大學普通化學緒論

1、20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院120082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院2主要內容主要內容 化學的意義與研究對象化學的意義與研究對象 化學的地位化學的地位 化學發(fā)展史化學發(fā)展史 教學目的與教學內容教學目的與教學內容 要求與考核要求與考核20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院3一一 化學的意義與研究對象化學的意義與研究對象1 1 意義意義 化學是在原子和分子層次上研究物質的組成、結構、化學是在原子和分子層次上研究物質的組成、結構、性質及其變化規(guī)律的學科。性質及其變化規(guī)律的學科。2 2 研究對象與范圍研究對象與范圍 對象對象: : 原子、分子、晶體、各種天然與人

2、工合成大原子、分子、晶體、各種天然與人工合成大分子。分子。 內容內容: : 組成、結構、物理與化學性質、制備方法與組成、結構、物理與化學性質、制備方法與工藝；物質各種聚集狀態(tài)（包括晶體、非晶體、流工藝；物質各種聚集狀態(tài)（包括晶體、非晶體、流體、等離子體、介觀與納米態(tài)）下的性質、功能與體、等離子體、介觀與納米態(tài)）下的性質、功能與應用應用 。 20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院4化學的分支化學的分支( (二級二級) )學科：學科： 無機化學、有機化學、分析化學、物理化學和高無機化學、有機化學、分析化學、物理化學和高分子化學等；應用方面分子化學等；應用方面( (交叉邊緣學科交叉邊緣學科

3、) )有燃料化學、有燃料化學、環(huán)境化學、材料化學、生物化學、放射化學、激光化環(huán)境化學、材料化學、生物化學、放射化學、激光化學、地質化學、計算化學、能源化學、綠色化學、化學、地質化學、計算化學、能源化學、綠色化學、化學信息學、納米化學、化學生物學等。學信息學、納米化學、化學生物學等。 普通化學作為一門基礎課程，是對化學科學各普通化學作為一門基礎課程，是對化學科學各分支的基礎知識作一整體的介紹。分支的基礎知識作一整體的介紹。二二 化學的地位化學的地位 是自然科學的核心一級學科。是自然科學的核心一級學科。 是自然科學中處于承上啟下地位的中心學科。是自然科學中處于承上啟下地位的中心學科。2008200

4、9（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院5 化化 學學 計算與計算與信息科學信息科學 物理學物理學 數(shù)數(shù) 學學天文學天文學 地質與環(huán)地質與環(huán)境科學境科學 工程工程科學科學 生命生命科學科學 材料材料科學科學20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院6 化學是理論與應用并重的科學化學是理論與應用并重的科學 化學化學 醫(yī)藥醫(yī)藥 衛(wèi)生衛(wèi)生軍事軍事國防國防衣、食、衣、食、住、行住、行資源利用，資源利用，環(huán)境保護環(huán)境保護 新能源新能源冶金冶金 信息電子信息電子 新材料新材料生物技術生物技術20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院7三三. . 化學發(fā)展史化學發(fā)展史 四次革命四次革命20082009

5、（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院8 波義耳波義耳16611661年發(fā)表了年發(fā)表了“懷疑懷疑派化學家派化學家”(The Sceptical (The Sceptical Chymist)Chymist)，指出，指出: :“化學不是為了化學不是為了煉金，也不是為了治病，它應當煉金，也不是為了治病，它應當從煉金術和醫(yī)學中分離出來，成從煉金術和醫(yī)學中分離出來，成為一門獨立的科學為一門獨立的科學”。波義耳極。波義耳極為崇尚實驗，指出，為崇尚實驗，指出，“空談毫無空談毫無用途，一切來自實驗用途，一切來自實驗”。他把嚴。他把嚴密密的實驗方法引入化學研究，使的實驗方法引入化學研究，使化學成為一門實驗科學。化學

6、成為一門實驗科學。 恩格斯的評價恩格斯的評價：“把化學確立為科學把化學確立為科學” 被譽為被譽為“化學之父化學之父”（墓碑語）。（墓碑語）。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院9 法國化學家拉瓦錫法國化學家拉瓦錫17831783年出版名著年出版名著“關于燃素的回顧關于燃素的回顧”，提，提出燃燒的氧化學說。出燃燒的氧化學說。 拉瓦錫拉瓦錫17891789年出版了年出版了“初等化學概論初等化學概論”，首次給元素下了一，首次給元素下了一個科學和清晰的定義：個科學和清晰的定義：“元素是用任何方法都不能再分解的簡單元素是用任何方法都不能再分解的簡單物質物質”。以科學元素說取代了傳統(tǒng)思辨的舊元

7、素論。揭開了困惑。以科學元素說取代了傳統(tǒng)思辨的舊元素論。揭開了困惑人類幾千年的燃燒之謎，以批判統(tǒng)治化學界近百年的人類幾千年的燃燒之謎，以批判統(tǒng)治化學界近百年的“燃素說燃素說”為標志，發(fā)動了第二次化學革命，被譽為為標志，發(fā)動了第二次化學革命，被譽為“化學中的牛頓化學中的牛頓”。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院10 英國化學家道爾頓創(chuàng)立科學原子論英國化學家道爾頓創(chuàng)立科學原子論( (化學原子論化學原子論) )，揭示了各種化學定律、化學現(xiàn)象的內在聯(lián)系，成為說揭示了各種化學定律、化學現(xiàn)象的內在聯(lián)系，成為說明化學現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，完成了化學領域內一次極為明化學現(xiàn)象的統(tǒng)一理論，完成了化學領域內

8、一次極為重大的理論綜合。有人稱為近代化學史上的第三次化重大的理論綜合。有人稱為近代化學史上的第三次化學革命。學革命。 18031803年，道爾頓提出了原子學說：年，道爾頓提出了原子學說：元素是由非常元素是由非常微小的、看不見的、不可再分割的原子組成；原子既微小的、看不見的、不可再分割的原子組成；原子既不能創(chuàng)造，不能毀滅，也不能轉變，所以在一切化學不能創(chuàng)造，不能毀滅，也不能轉變，所以在一切化學反應中都保持自己原有的性質；同一種元素的原子其反應中都保持自己原有的性質；同一種元素的原子其形狀、質量及各種性質都相同，不同元素的原子的形形狀、質量及各種性質都相同，不同元素的原子的形狀、質量及各種性質則不

9、相同，原子的質量（而不是狀、質量及各種性質則不相同，原子的質量（而不是形狀）是元素最基本的特征；不同元素的原子以簡單形狀）是元素最基本的特征；不同元素的原子以簡單的數(shù)目比例相結合，形成化合物?；衔锏脑臃Q為的數(shù)目比例相結合，形成化合物?；衔锏脑臃Q為復雜原子，它的質量等于其組合原子質量的和。復雜原子，它的質量等于其組合原子質量的和。 20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院11 18071807年道爾頓發(fā)表年道爾頓發(fā)表 化學哲學新體系化學哲學新體系 ，全，全面闡述了化學原子論的思想。面闡述了化學原子論的思想。 19301930年，美國化學家鮑林（年，美國化學家鮑林（L.Paulin

10、gL.Pauling，1901190119941994）和德國物理學家）和德國物理學家J.C.SlaterJ.C.Slater（1900190019761976）把量子力學處理氫分子的成果）把量子力學處理氫分子的成果推廣到多原子分子體系，推廣到多原子分子體系，建立了價鍵理論建立了價鍵理論（VBTVBT）。闡明了共價鍵的方向性和飽和性，）。闡明了共價鍵的方向性和飽和性，指出了由于原子軌道重疊方式不同而形成的指出了由于原子軌道重疊方式不同而形成的鍵和鍵和鍵這兩種基本共價鍵類型。鍵這兩種基本共價鍵類型。 20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院12 19311931年，為解釋甲烷分子的空間構

11、型，年，為解釋甲烷分子的空間構型，鮑林又根據(jù)波函數(shù)疊加原理，鮑林又根據(jù)波函數(shù)疊加原理，提出了雜化軌提出了雜化軌道理論。道理論。作為價鍵理論的重要補充，較滿意作為價鍵理論的重要補充，較滿意地解釋了共價多原子分子的空間構型。地解釋了共價多原子分子的空間構型。 代表作代表作“化學鍵的本質化學鍵的本質”至今仍是一部至今仍是一部權威性著作。權威性著作。還還提出電負性、鍵參數(shù)、雜化、提出電負性、鍵參數(shù)、雜化、共振、氫鍵等概念共振、氫鍵等概念。在生物化學領域在生物化學領域提出了提出了蛋白質分子多肽鏈的螺旋結構。蛋白質分子多肽鏈的螺旋結構。 在量子化學和結構化學領域，幾乎到處在量子化學和結構化學領域，幾乎到處

12、可以看到鮑林的足跡?？梢钥吹锦U林的足跡。19541954年獲諾貝爾化學年獲諾貝爾化學獎，獎，19621962年獲諾貝爾和平獎年獲諾貝爾和平獎20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院13四四. .教學目的與教學內容教學目的與教學內容 目的目的 使同學具有必備的近代化學基本理使同學具有必備的近代化學基本理 論、基本知識和基本技能；論、基本知識和基本技能； 了解這些理論知識和技能在工程實際了解這些理論知識和技能在工程實際 的應用；的應用； 培養(yǎng)高素質人才。使同學成為知識培養(yǎng)高素質人才。使同學成為知識 面寬、基礎扎實、有開拓創(chuàng)新能力的面寬、基礎扎實、有開拓創(chuàng)新能力的 高素質人才。高素質人才。2

13、0082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院14教學內容教學內容 基本理論和基本知識：基本理論和基本知識：熱化學，化學反應的方向、程度和速率，熱化學，化學反應的方向、程度和速率，水化學，電化學，物質結構基礎以及元素水化學，電化學，物質結構基礎以及元素化學與無機材料，有機高分子化合物等。化學與無機材料，有機高分子化合物等。 工程實際應用工程實際應用：能源、大氣污染、水污染、金屬腐蝕及防能源、大氣污染、水污染、金屬腐蝕及防止、金屬材料及表面處理、非金屬材料、止、金屬材料及表面處理、非金屬材料、有機及生物高分子材料等。有機及生物高分子材料等。 20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院15五

14、五. .要求與考核要求與考核 理論課：理論課： 重點弄清各章的三基內容。課重點弄清各章的三基內容。課 堂上認真聽講、課后認真復習與消化、認堂上認真聽講、課后認真復習與消化、認 真完成作業(yè)。真完成作業(yè)。 實驗：實驗：是課程的重要環(huán)節(jié)，做實驗能加深是課程的重要環(huán)節(jié)，做實驗能加深 與鞏固對基本理論和知識的理解；能訓練與鞏固對基本理論和知識的理解；能訓練 基本操作技能，培養(yǎng)獨立操作、觀察記基本操作技能，培養(yǎng)獨立操作、觀察記 錄、分析歸納寫報告等多方面的能力以錄、分析歸納寫報告等多方面的能力以 及科學工作方法。及科學工作方法。 要求：要求：寫好預習報告，不得遲到缺席，獨寫好預習報告，不得遲到缺席，獨 立

15、操作，獨立寫實驗報告。立操作，獨立寫實驗報告。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院16成績評定方法：成績評定方法： 平時：平時：3030（包括考勤、課堂提問、（包括考勤、課堂提問、課堂小測驗、完成作業(yè)情況、實驗等）課堂小測驗、完成作業(yè)情況、實驗等） 考試：考試：7070實驗實驗 預習報告：預習報告：1010 實驗考勤：實驗考勤：1010 實驗操作技能：實驗操作技能：3030 實驗報告：實驗報告：5050（按個數(shù)，求平均）（按個數(shù)，求平均）20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院1720082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院18教學基本要求教學基本要求1.1.了解用彈式

16、熱量計測量等容熱效應了解用彈式熱量計測量等容熱效應( (q qv v) )的原的原 理，熟悉理，熟悉q qv v的實驗計算法。的實驗計算法。2.2.了解狀態(tài)函數(shù)的意義。了解化學反應中的焓了解狀態(tài)函數(shù)的意義。了解化學反應中的焓 變在一般條件下的意義。理解等壓熱效應變在一般條件下的意義。理解等壓熱效應( (q qp p) ) 與反應中的焓變的關系。了解與反應中的焓變的關系。了解q qv v與反應中的與反應中的 內能變的關系。初步掌握化學反應的標準摩內能變的關系。初步掌握化學反應的標準摩 爾焓變的近似計算。爾焓變的近似計算。3.適當了解能源中的燃料燃燒反應的熱效應。適當了解能源中的燃料燃燒反應的熱效

17、應。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院19（一）（一）反應熱的測量反應熱的測量（二）（二）反應熱的理論計算反應熱的理論計算1 1幾個基本概念幾個基本概念2 2反應熱的測量反應熱的測量1 1熱力學第一定律熱力學第一定律2 2化學反應的反應熱與焓化學反應的反應熱與焓3 3反應標準摩爾焓變的計算反應標準摩爾焓變的計算主要內容主要內容20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院201.1.1 1.1.1 幾個基本概念幾個基本概念 作為研究對象的那一作為研究對象的那一部分物質；部分物質； 系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質。的其它物質。1. 1. 系統(tǒng)：系統(tǒng)：2

18、. 2. 環(huán)境：環(huán)境：1-1 1-1 反應熱效應的測量反應熱效應的測量20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院21封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng) 三種熱力學系統(tǒng)：三種熱力學系統(tǒng)：孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng) 孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)是一種科學的抽象是一種科學的抽象, ,對于科對于科學研究有重要學研究有重要意義意義. .敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng)20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院22應用相的概念需區(qū)分：應用相的概念需區(qū)分：* *相與聚集態(tài)不同；相與聚集態(tài)不同；3 3 相：相： 系統(tǒng)可分為系統(tǒng)可分為: : 單相（均單相（均 勻）系統(tǒng)；多相（不均勻）系統(tǒng)。勻）系統(tǒng)；多相（不均勻）系統(tǒng)。 相與相之間有明確的界面。相與相之間

19、有明確的界面。系統(tǒng)中任何物理和化學性質完全相同的部分。系統(tǒng)中任何物理和化學性質完全相同的部分。* *相數(shù)與物質種類數(shù)；相數(shù)與物質種類數(shù)；* *相與界面的關系。相與界面的關系。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院23答：答：1）在此條件下，存在）在此條件下，存在3相（氣、液、相（氣、液、固各一相；固各一相；2）3相（氣體相（氣體1相，固體相，固體2相）相）思考思考：1) 101.325 kPa，273.15 K(00C)下，H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同時共存時系統(tǒng)中的相數(shù)為多少。2) CaCO3(s)分解為CaO (s)和CO2(g)并達到平衡的系統(tǒng)中的相數(shù)。2008

20、2009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院244 4 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：系統(tǒng)的宏觀性質的綜合表現(xiàn)系統(tǒng)的宏觀性質的綜合表現(xiàn)。狀態(tài)函數(shù)：描述系統(tǒng)性質的物理量。(p,V,T)特點：狀態(tài)一定,狀態(tài)函數(shù)一定。 狀態(tài)變化,狀態(tài)函數(shù)也隨之而變,且狀態(tài)函數(shù)的變化值只與始態(tài)、終態(tài)有關,而與變化途徑無關。途途 徑徑 1 1途途 徑徑 2 220082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院25思考思考：力和面積是什么性質的物理量？它們的商即壓強(熱力學中稱為壓力)是強度性質的物理量。由此可以得出什么結論？答：力和面積都是廣度性質的物理量。結論是兩個答：力和面積都是廣度性質的物理量。結論是兩個廣度性質的

21、物理量的商是一個強度性質的物理量。廣度性質的物理量的商是一個強度性質的物理量。推論推論：摩爾體積(體積除以物質的量)是什么性質的物理量？分類：廣度性質（體積、質量等）廣度性質（體積、質量等） 強度性質強度性質 （溫度、密度等）（溫度、密度等）20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院264. 過程與途徑 系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程；系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程；可逆過程可逆過程體系經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)體系經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)變到狀態(tài)變到狀態(tài)之后，之后，如果通過逆過程能使體系和環(huán)境都完全復原，這如果通過逆過程能使體系和環(huán)境都完全復原，這樣的過程稱為樣的過程稱為可逆過程可逆過程。它是在

22、一系列無限接近。它是在一系列無限接近平衡條件下進行的過程。平衡條件下進行的過程。 實現(xiàn)一個過程的具體步驟稱途徑實現(xiàn)一個過程的具體步驟稱途徑。思考思考：過程與途徑的區(qū)別。設想如果你要把設想如果你要把20 C的水燒開，要完成的水燒開，要完成“水燒開水燒開”這個這個過程，你可以有多種具體的過程，你可以有多種具體的“途徑途徑”：如可以在水壺中常：如可以在水壺中常壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒開再降至常壓。壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒開再降至常壓。5 5 過程與途徑過程與途徑20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院27298 K，101.3 kPa298K，506.5 kPa375 K，101.3

23、 kPa375 K，506.5 kPa恒溫過程恒溫過程恒恒壓壓過過程程途徑（途徑（）恒溫過程恒溫過程恒恒壓壓過過程程(II)途徑(II)（）實際過程 實際過程與完成過程的不同途徑20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院286 6 化學反應進度化學反應進度對于一般的反應：對于一般的反應： aA+bB=gG+dD 其化學反應計量方程為：其化學反應計量方程為： 0=0= B B B BB 其中其中 B B稱為稱為化學計量數(shù)化學計量數(shù)，符號：符號： a a、b b為負為負；g g、d d為正為正可寫為：可寫為： 0 0 =-N=-N2 2 -3H-3H2 2 +2NH+2NH3 3即：即： N

24、 N2 2 +3H+3H2 2 =2NH=2NH3 3以合成氨反應為例：以合成氨反應為例：N N2 2 +3H+3H2 22NH2NH3 320082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院29BBBBB)0()(nnn反應進度：單位是mol思考思考：反應進度與化學反應方程式的書寫有關嗎？答：有關。如對于反應：答：有關。如對于反應： 0 = N2 3H2 + 2NH3 ，當有，當有1mol NH3生成時，反應進度為生成時，反應進度為0.5mol。若將反應寫成。若將反應寫成322NHH23N21則反應進度為則反應進度為1 mol。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院30 gNH2gH3

25、gN322t0時 nB/mol 3.0 10.0 0 0 t1時 nB/mol 2.0 7.0 2.0 t2時 nB/mol 1.5 5.5 3.0 1 2 mol0 . 11mol)0 . 30 . 2(NN2211nmol5 . 12mol0 . 12mol)00 . 2(NHNH3311nmol0 . 13mol)0 .100 . 7(HH2211n20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院31反應進度必須對應具體的反應方程式。 gNHgH23gN21322mol0 . 22/1mol)0 . 30 . 2(22NN1n時1tt 2.0 7.0 2.0 (mol) 3.0 10.0

26、 0 (mol)0t20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院321.1.2 反應熱的測量反應熱的測量(heating effect measurement)1 1 熱效應測量原理熱效應測量原理BB20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院33計算公式：計算公式：q qc cs sm ms s(T(T2 2-T-T1 1) )c cs sm ms sT T =CST2 2 測量裝置測量裝置氧彈式氧彈式量熱計量熱計(calorimeter)(calorimeter)20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院343.3.測量方法與步驟：測量方法與步驟： 準確稱量反應物準確稱量反應

27、物( (固態(tài)或液態(tài)）裝入鋼彈固態(tài)或液態(tài)）裝入鋼彈 內，通入氧氣，密封內，通入氧氣，密封; ; 將鋼彈安放在一鋼質容器中，向容器內加入將鋼彈安放在一鋼質容器中，向容器內加入 足夠的已知質量的水，使鋼彈淹沒，鋼彈與足夠的已知質量的水，使鋼彈淹沒，鋼彈與 環(huán)境絕熱環(huán)境絕熱; ; 精確測定系統(tǒng)的起始溫度精確測定系統(tǒng)的起始溫度(T(T1 1);); 電火花引發(fā)反應，測量系統(tǒng)電火花引發(fā)反應，測量系統(tǒng)( (包括鋼彈及內包括鋼彈及內 部物質、水和金屬容器等部物質、水和金屬容器等) )的終態(tài)溫度的終態(tài)溫度(T(T2 2) )。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院35 CC叫做量熱計常數(shù)叫做量熱計常數(shù)

28、（calorimeter constant）為彈液為彈液( (如水如水) )和熱量計部件和熱量計部件( (如如杯體，鋼彈杯體，鋼彈, ,溫度計溫度計, ,攪拌棒和引燃絲等攪拌棒和引燃絲等) )熱熱容之和容之和.(.(例如盛水例如盛水2000g2000g的彈式熱量計的常的彈式熱量計的常數(shù)為數(shù)為10.1 kJ10.1 kJK K-1-1) )4.4.計算：計算： q-q(H2O)+qb -C(H2O)T+CbT -CT20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院361. 反應熱的實驗測量方法設有n mol物質完全反應，所放出的熱量使彈式量熱計與恒溫水浴的溫度從T1上升到T2，彈式量熱計與恒溫水

29、浴的熱容為Cs(JK-1)， 比熱容為cs(JK-1kg-1 )，則：TCTTmcqs12ss)(nqq/m由于完全反應， = n因此摩爾反應熱：思考思考：反應熱有定容反應熱和定壓反應熱之分。前者的反應條件是恒容，后者的反應條件是恒壓。用彈式量熱計測量的反應熱是定容反應熱還是定壓反應熱？答：定容反應熱答：定容反應熱20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院37示例 例例1.1 聯(lián)氨燃燒反應：N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l) 已知： T T cm mK82.294K18.293KJ848g1210O)(Hg5000.0)HN(211b242解解：燃燒：燃燒0.5

30、g聯(lián)氨放熱為聯(lián)氨放熱為kJ69.9J9690J)18.29382.294()848121018.4()OH()OH()OH(b22b2TcTmcqqqmol0156. 0) 1/(molg0 .32/g)5 . 00(11mV,molkJ2 .621mol0156. 0/kJ69. 9/qq求q ?20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院382. 熱化學方程式 表示化學反應與熱效應關系的方程式稱為熱化學方程表示化學反應與熱效應關系的方程式稱為熱化學方程式。其標準寫法是：式。其標準寫法是：先寫出反應方程，再寫出相應反先寫出反應方程，再寫出相應反應熱，兩者之間用分號或逗號隔開。例如：應熱，

31、兩者之間用分號或逗號隔開。例如： 標明反應溫度、壓力及反應物、生成物的狀態(tài)；標明反應溫度、壓力及反應物、生成物的狀態(tài)；書寫熱化學方程式時應注意：書寫熱化學方程式時應注意：N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l)； 1mV,molkJ620q2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)； 1molkJ570p,mq若不注明若不注明T, p, 皆指在皆指在T=298.15 K，p=100 kPa下。下。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院39 反應熱與反應式的化學計量數(shù)有關；反應熱與反應式的化學計量數(shù)有關； 一般標注的是等壓熱效應一般標注的是等壓熱效應qp。思考思考：

32、既然實驗精確測得的是qv ，大多數(shù)化學反應是在定壓條件下發(fā)生(qp)；二者之間有關系嗎？能不能由qv求得qp ？思考思考：有些反應的熱效應，包括設計新產(chǎn)品、新反應所需的反應熱，難以直接用實驗測得，那么如何得到這些反應熱呢 ？20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院401-2 1-2 反應熱的理論計算反應熱的理論計算一一 能量守恒定律能量守恒定律二二 熱力學第一定律熱力學第一定律 “在任何過程中，能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，在任何過程中，能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅， 只能從一種形式轉化為另一種形式，在轉化過程中能只能從一種形式轉化為另一種形式，在轉化過程中能量的總值不變。量的總值不變?！?/p>

33、“第一類永動機不可能制成第一類永動機不可能制成”U =U2 U1 q + w20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院411 1 熱力學能熱力學能符號：符號：U ，SISI單位：單位：J J。 U 是狀態(tài)函數(shù)；是狀態(tài)函數(shù)； 無絕對數(shù)值；無絕對數(shù)值； 其值與其值與n n 成正比。成正比。包括分子平動能、包括分子平動能、分子振動能、分子分子振動能、分子轉動能、電子運轉動能、電子運動能、核能等動能、核能等即即內能內能系統(tǒng)內部能量的總和系統(tǒng)內部能量的總和。思考思考：同樣的物質，在相同的溫度和壓力下，前者放在10000m高空，以400m/s飛行的飛機上，后者靜止在地面上。兩者的內能相同嗎？.答：相

34、同20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院422 2 熱熱 符號：符號：q ，常用單位：，常用單位：kJkJ；q不是狀態(tài)函數(shù)；不是狀態(tài)函數(shù)； 系統(tǒng)系統(tǒng)吸熱吸熱：q 0 ；系統(tǒng)；系統(tǒng)放熱放熱：q 0 熱熱是是系統(tǒng)與環(huán)境因溫度不同而傳遞的能量系統(tǒng)與環(huán)境因溫度不同而傳遞的能量。熱是大量質點以無序運動（分子的碰撞）方熱是大量質點以無序運動（分子的碰撞）方式而傳遞的能量，稱為無序能。式而傳遞的能量，稱為無序能。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院433 3 功功系統(tǒng)與環(huán)境交換能量的另一種形式系統(tǒng)與環(huán)境交換能量的另一種形式功功 功分為：功分為：體積功體積功 w (w=- -pV)； 非

35、體積功非體積功 w。 常用單位：常用單位：kJkJ。 w 不是狀態(tài)函數(shù)；不是狀態(tài)函數(shù)；系統(tǒng)對環(huán)境系統(tǒng)對環(huán)境作功作功: : w 0。思考思考：1mol理想氣體，密閉在1)氣球中，2) 鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高20C時，是否做了體積功？答：答：1)1)做體積功，做體積功，2)2)未做體積功。未做體積功。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院44 變到狀態(tài)變到狀態(tài)2,2,熱力熱力學能學能U2 2，q 0w 0U = q + w4 4 熱力學第一定律數(shù)學表達式熱力學第一定律數(shù)學表達式一封閉系統(tǒng)，熱力學能一封閉系統(tǒng)，熱力學能U1 1，從環(huán)境得功從環(huán)境得功w， 從環(huán)境吸從環(huán)境吸收熱收熱q，則

36、有：則有：20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院454. 體積功w體的計算等外壓過程中，體積功等外壓過程中，體積功w體體= p 外外(V2 V1) = p外外V 補充：體積功的計算補充：體積功的計算理想氣體的體積功理想氣體的體積功理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體的狀態(tài)方程：nRTpV 例例1.2 1 mol理想氣體從始態(tài)100kPa, 22.4dm3經(jīng)等溫恒外壓p2 = 50kPa膨脹到平衡，求系統(tǒng)所做的功。解解：終態(tài)平衡時的體積為：終態(tài)平衡時的體積為：3-33-32112m1044.8Pa50000/m1022.4Pa100000/pVpVJ1120m10)4 .228 .44(Pa50

37、00033Vpw外體20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院46解：1 mol水汽化為1mol水蒸氣，由于水蒸氣的體積遠遠大于液態(tài)水的體積，故 V=V氣V液V氣所以 w = -p V= -pV =-nRT=-18.314373 = -3.10(kJ/mol) rUm=q+w=40.63+(-3.10)=37.53 (kJ/mol)例例1.3 1.3 已知在已知在100100o oC C，100 kPa100 kPa下，下，1 mol1 mol水汽化為水汽化為1mol1mol水蒸氣，汽化熱為水蒸氣，汽化熱為40.63 kJ.mol40.63 kJ.mol-1-1，試估算，試估算1mol1

38、mol水在蒸發(fā)過程中的體積功水在蒸發(fā)過程中的體積功w w和和r rU Um m 。（水蒸氣。（水蒸氣在此可近似看作理想氣體）在此可近似看作理想氣體） 20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院47三三 化學反應的反應熱與焓化學反應的反應熱與焓 化學反應熱是指等溫過程熱化學反應熱是指等溫過程熱。 通常把只做體積功，且通常把只做體積功，且始態(tài)和終態(tài)具有相同溫度始態(tài)和終態(tài)具有相同溫度時，時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做等溫反應熱等溫反應熱。根據(jù)反應條件的不同，等溫反應熱又可分為根據(jù)反應條件的不同，等溫反應熱又可分為：1 1 定容反應熱定容反應熱 qVV2 =V1 V =0

39、U =q +w U =q -pV =qV2 2 定壓反應熱定壓反應熱 qP p2 =p1 =p U =q - -pV qP =U +pV20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院48 上式可化為：上式可化為： qP=（U2- -U1）+ p（V2- -V1） 即：即： qP=（U2+p2V2）- -（U1+p1V1） 令：令： H = U +pV 則則 qP =H2-H1=H H稱為稱為焓，是一個重要的熱力學數(shù)據(jù)。焓，是一個重要的熱力學數(shù)據(jù)。3 3 焓焓思考思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能否知道它的絕對數(shù)值？答：是狀態(tài)函數(shù)，但不能知道它的絕對數(shù)值。答：是狀態(tài)函數(shù)，但不能知道它的絕對數(shù)值。2008

40、2009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院49公式公式qp =H 的意義：的意義：1）等壓熱效應即為焓的增量，故）等壓熱效應即為焓的增量，故qP也只決定于始終態(tài)，而與也只決定于始終態(tài)，而與途徑無關。途徑無關。2）可以通過）可以通過H的計算求出的的計算求出的qP值。值。4. 定容反應熱與定壓反應熱的關系已知定容反應熱：qV = U；定壓反應熱：qp = Up + p(V2 V1)等溫過程， Up UV，則：H U = qp qV = p(V2 V1)20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院50qp qV = n2(g)RT n1(g)RT = n(g)RT對于理想氣體反應，有：對于有凝聚相

41、參與的理想氣體反應，由于凝聚相相對氣相來說，體積可以忽略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質的量。思考思考：若反應 C(石墨) + O2(g) CO2(g) 的 qp,m 為393.5 kJmol 1，則該反應的qV,m 為多少？答：該反應的答：該反應的n(g) = 0， qV = qp 小結小結對于沒有氣態(tài)物質參與的反應或對于沒有氣態(tài)物質參與的反應或n(g) = 0的反應，的反應，qV qp對于有氣態(tài)物質參與的反應，且對于有氣態(tài)物質參與的反應，且n(g) 0的反應，的反應，qV qp20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院51四四 化學反應熱的計化學反應熱的計算算 化學反應的反應熱（在

42、恒壓或恒容條件下）化學反應的反應熱（在恒壓或恒容條件下）只與物質的始態(tài)或終態(tài)有關而與變化的途徑無關。只與物質的始態(tài)或終態(tài)有關而與變化的途徑無關。如：如： C+OC+O2 2= CO= CO2 2 rH1C+C+21O O2 2=CO =CO rH2CO+CO+21O O2 2= = COCO2 2rH3有有 rH1=rH2+rH31. 1. 蓋斯定律蓋斯定律寫成通式：寫成通式：rH=irHi根據(jù)蓋斯定律，若化學反應可以加和，則其反根據(jù)蓋斯定律，若化學反應可以加和，則其反應熱也可以加和。應熱也可以加和。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院52推理：推理：任一化學反應可以分解為若干最基

43、本的反任一化學反應可以分解為若干最基本的反應應 ，這些，這些 反應的反應熱之和就是反應的反應熱之和就是該反應的反應熱。該反應的反應熱。（生成反應）（生成反應）生成生成如：如： AB + CD = AC + BD H A+B = AB H1 ; C+D = CD H2 ; A+C = AC H3 ; B+D = BD H4 。則：則： H =H4+H3-H1-H2即即: : rH=irHi20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院53例題：例題： 已知：已知：C C（s s）+O+O2 2（g g）COCO2 2（g g）=-393.5kJ=-393.5kJ. .molmol-1-1COC

44、O(g(g) )+ +2121O O2(g)2(g)COCO2(g2(g) )=-=-283.0kJ283.0kJ. .molmol-1-1問問: C: C(s)(s)+ +O O2(g)2(g)COCO(g)(g)=?=?解解:按蓋斯定律按蓋斯定律=(-393.5)-(-283.0)kJ(-393.5)-(-283.0)kJ. .molmol-1-1 = = -110.5kJ-110.5kJ. .molmol-1-1Hm1Hm2Hm3Hm320082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院542 2 標準摩爾焓變標準摩爾焓變 因為因為QP=H,所以恒溫恒壓條件下的反應熱可表示所以恒溫恒壓條件下

45、的反應熱可表示為反應的為反應的焓變焓變: :rH(T); 反應系統(tǒng)的反應系統(tǒng)的n nB B確定為確定為1mol1mol時時, ,反應熱稱為反應的反應熱稱為反應的摩摩爾焓變爾焓變: :rHm(T)； 在在標準狀態(tài)標準狀態(tài)下的摩爾焓變稱反應的下的摩爾焓變稱反應的標準摩標準摩爾焓變爾焓變: :rHm(T)20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院55熱力學關于標準態(tài)的規(guī)定熱力學關于標準態(tài)的規(guī)定（1 1）氣體氣體物質的物質的標準態(tài)標準態(tài)是在是在標準壓力標準壓力( (P P = = 100.00kPa) 100.00kPa)時的時的( (假想的假想的) )理想氣體狀態(tài)理想氣體狀態(tài); ;（2 2）溶

46、液溶液中溶質中溶質B B的標準態(tài)是的標準態(tài)是: :在在標準壓力標準壓力p p 時的標準質量摩爾濃度時的標準質量摩爾濃度c c =1.0mol=1.0mol. .dmdm-3-3, , 并表現(xiàn)為無限稀薄溶液時溶質并表現(xiàn)為無限稀薄溶液時溶質B(B(假想假想) )的的 狀態(tài)狀態(tài); ;（3 3）液體液體或或固體固體的的標準態(tài)標準態(tài)是是: :在在標準壓力標準壓力p p 時時 的純液體或純固體。的純液體或純固體。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院563 3 標準摩爾生成焓標準摩爾生成焓 指定指定溫度溫度T時時( (通常用通常用298.15K298.15K時可省略時可省略) )由由參考態(tài)參考態(tài)

47、元素元素生成生成B B時的標準摩爾焓變稱標準摩爾生成焓。時的標準摩爾焓變稱標準摩爾生成焓。 其中其中,C,C( (石石) )為碳的參考態(tài)元素為碳的參考態(tài)元素,O,O2(g)2(g)為氧的參考態(tài)元素為氧的參考態(tài)元素, ,此反此反應是應是生成反應生成反應。所以此反應的焓變即是。所以此反應的焓變即是COCO2 2（g g）的生成焓：的生成焓： 例如例如: : C C( (石石) )+O+O2(g)2(g)COCO2(g) 2(g) rHm(T)rHm(T)=fHm(COCO2 2,g g,T)* *參考態(tài)元素參考態(tài)元素通常指在所討論的溫度和壓力通常指在所討論的溫度和壓力下最穩(wěn)定狀態(tài)的單質。下最穩(wěn)定狀

48、態(tài)的單質。也有例外也有例外. .如如: :白磷白磷(P)(P)。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院574 4 標準摩爾焓變的計算標準摩爾焓變的計算理論計算理論計算以乙炔的完全燃燒反應為例以乙炔的完全燃燒反應為例: :標準狀態(tài)下標準狀態(tài)下, ,反應進度反應進度 = = 1mol1mol的焓變稱為反應的的焓變稱為反應的標準摩爾焓變標準摩爾焓變: :記作記作測定原理：測定原理：由于由于qp =H所以可以通過在標準狀態(tài)下測定恒溫恒壓條件下的所以可以通過在標準狀態(tài)下測定恒溫恒壓條件下的反應熱得到反應標準摩爾焓變反應熱得到反應標準摩爾焓變.)(m,rTH20082009（1）長江大學化學與環(huán)

49、境工程學院58通式：通式：rHm(T)= BBfHmB(T)2C+H2C+H2 2（g g）C C2 2H H2 2（g) g) r rH Hm1m1(T)=(T)=f fH Hm m(C(C2 2H H2,2,T)T)O O2(g)2(g)OO2 2（g g） r rH Hm2m2(T)=(T)=f fH Hm m(O(O2 2,T),T)C C(S)(S)+O+O2 2（g g）COCO2 2（g) g) 22r rH Hm3m3(T)=2(T)=2f fH Hm m(CO(CO2 2,T),T)H H2(g)2(g)+O+O2(g)2(g)HH2 2O O(l) (l) r rH Hm4

50、m4(T)=(T)=f fH Hm m(H(H2 2O,l,T)O,l,T)根據(jù)蓋斯定律根據(jù)蓋斯定律：r rH Hm m(T)=(T)=i if fH Hmimi(T)(T)有有: :r rH Hm m=2=2f fH Hm3m3+f fH Hm4m4-f fH Hm1m1-f fH Hm2m2C C2 2H H2 2（g g）+O+O2 2（g g）2CO2CO2 2（g g）+ H+ H2 2O O（l l）可將此反應分解為四個生成反應：可將此反應分解為四個生成反應：20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院59注注 意意 1 1 f fH HmBmB(298.15K)(298.15

51、K)是熱力學基本數(shù)據(jù)，可查表。是熱力學基本數(shù)據(jù)，可查表。單位：單位：kJkJ. .molmol-1-1, ,查表時注意物質的聚集狀態(tài)。查表時注意物質的聚集狀態(tài)。2 2 r rH Hm m(T)(T)r rH Hm m(298.15K)(298.15K)； 3 3 C C（石）（石）、H H2 2（g g）、O O2 2（g g）皆為參考態(tài)元素。皆為參考態(tài)元素。參考態(tài)參考態(tài)元素的標準摩爾生成焓為零元素的標準摩爾生成焓為零。如：。如：f fH Hm m(O(O2 2,g)=0,g)=0 4 4 由于由于f fH HmBmB與與n nB B成正比成正比，在進行計算時，在進行計算時B B的化學的化學計

52、量數(shù)計量數(shù)B B 不可忽略。不可忽略。5 水合氫離子的標準摩爾生成焓為水合氫離子的標準摩爾生成焓為0 0。20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院60例例1.5 1.5 用生成焓計算反應用生成焓計算反應的標準摩爾反應焓。的標準摩爾反應焓。【解解】 根據(jù)蓋斯定律，設計如下途徑：根據(jù)蓋斯定律，設計如下途徑：結論：對一般反應結論：對一般反應20082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院61例例1.6 1.6 計算聯(lián)氨計算聯(lián)氨(N(N2 2H H4 4) )在空氣中完全燃燒時反應在空氣中完全燃燒時反應的標準摩爾焓變的標準摩爾焓變r rH Hm m （298.15K)298.15K)。解：解：

53、BBmfBmrKHKH)15.298()15.298(. =0+2(-285.83)-50.63-0kJ.mol-1 =-622.3kJ.mol-120082009（1）長江大學化學與環(huán)境工程學院62例例1.7 計算反應計算反應 Zn(S)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(S)的的標準摩爾焓變。標準摩爾焓變。解：解： Zn(S)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(S)f fH Hm m /kJ.mol/kJ.mol-1 -1 0 64.77 -153.89 0 0 64.77 -153.89 0 BB.mfBmr)K15.298(H)K15.298(H (-153.89)+0-0-64.77kJ.mol-1 -218.66 kJ.mol-1課堂練習：課堂練習：p43 p43 1. 21. 220082009