大學(xué)化學(xué)復(fù)習(xí)第一章

1、大學(xué)化學(xué)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(xué)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(yīng)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(yīng)用。其他內(nèi)容基本都是應(yīng)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(kuò)面（整個大學(xué)化學(xué)的要求內(nèi)容）。不要死記硬以線擴(kuò)面（整個大學(xué)化學(xué)的要求內(nèi)容）。不要死記硬背。背。做一定量的習(xí)題鞏固課堂內(nèi)容。習(xí)題以習(xí)題冊為主。做一定量的習(xí)題鞏固課堂內(nèi)容。習(xí)題以習(xí)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(fù)習(xí)方法總結(jié)復(fù)習(xí)方法總結(jié)第一章第一章 熱化學(xué)與能源熱化學(xué)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(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律, 蓋斯定律和能源蓋斯定律和能源.1 反應(yīng)熱的測量反應(yīng)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(fù)始周而復(fù)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(xué)能等，具有加和性。熵和熱力學(xué)能等，具有加和性。 強(qiáng)度性質(zhì)：強(qiáng)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(dāng)廣度性質(zhì)除以物質(zhì)的量或粘度等。當(dāng)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(qiáng)度質(zhì)量或任意兩個廣度性質(zhì)相除之后就成為強(qiáng)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(xué)計量數(shù)和反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)進(jìn)度 對于一般化學(xué)反應(yīng)方程式：對于一般化學(xué)反

5、應(yīng)方程式：B為反應(yīng)中物質(zhì)的化學(xué)式為反應(yīng)中物質(zhì)的化學(xué)式, B是是B的的化學(xué)計量數(shù)化學(xué)計量數(shù), 單位為單位為1的量的量以合成氨反應(yīng)為例說明以合成氨反應(yīng)為例說明, 反應(yīng)方程式寫法不同反應(yīng)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(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度:d=dnB/B(2) 反應(yīng)熱的測量反應(yīng)熱的測量 化學(xué)反應(yīng)時所放出或吸收的熱化學(xué)反應(yīng)時所放出或吸收的熱, 叫反應(yīng)的熱效應(yīng)，叫反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡稱簡稱反應(yīng)熱反應(yīng)熱. 對反應(yīng)熱進(jìn)行精密的測量并研究與其他能對反應(yīng)熱進(jìn)行精密的測量并研究與其他能量變化的定量關(guān)系的學(xué)科叫量變化的定量關(guān)系的學(xué)科叫熱化學(xué)熱化學(xué). 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(jìn)控制例如精餾塔實施先進(jìn)控制-多變量預(yù)測控制多變量預(yù)測控制, 這其中就要知道反應(yīng)熱對溫度的影這其中就要知道反應(yīng)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(yīng)熱測量反應(yīng)熱, 其結(jié)構(gòu)和測量的其結(jié)構(gòu)和測量的步驟請同學(xué)們自習(xí)。步驟請同學(xué)們自習(xí)。 摩爾反應(yīng)熱摩爾反應(yīng)熱:反應(yīng)熱反應(yīng)熱q與反應(yīng)進(jìn)度與反應(yīng)進(jìn)度之比之比, qm=q/,J /mol 熱化學(xué)方程式熱化學(xué)方程式:化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式。化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式。 2 反應(yīng)熱的理論計算反應(yīng)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(xué)上稱其為在熱力學(xué)上稱其為熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律。n 能量守恒定律是人們在生產(chǎn)實踐與科學(xué)實驗中，根能量守恒定律是人們在生產(chǎn)實踐與科學(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(jì)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(jì)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(xué)能又稱熱力學(xué)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(xué)熱力學(xué)中在化學(xué)熱力學(xué)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(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：熱

10、力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)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(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓（化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓（不考慮非體積功不考慮非體積功） 化學(xué)反應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)熱: 等溫過程熱等溫過程熱 A 定容反應(yīng)熱定容反應(yīng)熱 U=qV B 定壓反應(yīng)熱與焓定壓反應(yīng)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算A 熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 H = U + pV熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài): 在在任任一溫度一溫度T，標(biāo)準(zhǔn)壓力，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。液體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)為氣態(tài)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。液體，固體物質(zhì)或溶液的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為在任一溫度體，固體物質(zhì)或溶液的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為在任一溫度T，標(biāo)準(zhǔn)壓力標(biāo)準(zhǔn)壓力p下的純液體，純固體或標(biāo)準(zhǔn)濃度下的純液體，純固體或標(biāo)準(zhǔn)濃度c或或 m時的狀態(tài)。時的狀態(tài)。 標(biāo)準(zhǔn)壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力為 p=100 kPa(我國我國) 或或101.325 kPa (國際國際)， 標(biāo)準(zhǔn)濃度指標(biāo)準(zhǔn)濃度指 c=1 mol/dm3 或或 m=1 mol/kg標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓: 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時由指定單質(zhì)生成單位在標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓均為標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)摩標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為爾生成焓為0 fHm（H+，aq，298.15K)=0 B 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時反應(yīng)的摩爾焓變在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時反應(yīng)的摩爾焓變, rHm或或H 由蓋斯定律和由蓋斯定律和標(biāo)準(zhǔn)生成焓的定義標(biāo)準(zhǔn)生成焓的定義 rHm(298.15K)=B fHmB(298.15K)任一化學(xué)反應(yīng)任一化學(xué)反應(yīng): aA(l)+bB(aq)=gG(s)+dD(g), rHm= ? 求反應(yīng)的摩

14、爾焓變除注明系統(tǒng)的狀態(tài)求反應(yīng)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(yīng)的反應(yīng)計量方程式。還必須指明相應(yīng)的反應(yīng)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(yīng)的焓變變化不大，反應(yīng)的焓變變化不大，反應(yīng)的焓變基本不隨溫度而變，即反應(yīng)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(yīng)物反應(yīng)物 rHm (T) rHm(298.15K)=B fHmB(298.15K)熱力學(xué)熱力學(xué)第一定律第一定律-定容定容(定壓定壓)反應(yīng)熱反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)定標(biāo)準(zhǔn)-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)-標(biāo)準(zhǔn)摩標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓爾生成焓,反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變-指出特定指出特定的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算一一. 對焓的認(rèn)識對焓的認(rèn)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)