普通化學(xué)基礎(chǔ)講義

1、普通化學(xué)基礎(chǔ)講義1主要內(nèi)容 化學(xué)的意義與研究對象化學(xué)的地位 化學(xué)發(fā)展史 教學(xué)目的與教學(xué)內(nèi)容 要求與考核一 化學(xué)的意義與研究對象1 意義 化學(xué)是在原子和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)律的學(xué)科。2 研究對象與范圍 對象: 原子、分子、晶體、各種天然與人工合成大分子。 內(nèi)容: 組成、結(jié)構(gòu)、物理與化學(xué)性質(zhì)、制備方法與工藝；物質(zhì)各種聚集狀態(tài)（包括晶體、非晶體、流體、等離子體、與納米態(tài)）下的性質(zhì)、功能與應(yīng)用 。 化學(xué)的分支(二級)學(xué)科： 無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)和高分子化學(xué)等；應(yīng)用方面(交叉邊緣學(xué)科)有燃料化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、材料化學(xué)、生物化學(xué)、放射化學(xué)、激光化學(xué)、地質(zhì)化學(xué)、計算

2、化學(xué)、能源化學(xué)、綠色化學(xué)、化學(xué)信息學(xué)、納米化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)等。 普通化學(xué)作為一門基礎(chǔ)課程，是對化學(xué)科學(xué)各分支的基礎(chǔ)知識作一整體的介紹。二化學(xué)的地位 是自然科學(xué)的核心一級學(xué)科。 是自然科學(xué)中處于承上啟下地位的中心學(xué)科。 化 學(xué) 計算與信息科學(xué) 物理學(xué) 數(shù) 學(xué)天文學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境科學(xué) 工程科學(xué) 生命科學(xué) 材料科學(xué) 化學(xué)是理論與應(yīng)用并重的科學(xué) 化學(xué) 醫(yī)藥 衛(wèi)生軍事國防衣、食、住、行資源利用，環(huán)境保護(hù) 新能源冶金 信息電子 新材料生物技術(shù)三. 化學(xué)發(fā)展史 四次革命 波義耳1661年發(fā)表了“懷疑派化學(xué)家”(The ScepticalChymist)，指出:“化學(xué)不是為了煉金，也不是為了治病，它應(yīng)當(dāng)從煉金術(shù)

3、和醫(yī)學(xué)中分離出來，成為一門獨立的科學(xué)”。波義耳極為崇尚實驗，指出，“空談毫無用途，一切來自實驗”。他把嚴(yán)密的實驗方法引入化學(xué)研究，使化學(xué)成為一門實驗科學(xué)。 恩格斯的評價：“把化學(xué)確立為科學(xué)” 被譽為“化學(xué)之父”（墓碑語）。 法國化學(xué)家拉瓦錫1783年出版名著“關(guān)于燃素的回顧”，提出燃燒的氧化學(xué)說。 拉瓦錫1789年出版了“初等化學(xué)概論”，首次給元素下了一個科學(xué)和清晰的定義：“元素是用任何方法都不能再分解的簡單物質(zhì)”。以科學(xué)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(xué)界近百年的“燃素說”為標(biāo)志，發(fā)動了第二次化學(xué)革命，被譽為“化學(xué)中的牛頓”。 英國化學(xué)家道爾頓創(chuàng)立

4、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。有人稱為近代化學(xué)史上的第三次化學(xué)革命。 1803年，道爾頓提出了原子學(xué)說：元素是由非常微小的、看不見的、不可再分割的原子組成；原子既不能創(chuàng)造，不能毀滅，也不能轉(zhuǎn)變，所以在一切化學(xué)反應(yīng)中都保持自己原有的性質(zhì)；同一種元素的原子其形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)都相同，不同元素的原子的形狀、質(zhì)量及各種性質(zhì)則不相同，原子的質(zhì)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的數(shù)目比例相結(jié)合，形成化合物?；衔锏脑臃Q為復(fù)雜原子，它的質(zhì)量等于其組合原子質(zhì)量的和。 1807年道爾

5、頓發(fā)表化學(xué)哲學(xué)新體系，全面闡述了化學(xué)原子論的思想。 1930年，美國化學(xué)家鮑林（L.Pauling，19011994）和德國物理學(xué)家J.C.Slater（19001976）把量子力學(xué)處理氫分子的成果推廣到多原子分子體系，建立了價鍵理論（VBT）。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鍵和鍵這兩種基本共價鍵類型。 1931年，為解釋甲烷分子的空間構(gòu)型，鮑林又根據(jù)波函數(shù)疊加原理，提出了雜化軌道理論。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(gòu)型。 代表作“化學(xué)鍵的本質(zhì)”至今仍是一部權(quán)威性著作。還提出電負(fù)性、鍵參數(shù)、雜化、共振、氫鍵等概念。在生物化學(xué)領(lǐng)域

6、提出了蛋白質(zhì)分子多肽鏈的螺旋結(jié)構(gòu)。 在量子化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)領(lǐng)域，幾乎到處可以看到鮑林的足跡。1954年獲諾貝爾化學(xué)獎，1962年獲諾貝爾和平獎四.教學(xué)目的與教學(xué)內(nèi)容 目的 使同學(xué)具有必備的近代化學(xué)基本理 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 的應(yīng)用； 培養(yǎng)高素質(zhì)人才。使同學(xué)成為知識 面寬、基礎(chǔ)扎實、有開拓創(chuàng)新能力的 高素質(zhì)人才。教學(xué)內(nèi)容 基本理論和基本知識：熱化學(xué)，化學(xué)反應(yīng)的方向、程度和速率，水化學(xué)，電化學(xué)，生命物質(zhì)與人體健康，有機(jī)高分子化合物等。 工程實際應(yīng)用：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、有機(jī)及生物高分子材料等。 五.要求與考核

7、 理論課： 重點弄清各章的三基內(nèi)容。課 堂上認(rèn)真聽講、課后認(rèn)真復(fù)習(xí)與消化、認(rèn) 真完成作業(yè)。 實驗：是課程的重要環(huán)節(jié)，做實驗?zāi)芗由?與鞏固對基本理論和知識的理解；能訓(xùn)練 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 及科學(xué)工作方法。 要求：寫好預(yù)習(xí)報告，不得遲到缺席，獨 立操作，獨立寫實驗報告。第 1 章 熱 化 學(xué) 與 能 源教學(xué)基本要求1.了解用彈式熱量計測量等容熱效應(yīng)(qv)的原 理，熟悉qv的實驗計算法。2.了解狀態(tài)函數(shù)的意義。了解化學(xué)反應(yīng)中的焓 變在一般條件下的意義。理解等壓熱效應(yīng)(qp) 與反應(yīng)中的焓變的關(guān)系。了解qv與反應(yīng)中的 內(nèi)能變的關(guān)系。初步掌握化學(xué)反

8、應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩 爾焓變的近似計算。3.適當(dāng)了解能源中的燃料燃燒反應(yīng)的熱效應(yīng)。（一）反應(yīng)熱的測量（二）反應(yīng)熱的理論計算1幾個基本概念2反應(yīng)熱的測量1熱力學(xué)第一定律2化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓3反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算主要內(nèi)容1.1.1 幾個基本概念 作為研究對象的那一部分物質(zhì)； 系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質(zhì)。1. 系統(tǒng)：2. 環(huán)境：1-1 反應(yīng)熱效應(yīng)的測量封閉系統(tǒng) 三種熱力學(xué)系統(tǒng)：孤立系統(tǒng) 孤立系統(tǒng)是一種科學(xué)的抽象,對于科學(xué)研究有重要意義.敞開系統(tǒng)應(yīng)用相的概念需區(qū)分：*相與聚集態(tài)不同；3 相： 系統(tǒng)可分為: 單相（均 勻）系統(tǒng)；多相（不均勻）系統(tǒng)。 相與相之間有明確的界面。系統(tǒng)中任何物理和化學(xué)性質(zhì)完全

9、相同的部分。*相數(shù)與物質(zhì)種類數(shù)；*相與界面的關(guān)系。4 物質(zhì)的量及其單位物質(zhì)的量是描述系統(tǒng)基本單元數(shù)的物 理量,其符號為 nB。物質(zhì)的量是七個基本量之一，物質(zhì)的量的單位是摩爾mol，基本單元可以是原子、離子.分子及其 它粒子或這些粒子的特定組合。如：n（H）、 n（O2）、 n（N2） n（H2SO4）、 n（N2+3H2 ） 等。 某系統(tǒng)的基本單元數(shù)為NA=6.021023 時，該系統(tǒng)的物質(zhì)的量nB為1摩爾，即:nB=1.0 mol對于一物理量，可表示為： 因此,不能說“摩爾數(shù)”為幾。即不能用單位代替量。 所以，使用摩爾時必須指定基本單元。nB中下標(biāo)B即表示基本單元。 A = A A 即：量

10、= 數(shù)值單位5 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù) 25狀態(tài)一經(jīng)固定，其狀態(tài)函數(shù)有一定的數(shù)值。換言之，狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)。狀態(tài)發(fā)生變化時，其狀態(tài)函數(shù)的改變只由始態(tài)及終態(tài)決定，而與途徑無關(guān)。用數(shù)學(xué)語言表達(dá)則為：如果z是狀態(tài)函數(shù)，dz必為全微分，其積分結(jié)果與途徑無關(guān)，只決定于始態(tài)與終態(tài)，即： 26 系統(tǒng)的P、v、T組成、質(zhì)量及密度等宏觀性質(zhì)都屬于狀態(tài)函數(shù)。根據(jù)其與系統(tǒng)中物質(zhì)的量的關(guān)系，可將它分為兩類： 廣度性質(zhì)(或稱容量性質(zhì))其數(shù)值與系統(tǒng)中物質(zhì)的量成正比。例如，體積、質(zhì)量、嫡、內(nèi)能等。此種性質(zhì)具有加和性，27即整個系統(tǒng)的某種廣延性質(zhì)是系統(tǒng)中各部分廣延性質(zhì)的總和。 強度性質(zhì)其數(shù)值與系統(tǒng)中所含物質(zhì)的量無關(guān)，它沒有加

11、和性。例如，溫度、壓力、密度、粘度等。系統(tǒng)的某種廣延性質(zhì)除以物質(zhì)的量之后就成為強度性質(zhì)。例如，熱容、體積、熵是廣延性質(zhì)，而摩爾熱容、摩爾體積、摩爾熵就是強度性質(zhì)。 6.過程與可逆過程 28通過比較系統(tǒng)變化前后的狀態(tài)差異，可把常見的過程分成三類： (1)簡單物理過程：系統(tǒng)的化學(xué)組成及聚集狀態(tài)不變，只發(fā)生T，P、V等參量的改變。 (2)復(fù)雜物理過程：這類過程包括相變和混合等。一般說來，這類過程從對系統(tǒng)的描述到過程本身都較上面一種物理過程復(fù)雜。 29(3)化學(xué)過程：即化學(xué)反應(yīng)。狀態(tài)發(fā)生變化時，其狀態(tài)函數(shù)的改變只由始態(tài)及終態(tài)決定，而與途徑無關(guān)。用數(shù)學(xué)語言表達(dá)則為：如果z是狀態(tài)函數(shù)，dz必為全微分，其積

12、分結(jié)果與途徑無關(guān)，只決定于始態(tài)與終態(tài)，即：如果依照過程本身的特點，過程可能有多種多樣。下面幾種典型過程在熱力學(xué)中常常用到： 30(1)等溫過程：環(huán)境溫度恒定不變的情況下，系統(tǒng)初態(tài)和末態(tài)溫度相同且等于環(huán)境溫度的過程，即 T1T2T外常數(shù) 其中T1、T2、T外分別代表系統(tǒng)初態(tài)溫度、末態(tài)溫度和環(huán)境溫度。 (2)等壓過程；外壓(即環(huán)境壓力)恒定不變的情況下，系統(tǒng)初態(tài)和末態(tài)的壓力相同且等于外壓的過程，即31 P1P2P外常數(shù) 其中P1，P2和P外分別代表系統(tǒng)初態(tài)壓力、末態(tài)壓力和環(huán)境壓力。 (3)等容過程：系統(tǒng)體積始終不變化的過程。 (4)絕熱過程；系統(tǒng)與環(huán)境之間不發(fā)生熱交換的過程。絕對的絕熱過程是不存在

13、的。如果傳遞的熱量很少，例如系統(tǒng)外面包一層絕熱性較好的材料，即可作為絕熱過程處理。32(5) 循環(huán)過程：系統(tǒng)從一初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列的變化，最終回到初態(tài)，稱系統(tǒng)經(jīng)歷了一個循環(huán)過程。循環(huán)過程的初末態(tài)是同一個狀態(tài)。經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)(1)變化到狀態(tài)(2)之后，若能夠通過原過程的反向變化使體系回復(fù)到原來狀態(tài)，同時在環(huán)境中沒有留下任何痕跡(即環(huán)境復(fù)原)的過程稱為可逆過程。如可逆膨脹過程，其反向過程稱為可逆壓縮過程。如果當(dāng)體系發(fā)生了過程，再使體系回復(fù)到原態(tài)時，環(huán)境中留下了痕跡，則該過程為不可逆過程。 7.化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)進(jìn)度 33 對于一般化學(xué)反應(yīng)： 0=vBB式中，B表示反應(yīng)中物質(zhì)的化學(xué)式，vB是B

14、的化學(xué)計量數(shù)。對反應(yīng)物取負(fù)值，對產(chǎn)物取正值。 反應(yīng)進(jìn)度=nB()nB(0)vB在反應(yīng)進(jìn)行到任意時刻，可用任一反應(yīng)物或產(chǎn)物來表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，所得的值總是相等的。34對于同一個化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)計量系數(shù)與化學(xué)反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。例如，合成氨反應(yīng)寫成： N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 時，反應(yīng)前（mol） 10 30 0 反應(yīng)某時刻（mol） 8 24 4 v（N2）=1, v（H2） =3, v（NH3） =2. =？若寫作： 1/2N2(g) + 3/2H2(g) = NH3(g) 則 v（N2）=1/2, v（H2）=3/2, v（NH3) =1=？所以反應(yīng)進(jìn)度與反應(yīng)方程式的寫法有

15、關(guān)，它是按反應(yīng)式為單元來表示反應(yīng)進(jìn)行的程度。7.摩爾反應(yīng)35 當(dāng)反應(yīng)按所給反應(yīng)式的系數(shù)比例進(jìn)行了一個單位的化學(xué)反應(yīng)時，即 nB/1mol =vB ，就簡稱摩爾反應(yīng)。 如 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)摩爾反應(yīng)表示：？1/2N2(g) + 3/2H2(g) = NH3(g)摩爾反應(yīng)表示：？1.1.2反應(yīng)熱的測量(heating effect measurement)1 熱效應(yīng)測量原理計算公式：qcsms(T2-T1)csmsT =CST2 測量裝置氧彈式量熱計(calorimeter)3.測量方法與步驟： 準(zhǔn)確稱量反應(yīng)物(固態(tài)或液態(tài)）裝入鋼彈 內(nèi)，通入氧氣，密封; 將鋼彈安放在一鋼質(zhì)容

16、器中，向容器內(nèi)加入 足夠的已知質(zhì)量的水，使鋼彈淹沒，鋼彈與 環(huán)境絕熱; 精確測定系統(tǒng)的起始溫度(T1); 電火花引發(fā)反應(yīng)，測量系統(tǒng)(包括鋼彈及內(nèi) 部物質(zhì)、水和金屬容器等)的終態(tài)溫度(T2)。 C叫做量熱計常數(shù)（calorimeter constant）為彈液(如水)和熱量計部件(如杯體，鋼彈,溫度計,攪拌棒和引燃絲等)熱容之和.(例如盛水2000g的彈式熱量計的常數(shù)為10.1 kJK-1)4.計算： q-q(H2O)+qb -C(H2O)T+CbT -CT例1.1 將0.500g N2H4(l)在盛有1210g H2O的彈式量熱計的鋼彈內(nèi)完全燃燒盡。系統(tǒng)溫度由293.18K升至294.82K。

17、已知鋼彈組件在實驗溫度時的總熱容為848 JK-1。計算此條件下聯(lián)氨完全燃燒所放出的熱量。解： q=-(CH2O+Cb)T=-(4.181210+848)(294.82-293.18) =-969090(J) 顯然，此熱量與所用反應(yīng)物的質(zhì)量有關(guān)，-9690J是對0.500g N2H4(l)而言的，若以1 mol N2H4(l)計，則可乘以N2H4的摩爾質(zhì)量，即： qm = -9690/0.50032= -620103 Jmol-1 5.摩爾反應(yīng)熱：反應(yīng)熱q與反應(yīng)進(jìn)度之比稱為摩爾反應(yīng)熱qm。 qm q/42 應(yīng)當(dāng)指出，同一反應(yīng)可以在定容或定壓條件下進(jìn)行；前者如在上述彈式熱量計內(nèi)進(jìn)行，后者如在敞口

18、容器中進(jìn)行，此時反應(yīng)的熱效應(yīng)可分為等容(或定容)熱效應(yīng)與等壓(或定壓)熱效應(yīng)，分別以qv與qp表示。例如，上述聯(lián)氮在彈式熱量計內(nèi)完全燃燒的熱化學(xué)方程式為:N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)qv=-620kJmol-1 它表明在實驗溫度和定容條件下，聯(lián)氨完全燃燒時每摩爾反應(yīng)N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)放出620 kJ的熱。1-2 反應(yīng)熱的理論計算“在化學(xué)反應(yīng)中，質(zhì)量既不能創(chuàng)造，也不能毀滅。 只能由一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式?！币?化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量守恒定律B稱化學(xué)計量數(shù)。0=B BB通常用化學(xué)反應(yīng)計量方程表示這種關(guān)系。通式：以合成氨反應(yīng)為例：N2 +3H

19、22NH3可寫為： 0 =-N2 -3H2 +2NH3即： N2 +3H2 =2NH3對于一般的反應(yīng)： aA+bB=gG+dD 其化學(xué)反應(yīng)計量方程為： 0=BBB 其中B的符號： a、b為負(fù)；g、d為正二 熱力學(xué)第一定律（能量守恒定律） “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(zhuǎn)化為另一種形式。”基本概念概念：狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)、 熱力學(xué)能、熱和功。1. 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)(1) 對一系統(tǒng)，各種性質(zhì)都有確定數(shù)值，該系統(tǒng)的狀態(tài)便被確定；反之，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)已確定時，該系統(tǒng)的各種性質(zhì)也必都有確定的值。表示系統(tǒng)性質(zhì)的物理量X 稱狀態(tài)函數(shù)。(2) 在系統(tǒng)狀態(tài)變化時，狀態(tài)函數(shù)的改變量只與系統(tǒng)的始

20、、末態(tài)有關(guān)而與過程無關(guān)。途 徑 1途 徑 2即： X =X2-X12 熱力學(xué)能符號：U ，單位：kJmol-1。 U 是狀態(tài)函數(shù)； 無絕對數(shù)值； 其值與n 成正比。包括分子平動能、分子振動能、分子轉(zhuǎn)動能、電子運動能、核能等即內(nèi)能系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和。3 熱 符號：q ，單位：kJ；q不是狀態(tài)函數(shù)； 系統(tǒng)吸熱：q 0 ；系統(tǒng)放熱：q 0 熱力學(xué)中將能量交換形式分為熱和功。熱是系統(tǒng)與環(huán)境因溫度不同而傳遞的能量。4 功系統(tǒng)與環(huán)境交換能量的除熱以外另一種形式功 功分為：體積功 W (W=-PV)； 非體積功 W。 單位：kJ。 W 不是狀態(tài)函數(shù)；系統(tǒng)對環(huán)境作功: W 0。 變到狀態(tài)2,熱力學(xué)能U2，Q

21、0W 0U = q + W5 熱力學(xué)第一定律數(shù)學(xué)表達(dá)式一封閉系統(tǒng)，熱力學(xué)能U1，對環(huán)境做功W， 從環(huán)境吸收熱q，則有：三 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱 化學(xué)反應(yīng)時放出或吸收的熱叫做反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡 稱反應(yīng)熱，它是系統(tǒng)與環(huán)境進(jìn)行能量交換的主要形式。通常把不做非體積功，且始態(tài)和終態(tài)具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做反應(yīng)熱。根據(jù)反應(yīng)條件的不同，反應(yīng)熱又可分為：1 恒容過程反應(yīng)熱 qVV2 =V1 V =0 U =Q +W U =q -PV =qV2 恒壓過程反應(yīng)熱 qP P2 =P1 =P U =q -PV qP =U +PV 上式可化為： qP=（U2-U1）+ P（V2-V1） 即： qP=（U2+P

22、2V2）-（U1+P1V1） 令： H = U +PV 稱：焓 則：qP =H2-H1=H H 0 qP 0 qP 0 恒壓反應(yīng)系統(tǒng)吸熱。3 焓4 qp 與 qv 的關(guān)系52恒溫、恒壓過程和恒溫、恒容過程的熱力學(xué)能可認(rèn)為近似相等，即： U p U v所以同一反應(yīng)的qP 和qV的關(guān)系為：qP - qV = Hp -U v = （U p + PV ） - U v = PV 53 （1）對于只有液態(tài)和固態(tài)的系統(tǒng)， V 0所以 ：qP = qV （2）對于有氣態(tài)物質(zhì)參與的系統(tǒng)， V = B n （Bg） RT/p所以 ： qP - qV = B n （Bg） RT = B （Bg） RT 54 所以化

23、學(xué)反應(yīng)摩爾定壓熱與摩爾定容熱的關(guān)系式： qP,m - qV ,m = B （Bg） RT 或 rHm - rUm = B （Bg） RT 式對于反應(yīng)：aA(g)+bB(g)=gG(g)dD(g) 來說，B （Bg）=(gd)-(ab)四 化學(xué)反應(yīng)熱的計算 化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱（在恒壓或恒容條件下）只與物質(zhì)的始態(tài)或終態(tài)有關(guān)而與變化的途徑無關(guān)。如： C+O2= CO2 rH1C+O2=CO rH2CO+O2= CO2rH3有 rH1=rH2+rH31. 蓋斯定律寫成通式：rH=irHi根據(jù)蓋斯定律，若化學(xué)反應(yīng)可以加和，則其反應(yīng)熱也可以加和。推理：任一化學(xué)反應(yīng)可以分解為若干最基本的反應(yīng) ，這些 反應(yīng)的反

24、應(yīng)熱之和就是該反應(yīng)的反應(yīng)熱。（生成反應(yīng)）生成如： AB + CD = AC + BD H A+B = AB H1 ; C+D = CD H2 ; A+C = AC H3 ; B+D = BD H4 。則： H =H4+H3-H1-H2即: rH=rHi例題： 已知：C（s）+O2（g）CO2（g）=-393.5kJ.mol-1CO(g)+O2(g)CO2(g)=-283.0kJ.mol-1問: C(s)+O2(g)CO(g)=?解:按蓋斯定律=(-393.5)-(-283.0)kJ.mol-1 = -110.5kJ.mol-1Hm1Hm2Hm3Hm32 標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變 因為QP=H,所以恒溫恒壓

25、條件下的反應(yīng)熱可表示為反應(yīng)的焓變:rH(T); 反應(yīng)系統(tǒng)的B確定為1mol時,反應(yīng)熱稱為反應(yīng)的摩爾焓變:rHm(T)； 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的摩爾焓變稱反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變:rHm(T)熱力學(xué)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定（1）氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是在標(biāo)準(zhǔn)壓力(P = 100.00kPa)時的(假想的)理想氣體狀態(tài);（2）溶液中溶質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:在標(biāo)準(zhǔn)壓力p 時的標(biāo)準(zhǔn)濃度c =1.0 mol.dm-3, 并表現(xiàn)為無限稀薄溶液時溶質(zhì)B(假想)的 狀態(tài);（3）液體或固體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:在標(biāo)準(zhǔn)壓力p 時 的純液體或純固體。3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時由指定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)時反應(yīng)的焓變叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。一般

26、選T298.15K為參考溫度。 例如: C(石)+O2(g)CO2(g) rHm 其中,C(石)為碳的參考態(tài)元素,O2(g)為氧的參考態(tài)元素,此反應(yīng)是生成反應(yīng)。所以此反應(yīng)的焓變即是CO2（g）的生成焓：rHm(T)(T)=fHm(CO2,g,T)*參考態(tài)元素通常指在所討論的溫度和壓力下最穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計算以乙炔的完全燃燒反應(yīng)為例:2C2H2（g）+5O2（g）4CO2（g）+ 2H2O（l）可將此反應(yīng)分解為四個生成反應(yīng)：也有例外.如:石墨(C),白磷(P)。2C+H2（g）C2H2（g) rHm1(T)=fHm(C2H2,T)O2(g)O2（g） rHm2(T)=fHm(O2,

27、T)C(S)+O2（g）CO2（g) rHm3(T)=fHm(CO2,T)H2(g)+O2(g)H2O(l) rHm4(T)=fHm(H2O,l,T)根據(jù)蓋斯定律：rHm(T)=ifHmi(T)有:rHm=4fHm3+2fHm4-2fHm1-5fHm2通式：rHm(T)= BBfHmB(T)注 意 1 fHmB(298.15K)是熱力學(xué)基本數(shù) 據(jù)，可查表。單位：kJ.mol-1 2 rHm(T)rHm(298.15K)； 3 C（石）、H2（g）、O2（g）皆為參考態(tài)元 素。參考態(tài)元素的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 為零。 如：fHm(O2,g)=0 4 規(guī)定水合氫離子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零， fHm(H，a

28、q ，298.15K)=0 5 對同一反應(yīng)若計量方程式的寫法不同， 的含義就不同，rHmB的數(shù)值就不同。 例1 用生成焓計算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓?！窘狻?根據(jù)蓋斯定律，結(jié)論：對一般反應(yīng)例2. 計算聯(lián)氨(N2H4)在空氣中完全燃燒時反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變rHm（298.15K)。解： =0+2(-285.83)-50.63-0kJ.mol-1 =-622.3kJ.mol-1例3：計算反應(yīng) Zn(S)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(S)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。解： Zn(S)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(S)fHm/kJ.mol-1 0 64.77 -153.89 0 (-153.89)+0-0-64.77kJ.mol-1 -218.66 kJ.mol-11-3 能源及其有效與清潔利用 能源