既，既，qp =（U2+pV2）-（U1+pV1），）， 令令 H=U+pV，則則qp

11、=H (3) qp與與 qv 的關(guān)系與蓋斯定律的關(guān)系與蓋斯定律 qp qv=Hp- Uv=（ Up+pV）- Uv pV 對于只是液態(tài)和固態(tài)的系統(tǒng)：對于只是液態(tài)和固態(tài)的系統(tǒng)：V = 0， qp= qv； 對于有氣體參與的系統(tǒng)：對于有氣體參與的系統(tǒng)： qp-qv =（Bg）RT qp,m- qv,m=（Bg）RT, rHm - rUm = （Bg）RT(3) 反應的標準摩爾焓變的計算反應的標準摩爾焓變的計算A 熱力學標準狀態(tài)與物質(zhì)的標準摩爾生成焓熱力學標準狀態(tài)與物質(zhì)的標準摩爾生成焓 H = U + pV熱力學標準狀態(tài)熱力學標準狀態(tài): 在在任任一溫度一溫度T，標準壓力，標準壓力p下表現(xiàn)出理想氣下表

12、現(xiàn)出理想氣體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)為氣態(tài)物質(zhì)的標準狀態(tài)。液體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)為氣態(tài)物質(zhì)的標準狀態(tài)。液體，固體物質(zhì)或溶液的標準狀態(tài)為在任一溫度體，固體物質(zhì)或溶液的標準狀態(tài)為在任一溫度T，標準壓力標準壓力p下的純液體，純固體或標準濃度下的純液體，純固體或標準濃度c或或 m時的狀態(tài)。時的狀態(tài)。 標準壓力為標準壓力為 p=100 kPa(我國我國) 或或101.325 kPa (國際國際)， 標準濃度指標準濃度指 c=1 mol/dm3 或或 m=1 mol/kg標準摩爾生成焓標準摩爾生成焓: 在標準狀態(tài)時由指定單質(zhì)生成單位在標準狀態(tài)時由指定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)時的焓變物質(zhì)的量的純物質(zhì)時的焓變, f

13、Hm或簡寫或簡寫fH， 單位單位 kJ/mol 指定單質(zhì)的指定單質(zhì)的標準摩爾生成焓均為標準摩爾生成焓均為0 對于水合離子的相對焓值對于水合離子的相對焓值, 規(guī)定以水合氫離子的規(guī)定以水合氫離子的標準摩標準摩爾生成焓為爾生成焓為0 fHm（H+，aq，298.15K)=0 B 反應的標準摩爾焓變反應的標準摩爾焓變 在標準狀態(tài)時反應的摩爾焓變在標準狀態(tài)時反應的摩爾焓變, rHm或或H 由蓋斯定律和由蓋斯定律和標準生成焓的定義標準生成焓的定義 rHm(298.15K)=B fHmB(298.15K)任一化學反應任一化學反應: aA(l)+bB(aq)=gG(s)+dD(g), rHm= ? 求反應的摩

14、爾焓變除注明系統(tǒng)的狀態(tài)求反應的摩爾焓變除注明系統(tǒng)的狀態(tài)(T, p, 物態(tài)物態(tài))外外, 還必須指明相應的反應計量方程式。還必須指明相應的反應計量方程式。 若系統(tǒng)的溫度不是若系統(tǒng)的溫度不是298.15K，反應的焓變變化不大，反應的焓變變化不大，反應的焓變基本不隨溫度而變，即反應的焓變基本不隨溫度而變，即 rHm rHm(298.15K) rHm = rHm產(chǎn)物產(chǎn)物 - rHm反應物反應物 rHm (T) rHm(298.15K)=B fHmB(298.15K)熱力學熱力學第一定律第一定律-定容定容(定壓定壓)反應熱反應熱-焓焓-它它們的關(guān)系們的關(guān)系蓋斯定律蓋斯定律U和和H無法知道無法知道-定標準定標準-標準狀態(tài)標準狀態(tài)-標準摩標準摩爾生成焓爾生成焓,反應的標準摩爾焓變反應的標準摩爾焓變-指出特定指出特定的化學反應的化學反應反應的標準摩爾焓變的計算反應的標準摩爾焓變的計算一一. 對焓的認識對焓的認識:1. 是狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)函數(shù) 始態(tài)始態(tài) 終態(tài)終態(tài) H1 H2 系統(tǒng)