普通化學 緒論及第一章

教材：?普通化學?

(第五版)

1緒論1、化學的定義與分支

化學的定義一直頗有爭議。定義大體分為五類:1.籠統(tǒng)式2.具體式3.微觀式4.擴張式5.哲學式2Fe+S=====FeS〔黑色〕化學是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組成、結構、性能及其變化規(guī)律和變化過程中能量關系的學科.〔教材〕

無機化學：無機物有機化學：碳氫化合物及衍生物分析化學：測量和表征物理化學：所有物質(zhì)系統(tǒng)高分子化學：高分子化合物3化學是研究從原子，分子片，分子，超分子，生物大分子，到分子的各種不同尺度和不同復雜程度的聚集態(tài)的合成和反響，別離和分析，結構和形態(tài)，物理性能和生物活性及其規(guī)律和應用的科學。〔徐光憲〕第一是原子層次的化學第二是分子片層次的化學第三是分子層次的化學第四是超分子層次的化學第五是生物分子層次的化學第六是宏觀聚集態(tài)的化學第七是介觀聚集態(tài)的化學第八是復雜分子體系的化學4化學開展史——四次革命2、化學的開展和作用5恩格斯的評價：“把化學確立為科學〞被譽為“化學之父〞〔墓碑語〕。6法國化學家拉瓦錫1783年出版名著“關于燃素的回憶〞，提出燃燒的氧化學說。拉瓦錫1789年出版了“初等化學概論〞，首次給元素下了一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物質(zhì)〞。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“燃素說〞為標志，發(fā)動了第二次化學革命，被譽為“化學中的牛頓〞。7英國化學家道爾頓創(chuàng)立科學原子論(化學原子論)，揭示了各種化學定律、化學現(xiàn)象的內(nèi)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(nèi)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學革命。1803年，道爾頓提出了原子學說：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，不能消滅，也不能轉變，所以在一切化學反響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)那么不相同，原子的質(zhì)量〔而不是形狀〕是元素最根本的特征；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為復雜原子，它的質(zhì)量等于其組合原子質(zhì)量的和。8

1930年，美國化學家鮑林〔L.Pauling，1901－1994〕和德國物理學家〔1900－1976〕把量子力學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〕。說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σ鍵和π鍵這兩種根本共價鍵類型。910學習要求：了解定容熱效應(qv)的測量原理。熟悉qv的實驗計算方法。了解狀態(tài)函數(shù)、反響進度、標準狀態(tài)的概念和熱化學定律。理解等壓熱效應與反響焓變的關系、等容熱效應與熱力學能變的關系。掌握標準摩爾反響焓變的近似計算。了解能源的概況，燃料的熱值和可持續(xù)開展戰(zhàn)略。

化學

計算與信息科學物理學數(shù)學天文學

地質(zhì)與環(huán)境科學

工程科學

生命科學材料科學11★化學是理論與應用并重的科學

化學

醫(yī)藥衛(wèi)生軍事國防衣、食、住、行資源利用，環(huán)境保護新能源冶金

信息電子

新材料生物技術12化學仍是解決食物短缺問題的主要學科之一化學繼續(xù)推動材料科學開展化學是提高人類生存質(zhì)量和生存平安的有效保障化學在能源和資源的合理開發(fā)和高效平安利用中起關鍵作用化學是生命科學的重要支柱133

學習的目的、內(nèi)容和要求學習目的了解當代化學學科的概貌用化學的觀點分析、認識生活和工作中的化學問題學習內(nèi)容理論化學：兩條“主線”應用化學：化合物知識；化學在相關學科中的應用實驗化學學習要求辨證的思維發(fā)展的眼光實踐的方法14教學內(nèi)容課程內(nèi)容結構體系

基礎理論部分為重點講授的內(nèi)容，它由五部分組成：（1）化學反應基本規(guī)律：如熱力學第一定律、第二定律、化學動力學、界面現(xiàn)象和膠體分散系統(tǒng)。（2）溶液與離子平衡：化學平衡、相平衡、離子平衡、氧化還原反應平衡和配位平衡，以及建立在平衡基礎上的常規(guī)化學分析原理。（3）電化學與金屬腐蝕：原電池、電極電勢、電解、金屬的腐蝕及防止。（4）物質(zhì)結構基礎：物質(zhì)的聚集狀態(tài)、原子結構、分子結構和晶體結構、配合物結構。（5）應用部分。15C3H3Clearhead(清醒的頭腦〕Cleverhands〔靈巧的雙手〕Cleanhabit〔清潔的習慣〕16第1章熱化學與能源熱化學與能源第1章17目錄1.1反響熱的測量1.2反響熱的理論計算1.3常見能源及其有效與清潔利用1.4清潔能源與可持續(xù)開展選讀材料核能Ⅰ.核燃料和核能的來源Ⅱ.核電的優(yōu)勢與開展趨勢本章小結18教學根本要求1.了解用彈式熱量計測量等容熱效應(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。了解化學反響中的焓變在一般條件下的意義。理解等壓熱效應(qp)與反響中的焓變的關系。了解qv與反響中的內(nèi)能變的關系。初步掌握化學反響的標準摩爾焓變的近似計算。3.適當了解能源中的燃料燃燒反響的熱效應。19舉例：2H2+O2===2H2O298.15K、1atm下放出熱量是-483.6kJ/mol1、在通常情況下能否發(fā)生。2、如果不能，那么又需要在什么條件下才能發(fā)生。3、發(fā)生以后，反響能進行到什么程度，也就是說結果如何。上述問題就屬于化學熱力學范疇?；瘜W熱力學就是研究在化學變化和物理變化中伴隨發(fā)生的能量轉化和傳遞的學科。20化學反響的方向化學熱力學〈化學反響的程度熱化學：研究化學反響中熱與其他能量變化的定量關系的學科?！矡崃孔兓瘑栴}的學科〕測量化學反響的熱效應本章主要兩局部內(nèi)容〈計算化學反響的熱效應

熱效應：化學反響時放出或吸收的熱量。211.1反響熱的測量系統(tǒng)：作為研究對象的那一局部物質(zhì)和空間。環(huán)境：系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質(zhì)和空間。開放系統(tǒng)

有物質(zhì)和能量交換封閉系統(tǒng)

只有能量交換1.1.1幾個根本概念1系統(tǒng)與環(huán)境圖1.1系統(tǒng)的分類隔離系統(tǒng)

無物質(zhì)和能量交換22應用相的概念需區(qū)分：*相與聚集態(tài)不同；2相：系統(tǒng)可分為:單相〔均勻〕系統(tǒng)；多相〔不均勻〕系統(tǒng)。

系統(tǒng)中任何物理和化學性質(zhì)完全相同的局部。*相數(shù)與物質(zhì)種類數(shù)；*相與數(shù)量無關。23a.相與相之間有明確的界面。b.在界面處，從宏觀看，性質(zhì)改變是突躍的。

思考：1).101.325kPa，273.15K(0°C)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)并到達平衡的系統(tǒng)中的相數(shù)?3).Cu(s)+H2O+HNO3=CuNO3+NO(g)相數(shù)？

243狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)用于表示系統(tǒng)性質(zhì)的物理量X稱狀態(tài)函數(shù)，如氣體的壓力p、體積V、溫度T等。狀態(tài)就是系統(tǒng)一切性質(zhì)的總和。狀態(tài)變化時，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)也必然發(fā)生局部或全部變化。25狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)。當系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時，狀態(tài)函數(shù)的變化量只與系統(tǒng)的始、末態(tài)有關，而與變化的實際途徑無關。圖1.2狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)以下例子說明：當系統(tǒng)由始態(tài)變到終態(tài)時，系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)壓力p和體積V的變化量與途徑無關。系統(tǒng)壓力從3po變?yōu)閜°26廣度性質(zhì)和強度性質(zhì)狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：廣度性質(zhì)：其量值具有加和性，如體積、質(zhì)量等。強度性質(zhì)：其量值不具有加和性，如溫度、壓力等。思考：力和面積是什么性質(zhì)的物理量？它們的商即壓強(熱力學中稱為壓力)是強度性質(zhì)的物理量。由此可以得出什么結論？推論：摩爾體積(體積除以物質(zhì)的量)是什么性質(zhì)的物理量？力和面積都是廣度性質(zhì)的物理量。結論是兩個廣度性質(zhì)的物理量的商是一個強度性質(zhì)的物理量。27狀態(tài)函數(shù)有兩個特征：a.系統(tǒng)的狀態(tài)確定之后，每一狀態(tài)函數(shù)都具有單一確定的值，而不會具有多個不等的值。例:系統(tǒng)狀態(tài)確定后，溫度只能具有單一確定的值。假設測出某些易測的性質(zhì)，就可以通過相互關聯(lián)的數(shù)學式計算難測的。這就是引進狀態(tài)函數(shù)方便之處〔PV=nRT)。b.系統(tǒng)發(fā)生一個過程的前后，狀態(tài)發(fā)生變化，狀態(tài)函數(shù)的值也可能發(fā)生變化，其改變的數(shù)值只取決于系統(tǒng)的初、終狀態(tài)，而與變化時體系所經(jīng)歷的具體途徑無關。狀態(tài)函數(shù)有特征，狀態(tài)一定值一定，殊途同歸變化等，周而復始變化零。284過程與途徑系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程；可逆過程體系經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)Ⅰ變到狀態(tài)Ⅱ之后，如果通過逆過程能使體系和環(huán)境都完全復原，這樣的過程稱為可逆過程。它是在一系列無限接近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。思考：過程與途徑的區(qū)別。設想如果你要把20°C的水燒開，要完成“水燒開〞這個過程，你可以有多種具體的“途徑〞：如可以在水壺中常壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒。295化學計量數(shù)對于任意一化學反響：aA+cC=dD+gG或寫成：0=dD+gG-aA-cCACDG---化學式acdg---化學計量數(shù)。一般用化學反響計量方程表示化學反響中質(zhì)量守恒關系，通式為：

30B稱為B的化學計量數(shù)。符號規(guī)定：反響物：B為負；產(chǎn)物：B為正。附例1.1應用化學反響統(tǒng)通式形式表示以下合成氨的化學反響計量方程式：

N2+3H2==2NH3解：用化學反響通式表示為：

0=-N2-3H2+2NH3316反響進度ξ〔extentofreaction)

假設反響前物質(zhì)B的物質(zhì)的量為nB(0),也是ξ=0時B的物質(zhì)的量，反響時間T后B的物質(zhì)的量為nB〔ξ〕，也是ξ=ξ時的B的物質(zhì)的量。這樣，微分后得定義式為：

nB為物質(zhì)B的物質(zhì)的量，dnB表示微小的變化量。Δξ=ΔnB/υB對任一反響，有：ΔnA/-υA=ΔnC/-υC=ΔnD/υD=ΔnG/υG=Δξ32可以看出隨反響進行ΔnB增大或減少，ξ也逐漸增大或減少，所以反響進度ξ是表示反響進行程度的參數(shù)，由于υ是純數(shù)，ξ單位為摩爾。ξ是不同于“物質(zhì)的量〞的另一種新的物理量，但具有相同的量綱。未反響時ξ為零。反響進度的單位是摩爾〔mol〕，它與化學計量數(shù)的選配有關。對于反映：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)假設反響進行到反響進度ξ=1mol時，按定義ΔnN2/-1=ΔnH2/-3=ΔnNH3/2==Δξ=1-0ΔnN2=-1mol；ΔnH2=-3mol；ΔnNH3=2mol上述反響ξ=1mol時的含義為，該反響進行到這樣的進度，消耗了1mol的N2，3mol的H2，生成了2mol的NH3。假設反響為：1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)，有：ΔnN2/〔-1/2〕=ΔnH2/〔-3/2〕=ΔnNH3/1==Δξ=1-033ξ=1mol時的含義為，該反響進行到這樣的進度，消耗了1/2mol的N2，NH33/2mol的H2，生成了1mol的NH3。顯然ξ的單位是對整個反響而言，n是對某一物質(zhì)而言，與方程式寫法有關。

注意：反響進度與反響方程式是對應的。反響進度為1的反響也稱為摩爾反響。引入反響進度的優(yōu)點是在反響進行到任何時刻時，可用任一反響物或任一生成物來表示反響進行的程度，所得的值總是相等的。34反響熱的測量熱化學規(guī)定：系統(tǒng)放熱為負，系統(tǒng)吸熱為正。摩爾反響熱指當反響進度為1mol時系統(tǒng)放出或吸收的熱量。思考：反響熱有定容反響熱和定壓反響熱之分。前者的反響條件是恒容，后者的反響條件是恒壓。用彈式量熱計測量的反響熱是定容反響熱還是定壓反響熱？答：定容反響熱〔定容〕反響熱可在彈式量熱計中精確地測量。測量反響熱是熱化學的重要研究內(nèi)容。351反響熱的實驗測量方法圖1.3彈式量熱計1)

測量裝置及原理3637383).計算：

設有nmol物質(zhì)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浴的熱容為Cs(J·K-1)，比熱容為cs(J·K-1kg-1

)，則：39∑C叫做量熱計常數(shù)〔calorimeterconstant〕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。

q＝-{q(H2O)+qb}＝-{C(H2O)△T+Cb△T}＝-∑C·△T40例如例1.1〔P13〕聯(lián)氨燃燒反響：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)：解：燃燒0.5g聯(lián)氨放熱為412熱化學方程式表示化學反響與熱效應關系的方程式稱為熱化學方程式。其標準寫法是：先寫出反響方程，再寫出相應反響熱，兩者之間用分號或逗號隔開。例如：標明反響溫度、壓力及反響物、生成物的狀態(tài)；書寫熱化學方程式時應注意：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)

+2H2O(l)；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；假設不注明T,p,皆指在T=298.15K，p=100kPa下。42反響熱與反響式的化學計量數(shù)有關；

一般標注的是等壓熱效應qp。思考：qp與qv相同嗎？。431.2反響熱的理論計算并不是所有的反響熱都可以實驗測定。例如反響：2C(s)+O2(g)==2CO(g)思考：為什么上述反響的反響熱無法實驗測定？實驗過程中無法控制生成產(chǎn)物完全是CO。因此，只能用理論方法來計算反響熱。44熱力學第一定律封閉系統(tǒng)，不做非體積功時，假設系統(tǒng)從環(huán)境吸收熱q，從環(huán)境得功w，那么系統(tǒng)內(nèi)能的增加ΔU(U2–U1)為：ΔU

=q+w熱力學第一定律的實質(zhì)是能量守恒定律在熱力學中的的應用。其中，內(nèi)能現(xiàn)稱為熱力學能。451熱力學能符號：U

，單位：J。

U是狀態(tài)函數(shù)；無絕對數(shù)值。包括分子平動能、分子振動能、分子轉動能、電子運動能、核能等即內(nèi)能—系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和。46在物理或化學變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境存在溫度差而交換的能量稱為熱。

符號：q

，單位：J；q不是狀態(tài)函數(shù)；系統(tǒng)吸熱：q>0；系統(tǒng)放熱：q<02、熱熱力學中將能量交換形式分為熱和功。47

3、功系統(tǒng)與環(huán)境交換能量的另一種形式—功

符號：W，單位：J。

W不是狀態(tài)函數(shù)；系統(tǒng)對環(huán)境作功:W<0；環(huán)境對系統(tǒng)作功:W>0。48在物理或化學變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境除熱以外的方式交換的能量都稱為功。由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體積功w體。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功w′。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20oC時，是否做了體積功？1)做體積功，2)未做體積功。w=w體+w′49等外壓過程中，體積功w體=–p

外(V2–V1)=–p外ΔV

pp外=F/Al

p外=F/A，l=ΔV/A因此，體積功w體=F·

l

=–(p外·

A)·(ΔV/A)

=–

p外ΔV圖1.4體積功示意圖50

設有摩爾氣體放入汽缸內(nèi)，下面有恒溫器，在恒溫下進行。并設活塞無重量，與汽缸無摩擦。放上4個砝碼表示4個大氣壓，用以調(diào)節(jié)外壓。通過兩個途徑恒溫膨脹。甲：降為1個大氣壓，一次膨脹，乙3次。W甲=-P外ΔV=-ΔVW乙=-〔3ΔV1+2ΔV2+ΔV3〕=-〔ΔV+2ΔV1+ΔV2〕=-〔W甲+2ΔV1+ΔV2〕由此可見，系統(tǒng)始態(tài)和終態(tài)固定，一次膨脹所做的功小于三次。功與途徑有關，假設外壓無限小，屢次功〔可逆〕最大。51熱—無序能；功—有序能；能的品位不同。一封閉系統(tǒng)，熱力學能U1，從環(huán)境吸收熱q，得功w，變到狀態(tài)2,熱力學能U2，那么有：U1U2q>0w>0ΔU

=q+w4、熱力學第一定律的數(shù)學表達式521.2.2化學反響的反響熱與焓通常把反響物和生成物具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做反響熱。根據(jù)反響條件的不同，反響熱又可分為：定容反響熱恒容過程，體積功w體=0，不做非體積功w′=0時，所以，w=w體+w′=0，qV=ΔU定壓反響熱恒壓過程，不做非體積功時，w體=–p(V2–V1)，所以

qp=ΔU+p(V2–V1)可以利用這兩個公式計算反響熱。531焓∵qP

=△U+p(V2–

V1)=(U2-U1)+p(V2–

V1)=(U2+p

2V2)–(U1+p1V1)公式qp

=ΔH的意義：等壓熱效應即為焓的增量，所以可以通過ΔH的計算求出qP

的值。令H=U+pV那么qp=H2–H1=ΔHH稱為焓，是一個重要的熱力學函數(shù)。思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能否知道它的絕對數(shù)值？是狀態(tài)函數(shù)，但不能知道它的絕對數(shù)值。542定容反響熱與定壓反響熱的關系 定容反響熱：qV=ΔUV； 定壓反響熱：qp=ΔUp+p(V2–V1) 等溫過程，ΔUpΔUV，那么：qp–

qV

=n2(g)RT–n1(g)RT=Δn(g)RT對于理想氣體反應，有：對于有凝聚相參與的理想氣體反響，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(zhì)的量。ΔH–ΔU=qp–

qV=p(V2–V1)思考：假設反響C(石墨)+O2(g)→CO2(g)

的qp,m為–393.5kJ·mol–1，那么該反響的qV,m為多少？該反響的Δn(g)=0，qV=qp所以 對于沒有氣態(tài)物質(zhì)參與的反響或Δn(g)0的反響，qVqp 對于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反響，且Δn(g)0的反響，qVqp=〔nG+nD-nA-nC〕RT55因為ξ=ΔnB/υB所以ΔnB=ξυB563蓋斯定律化學反響的恒壓或恒容反響熱只與物質(zhì)的始態(tài)或終態(tài)有關而與變化的途徑無關。始態(tài)

C(石墨)+O2(g)終態(tài)

CO2(g)中間態(tài)

CO(g)+?O2(g)即熱化學方程式可像代數(shù)式那樣進行加減運算。57蓋斯定律例如由蓋斯定律知：假設化學反響可以加和，那么其反響熱也可以加和。附例1.3

已知反應和的反應焓，計算的反應焓，解：58應用代數(shù)運算法時必須注意兩點：

①、只有條件〔如溫度〕相同的反響和聚集狀態(tài)相同的同一物質(zhì)，才能相加減。反響條件、聚集狀態(tài)相同的同一物質(zhì)才能加減。②、將方程式同乘或除一系數(shù)時，該反響熱效應也應同乘或除一系數(shù)。方程式乘或除系數(shù)，反響熱效應也應同乘或除。59反響標準摩爾焓變的計算1熱力學標準態(tài)：氣體物質(zhì)的標準態(tài)：標準壓力p=100kPa）下表現(xiàn)出理想氣體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)溶液中溶質(zhì)B的標準態(tài)是:標準壓力p

下，質(zhì)量摩爾濃度為b

(1.0mol.kg-1),并表現(xiàn)出無限稀溶液中溶質(zhì)的狀態(tài);本書采用近似c=1.0mol.dm-3)液體或固體的標準態(tài)是:標準壓力p

下的純液體或純固體。602標準摩爾生成焓水和離子的相對焓值：規(guī)定以水合氫離子的標準摩爾生成焓為零。ΔfHm0〔H+，298.15〕=0思考：以下哪些反響的恒壓反響熱不是生成焓(反響物和生成物都是標準態(tài))?(1)(2)(3)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)時反應的焓變稱為標準摩爾生成焓，記作指定單質(zhì)通常指標準壓力和該溫度下最穩(wěn)定的單質(zhì)。如C：石墨(s)；Hg：Hg(l)等。但P為白磷(s)，即P〔s，白〕。613標準摩爾焓變及測定測定原理：由于qp=ΔH所以可以通過在標準狀態(tài)下測定恒溫恒壓條件下的反響熱得到反響標準摩爾焓變.標準狀態(tài)下,反響進度ξ=1mol的焓變稱為反響的標準摩爾焓變:記作624反響的標準摩爾焓變的計算穩(wěn)定單質(zhì)可從手冊數(shù)據(jù)計算298.15K時的標準摩爾反響焓.反應物

標準狀態(tài)生成物

標準狀態(tài)

rHm

fHm(p)

fHm(r)由蓋斯定律，得：63：ΔfHm0〔NH3，g,298.15〕=-46.0kJ/molΔfHm0〔NO，g,298.15〕=90.4kJ/molΔfHm0〔H2O，g,298.15〕=-241.8kJ/mol

4NH3(g)+5O2(g)ΔHm4NO(g)+6H2O(g)

ΔHm1ΔHm22N2+6H2+5O2ΔHm1=5ΔfHm(O2)+4ΔfHm0〔NH3〕=4×(-46.0)+5×0=-184.0kJ/molΔHm2=4ΔfHm0(NO)+6ΔfHm0〔H20〕=4×90.4+6×(-241.8)=-1089.2kJ/mol由蓋斯定律：ΔHm1+ΔHm=ΔHm2ΔHm=ΔHm2-ΔHm1=｛4ΔfHm(NO)+6ΔfHm〔H20〕｝-｛5ΔfHm(O2)+4ΔfHm〔NH3〕｝ =-1089.2-〔-184.0〕=-905.2kJ/mol64標準摩爾反響焓變計算例如解：從手冊查得298.15K時Fe2O3和Al2O3的標準摩爾生成焓分別為–824.2和–1675.7kJ·mol-1。例

試計算鋁熱劑點火反應的反應計量式為：65例3：計算反響Zn(S)+Cu2+(aq)＝Zn2+(aq)+Cu(S)的標準摩爾焓變。解：Zn(S)+Cu2+(aq)＝Zn2+(aq)+Cu(S)△fHm

/kJ.mol-1064.77-153.890

＝{(-153.89)+0-0-64.77}kJ.mol-1＝-218.66kJ.mol-166本卷須知物質(zhì)的聚集狀態(tài)，查表時仔細應用物質(zhì)的標準摩爾生成焓計算標準摩爾反響焓時需要注意公式中化學計量數(shù)與反響方程式相符數(shù)值與化學計量數(shù)的選配有關；溫度的影響67復習：△U=q+w△U=qv〔定容，w′＝0〕△H=qp〔定壓，w′＝0)標準摩爾生成焓△fHm處于標準壓力下的穩(wěn)定單質(zhì)生成標準壓力下1mol純物質(zhì)的反響焓叫做物質(zhì)的標準摩爾生成焓。反響的標準摩爾焓變△rHm由標準摩爾生成焓計算反響的標準摩爾焓變公式為68§1-3能源及其有效與清潔利用現(xiàn)代社會的生產(chǎn)和生活離不開能源。能源既是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必需的物質(zhì)根底，也是人類賴以生存的物質(zhì)條件之一。隨著社會的開展，能源供需之間將會出現(xiàn)越來越鋒利的矛盾。因此，如何節(jié)約能源，研究和開展利用新能源，就引起了世界范圍內(nèi)極大的關注。691.3

常見能源及其有效與清潔利用能源是自然界中為人類提供能量的物質(zhì)資源。能源是當今社會的三大支柱〔材料、能源、信息〕之一。能源是我們賴以生存的重要物質(zhì)根底。70世界能源的結構與能源危機1.能源的分類一次能源二次能源常規(guī)

能源燃料能源煤炭、石油、天然氣、生物質(zhì)能煤氣、焦碳、成品燃油、液化氣、酒精非燃料能源水能電力、蒸汽、熱水新能源燃料能源核能人工沼氣、氫能非燃料能源太陽能、地熱、風能、海洋能激光利用

狀況使用

性質(zhì)形成條件表1.2能源的分類712能量消耗前六名的國家美國中國俄羅斯日本德國印度51015202530能源結構比例(占世界%)國家煤炭

石油

天然氣

核能

水電25.410.47.26.04.12.9圖1.8世界六國消耗的一次能源比例及總比例〔占世界〕722世界能源的結構和消耗195019601970198019902010102030405060能源結構比例(%)年代圖1.7世界消耗的一次能源結構煤炭

石油

天然氣

水電及其它7374煤炭的主要成分：碳、氫、氧；少量氮、硫、磷等。煤炭的熱值：單位質(zhì)量或體積的燃料完全燃燒放出的熱量。標準煤的熱值為29.3MJ·kg-1。無煙煤：低硫，較好；煙煤：高硫，燃燒環(huán)境污染；褐煤：儲量大，但熱值低。煤炭的分類：75思考：我國能源結構的特點是什么？我國的能源結構中，煤炭占據(jù)重要地位：占總能量的70%以上。此外，我國也是世界上煤炭儲量最大的國家之一，因此，如何高效、科學、清潔地利用煤炭資源是我國能源科學和研究中的重要課題。我國煤炭的一個特點是煤炭中含硫量較高，煤炭中的硫在燃燒時生成二氧化硫。大氣中的二氧化硫是造成酸雨的主要原因。76石油和天然氣石油石油是多種烴類的混合物，其中含有鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和少量含氧、含硫的有機物。思考：世界原油儲量最大的地區(qū)在哪兒？我國的原油產(chǎn)地在哪兒？世界原油儲量最大的地區(qū)是中東。我國的原油產(chǎn)地在東北、西北和山東〔黑龍江省的大慶油田、新疆的克拉瑪依油田和山東省的勝利油田是中國三大油田〕。771石油燃料產(chǎn)品石油經(jīng)過分餾和裂解等加工過程后可得到石油氣、汽油、煤油、柴油、潤滑油和瀝青等產(chǎn)品。思考：以上產(chǎn)品中最重要的是什么？汽油。95%的汽油用于驅動汽車。衡量汽油質(zhì)量的一個重要指標是辛烷值。直餾汽油的辛烷值約為55~72之間，在汽油中參加少量四乙基鉛可以將辛烷值提高到79~88，為了防止鉛在汽缸中沉積，參加少量二溴乙烷，使生成揮發(fā)性的溴化鉛，與尾氣一同排入大氣。思考：汽車尾氣污染物是什么？如何解決？主要污染物：NO、CO、HC和含鉛化物等。解決方法：采用無鉛汽油，對汽車尾氣進行催化凈化。782天然氣天然氣是低級烷烴的混合物，主要成分是甲烷，常與石油伴生。其熱值約為55.6MJ?kg-1。天然氣的優(yōu)點：可直接應用易于管道輸送

污染少793沼氣和生物質(zhì)能植物殘體在隔絕空氣的情況下發(fā)生自然分解時產(chǎn)生的氣體稱為沼氣。沼氣約含60%的甲烷，其余為二氧化碳和少量的CO、H2、H2S等。思考：可用哪些原料制備沼氣？如果你來自農(nóng)村，你家使用過沼氣嗎？農(nóng)村一般用人畜糞便、雜草等制取沼氣。80光合作用是生命活動中的關鍵過程，植物光合作用的簡單過程如下：植物

水+二氧化碳----->有機體+氧太陽能

生物質(zhì)能的現(xiàn)代利用：將植物枝桿等在汽化爐中加壓汽化制成可燃氣體。發(fā)電814可燃冰—未來的新能源形成條件：低溫高壓如0℃，76MPa。儲量：數(shù)據(jù)相差較大?？偭肯喈斢?61萬億噸煤，可用100萬年；是地球上煤、石油和天然氣能量總和的2~3倍。分布：深水大陸架和陸地永久凍土帶。我國東海、南海有大量可燃冰，約相當于全國石油儲量的一半。開采難，儲量豐富。82煤氣和液化氣煤氣煤的合成氣及煉焦氣都是城市煤氣。來源于石油，主要成分為丙烷、丁烷等，煉油廠的副產(chǎn)品。液化氣煤氣的組成H2：50%；CO：15%；CH4：15%，熱值約16MJ?M-3思考：與煤氣相比，液化氣有哪些優(yōu)點？無毒、低污染、熱值高于煤氣。液化氣作動力→綠色汽車←燃料電池〔各國競爭開展〕。831.4清潔能源與可持續(xù)開展思考：目前使用的能源中，哪些是有限的，哪些是無限的(不考慮太陽的壽命)？礦物能源〔煤炭和石