第二章物質的變化

第二章物質的變化第1頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月本章學習要求1、了解物質的集聚狀態(tài)；2、掌握理想氣體狀態(tài)方程式及有關計算；3、掌握氣體的分壓定律、分體積定律；4、掌握溶液濃度的計算方法；5、熟悉熱力學第一定律；6、掌握化學反應熱效應和熱化學方程式；7、掌握反應熱、焓變的計算方法；8、掌握蓋斯定律以及相關計算。第2頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月等離子體2.1物質的集聚狀態(tài)物質集聚狀態(tài)氣體液體固體第3頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體1.基本特征：擴散性和可壓縮性

氣體的存在狀態(tài)主要決定于四個因素：

體積溫度壓力物質的量2．理想氣體狀態(tài)方程式

理想氣體：假設的氣體模型，要求氣體分子之間完全沒有作用力，分子本身也只是一個幾何點，只具有位置而不占有體積。第4頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月當n和T一定時，氣體的V

與p

成反比。

波義耳-馬略特定律第5頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月當n和p一定時，氣體的V與T成正比。蓋·呂薩克定律第6頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月當p和T一定時，氣體的V和n成正比。阿伏伽德羅定律第7頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月理想氣體狀態(tài)方程式：綜合以上三個經驗公式，得實驗測得，其比例系數是R，

則pV=nRT或第8頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗證明，R的數值與氣體的種類無關

摩爾氣體常數R可由實驗測定。如測得1.000mol氣體在273.15K、101.325kPa的條件下所占的體積為22.414×10–3m3，則得：R=pVnT101.325×103Pa×22.414×10–3m3

1.000mol×273.15K==8.314J·mol–1·K–1

2.1.1氣體第9頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月物質的量(n)mol溫度T(temperature)

T

＝(t+273.15)K壓力p(pressure)1atm＝760mmHg＝101325Pa≈101kPa≈0.1MPa體積V(volume)

1m3

＝103L＝103dm3

＝106cm3第10頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月解：依據題意可知V1＝V2

，n1＝n2此時當溫度達到900K以上時，燒瓶會炸裂。例1一玻璃燒瓶可以耐壓3.08×105Pa，在溫度為300K和壓強為1.03×105Pa時，使其充滿氣體。

問在什么溫度時，燒瓶將炸裂。第11頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：一個體積為40.0dm3的氮氣鋼瓶，在25℃時，使用前壓力為12.5MPa。求鋼瓶壓力將為10.0MPa時所用去的氮氣質量。2.1.1氣體使用前鋼瓶中的氮氣的物質的量為：

使用后鋼瓶中的氮氣的物質的量為：

所用的氮氣的質量為：

解：第12頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體

例3在25℃和101.325kPa下，把1.308克鋅與過量稀鹽酸作用，可以得到干燥氫氣多少升？(MZn=65.4g/mol)解：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑第13頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月例4300K和101kPa下，1.0dm3

某氣體質量為0.65

g，求它的相對分子質量。解：由理想氣體的狀態(tài)方程

pV＝

nRT

把帶入得：第14頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月練習題：在300k、1.013×105Pa時，加熱一敞口細瓶頸到500K，然后封閉其細頸口，并冷卻到原來的溫度，求此時瓶頸內的壓強。第15頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

理想氣體實際上是一個科學的抽象概念，客觀上并不存在理想氣體，它只能看做是實際氣體在壓力很低時的一種極限情況。

理想氣體嚴格遵從理想氣體狀態(tài)方程，從微觀角度來看，分子本身無體積和分子間也沒有作用力。當壓力很低時，實際氣體分子間的距離很大，彼此間的引力可以忽略不計，接近于理想氣體。第16頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月當氣體處于高壓或者低溫條件下，它們的狀態(tài)變化就較顯著地偏離氣態(tài)方程，對方程需要按實際情況加以修正。在壓力不太高和溫度不太低的情況下，一般實際氣體可看作理想氣體。第17頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體3．混合氣體的分壓定律

混合氣體：由兩種或兩種以上的，相互之間不發(fā)生反應的氣體混合在一起組成的體系。

組分氣體：混合氣體中的每一種氣體混合氣體的物質的量為n各組分氣體的物質的量ni則氮七八，氧二一，零點九四是惰氣，還有兩個零零三，二氧化碳和雜氣。第18頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月1)道爾頓理想氣體分壓定律對于雙組分體系，T，V一定時pA+pBnA+nBnApAnBpBpB

＝nBRT/VpA＝nART/Vp總

＝

pA

+pB+第19頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月對于多組分體系

在溫度和體積恒定時，混和氣體的總壓力等于各組分氣體分壓力之和，某組分氣體的分壓力等于該氣體單獨占有總體積時所表現的壓力。總第20頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體總或總總總第21頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2）分體積定律p，T

一定時nBp，VBp，V總nA+nBpVA

＝nARTpVB

＝nBRTV總＝VA+VB在恒溫恒壓下，某組分的分體積等于該組分產生與混合氣體相同的壓力時所占據的體積。p，VAnA第22頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體解：n總

=n(H2)+n(He)+n(Ne)

=(2.50×10-3+1.00×10-3+3.00×10-4)mol=3.80×10-3

mol例50.0100m3容器中含有2.50×10-3molH2，1.00×10-3molHe和5.00×10-4molNe，在27℃時總壓為多少？第23頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月例6制取氫氣時，在27℃和102.5kPa下，用排水集氣法收集到氣體1.26dm3，在此溫度下水的蒸氣壓為2.5kPa，求所得氫氣的質量。解：由此法收集到的是氫氣和水蒸氣的混合氣體其中水蒸氣的分壓p(H2O)=2.5kPa則p(H2)=102.5kPa–

2.5kPa=100kPa第24頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月

故所得氫氣的質量為:

第25頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2液體

液體分子間的距離比氣體小得多，分子間的作用力較強。液體具有流動性，具有體積而無形狀，可壓縮性小。1、液體的蒸氣壓(1)蒸發(fā)：

(2)凝聚：

液體分子蒸發(fā)成為氣態(tài)分子時，一些氣態(tài)分子撞擊液面重新返回液體的過程。液體表面某些運動速度較大的分子具有足夠的能量，可以克服分子間的吸引力而逸出液面，成為氣態(tài)分子的過程。當蒸發(fā)和凝聚達到動態(tài)平衡時：

液體

蒸氣蒸發(fā)凝聚在液體上部的蒸氣量不再改變，蒸氣具有恒定的壓力。第26頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月a.

是物質的一種特性，與液體的質量和容器的體積無關。(3)

飽和蒸氣壓（蒸氣壓）2.1.2液體飽和蒸氣在恒定溫度下，與液體平衡的蒸氣c.

液體的蒸氣壓隨溫度的升高而增大。b.

蒸氣壓大的物質為易揮發(fā)物質，蒸氣壓小的物質為難揮發(fā)物質。飽和蒸氣壓第27頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月丙酮溶液壓力計丙酮溶液的蒸氣壓低于純溶劑溶液的飽和蒸氣壓第28頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2液體2．液體的沸點

液體的蒸氣壓

=

外界壓力液體沸騰的條件：

當液體蒸氣壓力等于外界的壓力時，液體沸騰，此時的溫度稱為該液體的沸點。當外壓為101.3kPa時，液體的沸點為正常沸點。沸騰：在液體表面和內部同時發(fā)生的劇烈汽化現象。第29頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)影響沸點高低的因素與物質的本性有關，在一定的外壓下，易揮發(fā)的液體沸點低；對于同一物質，沸點與外壓有關，外壓越大，沸點越高；外壓一定時，純凈物具有固定的沸點。第30頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月3．液體的濃度的表示方法2.1.2液體1）物質的量濃度溶質B的物質的量除以混合物的體積，即單位體積溶液中所含的溶質的物質的量，用cB

表示。

特點：較方便，實驗室最常用；由于體積受溫度的影響，使用時要指明溫度。SI單位mol/m3

第31頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2)質量分數溶質B的質量與溶液總的質量之比。

wB：SI單位為1總第32頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月3)質量摩爾濃度溶質B的物質的量除以溶劑A的質量，用符號m表示，SI單位是mol/kg。特點：與溫度無關，可用于沸點及凝固點的計算。第33頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月4）

摩爾分數溶質和溶劑都用mol表示，溶質的物質的量占全部溶液的物質的量的分數，用xB

表示?？偟?4頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月例4：將30gNaOH溶于水，配成500ml溶液，計算該溶液的物質的量濃度。n（NaOH）=m(NaOH)M(NaOH)==0.75(mol)解：已知M(NaOH)=40g/mol,m(NaOH)=30g,則：c（NaOH）=n(NaOH)V(NaOH)==1.5(mol/L)第35頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3固體

固體是物質存在的一種狀態(tài)。與液體和氣體相比固體有比較固定的體積和形狀、質地比較堅硬。固體里的粒子是緊緊相扣，不易進行運動；固體是固定在物質里一個特定的空間。當有外力對物質施加作用時，固體的型態(tài)會被扭曲，引致永久性變形；盡管任何固體都會有熱能量，粒子間可以相互震動，此粒子運動卻相對不那么劇烈，并不輕易靠感覺來觀察。

固體的特性：第36頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月固體的膨脹和收縮：

固體受熱時會膨脹、遇冷時會收縮固體的融化：固體物質受熱達到熔點時，能融化成液體存在；

但也有少數固體不經過液體階段直接變成氣體，即能發(fā)生升華；利用固體的升華現象可以提純一些揮發(fā)性的固體物質。

另外，一些氣體在一定條件下也能直接變成固體，即能發(fā)生凝華。第37頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月固體分為晶體和非晶體。

晶體特性：

(1)有一定的幾何外形；(2)有固定的熔點；(3)各向異性。

第38頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月非晶體性質：

(1)沒有固定的幾何外形；(2)沒有固定的熔點；(3)沒有各向異性的特點。

第39頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4等離子體等離子狀態(tài)是指物質原子內的電子在高溫下脫離原子核的吸引，使物質呈為正負帶電粒子狀態(tài)存在。在日常生活中，我們會遇到各種各樣的物質。根據它們的狀態(tài)，可以分為三大類，即固體、液體和氣體。任何一種物質，在一定條件下都能在這三種狀態(tài)之間轉變。如果溫度不斷升高，氣體會怎樣變化呢？固體液體氣體水10000℃等離子體第40頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月隨著溫度的升高，構成分子的原子發(fā)生分裂，形成為獨立的原子——氣體分子的離解。

如氮分子（N2）會分裂成兩個氮原子（N）如果再進一步升高溫度，原子中的電子就會從原子中剝離出來，成為帶正電荷的原子核（稱為離子）和帶負電荷的電子——原子的電離。當這種電離過程頻繁發(fā)生，使電子和離子的濃度達到一定的數值時，物質的狀態(tài)也就起了根本的變化，它的性質也變得與氣體完全不同。為區(qū)別于固體、液體和氣體這三種狀態(tài)，我們稱物質的這種狀態(tài)為物質的第四態(tài)，又起名叫等離子體。第41頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月等離子體存在處

宇宙中90％以上的物質都處于等離子狀態(tài)。有地球表面向外，等離子體是幾乎所有可見物質的存在形式，如大氣外側的電離層、日地空間的太陽風、太陽日冕、太陽內部、星際空間、閃電、極光、星云以及星團毫無例外的都是等離子體。第42頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽等離子體噴流第43頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第44頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月空間天體等離子體逃離太陽的等離子體第45頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月空間天體等離子體

聚變反應堆第46頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月地球上，人造的等離子體也越來越多的出現在我們的周圍。

日常生活中：日光燈、電弧、等離子體顯示屏、臭氧發(fā)生器典型的工業(yè)應用：等離子體刻蝕、鍍膜、表面改性、噴涂、燒結、冶煉高技術應用：氫彈、強流束、離子源、飛行器鞘套與尾跡、慣性約束聚變第47頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月第48頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月滑動電弧放電等離子體霓虹燈第49頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月等離子電視第50頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2化學反應中的質量關系和能量關系

2.2.1質量守恒定律

質量守恒定律：參與化學反應前各物質的總質量等于反應后全部生成物的總質量。質量守恒定律在化學反應中，具體表現為化學反應方程式。宏觀上：

舊物質→新物質

微觀上：

H-HCl-ClH-Cl

化學鍵重組

例如：H2+Cl22HCl第51頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2反應的熱效應焓變

化學鍵重組過程：舊鍵斷裂─吸收能量新鍵生成─放出能量所以，化學反應過程中必然伴隨著能量變化。反應的熱效應：化學反應時，系統(tǒng)不作非體積功，且反應前后溫度相同，則系統(tǒng)吸收或放出的熱量。反應的熱效應分為恒壓熱效應(Qp)和恒容熱效應(QV)Qp=H生成物

-H反應物

=△H

若焓變△H>0，為吸熱反應；焓變△H<0，為放熱反應。

第52頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3熱化學方程式

1．熱化學方程式

表示化學反應及其焓變的化學方程式。例如：H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g)；△rHm?(298K)=-241.8kJ·mol-1其中r─某一指定反應(reaction)；

m─反應進度為1mol，單位為kJ·mol-1；?─標準符號，指反應各物質處于標準狀態(tài)；△rHm?(298K)：讀作溫度在298K時的標準摩爾反應焓變。第53頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2．熱化學方程式的注意事項

（1）需要注明反應的溫度和壓力條件。（2）△H與化學計量數有關，應與具體的反應聯系，否則無意義。

（3）需在反應式中注明物質的聚集狀態(tài)?！癵”為氣態(tài)，“l(fā)”為液態(tài)，“s”為固態(tài)。（4）逆反應的熱效應與正反應的熱效應數值相等而符合相反。2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)；△rHm?(298K)=-483.6kJ·mol-12H2(g)+O2(g)→2H2O(l)；△rHm?(298K)=-572.0kJ·mol-12H2O(l)→2H2(g)+O2(g)；△rHm?(298K)=572.0kJ·mol-1第54頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.4熱化學定律

黑斯定律：一個反應若能分成兩步或多步實現，則總反應的△H等于各步反應的△H之和。即化學反應的熱效應只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，與反應的途徑無關。例如：Sn(s)+Cl2(g)→SnCl2(s)；△r1Hm?=-349.8kJ·mol-1SnCl2(s)+Cl2(g)→SnCl4(l)；△r2Hm?=-195.4kJ·mol-1

上面兩式相加得Sn(s)+2Cl2(g)→SnCl4(l)；△r3Hm?=△r1Hm?+△r2Hm?=-545.2kJ·mol-1第55頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月例5已知298K時，有下列反應：

C(s)+O2(g)→CO2(g)；△r1Hm?=-393.51kJ·mol-1CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)；△r3Hm?=-282.99kJ·mol-1求反應C(s)+1/2O2(g)→CO(g)的熱效應。

解：反應C(s)+O2(g)→CO2(g)；△r1Hm?(1)

可以分解為下列兩個反應之和：C(s)+1/2O2(g)→CO(g)；△r2Hm?(2)CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)；△r3Hm?(3)反應式(1)=(2)+(3)則：△r1Hm?=△r2Hm?+△r3Hm?

△r2Hm?=△r1Hm?

-△r3Hm?=[-393.51-(-282.99)]kJ·mol-=-110.52kJ·mol-1

第56頁，課件共60頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2.5生成熱（生成焓）

1．生成熱（生成焓）

定義：在一定溫度（通常為298K）及標準壓力下，由元素