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普通化學(xué)普通化學(xué)1普通化學(xué)第1章熱化學(xué)與能源第2章化學(xué)反應(yīng)的基本原理與大氣污染第3章水化學(xué)與水污染第4章電化學(xué)與金屬腐蝕第5章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第6章元素化學(xué)與無機材料緒論普通化學(xué)第1章熱化學(xué)與能源第2章化學(xué)反應(yīng)的基本原理2一、化學(xué)與普通化學(xué)化學(xué):化學(xué)是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性能及其變化規(guī)律和變化中能量關(guān)系的學(xué)科。普通化學(xué):普通化學(xué)是一門基礎(chǔ)課程,是對化學(xué)作一整體的闡述和研討。其目的是要給學(xué)生以高素質(zhì)的化學(xué)通才教育。一、化學(xué)與普通化學(xué)化學(xué):化學(xué)是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組3二、化學(xué)的分支無機化學(xué):無機物有機化學(xué):碳氫化合物及衍生物高分子化學(xué):高分子化合物分析化學(xué):測量和表征物理化學(xué):所有物質(zhì)系統(tǒng)若干新分支:環(huán)境化學(xué)、核化學(xué)等等二、化學(xué)的分支無機化學(xué):無機物4吃:發(fā)明合成氨和尿素;抗生素和化學(xué)藥物;推廣中醫(yī)學(xué),研制新藥物穿:纖維住:鋼材、水泥甚至一塊塑料布用:肥皂、沐浴液、洗面奶、空調(diào)、電池、火柴行:汽油解決生活中的吃、穿、住、行、用。四、化學(xué)的實際作用吃:發(fā)明合成氨和尿素;抗生素和化學(xué)藥物;推廣中醫(yī)學(xué),研制新藥5三、化學(xué)的實際作用開發(fā)新能源,同時避免對環(huán)境的污染治理環(huán)境污染發(fā)展化學(xué)檢測儀器儀表工業(yè),用于分析、監(jiān)測和治理環(huán)境污染,用于防治疾病等。三、化學(xué)的實際作用開發(fā)新能源,同時避免對環(huán)境的污染治理環(huán)境污6四、普通化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容理論化學(xué):1、化學(xué)反應(yīng)基本原理(宏觀體系部分):化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)2、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(微觀體系部分)實驗化學(xué)
驗證性質(zhì)或理論、測定重要數(shù)據(jù),結(jié)合工程、社會生活的應(yīng)用化學(xué)實驗和設(shè)計性實驗,并訓(xùn)練實驗操作和現(xiàn)代化儀器的使用等。四、普通化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容理論化學(xué):實驗化學(xué)7普通化學(xué)54學(xué)時課堂理論學(xué)習(xí):42學(xué)時實驗操作:12學(xué)時1—18周普通化學(xué)54學(xué)時1—18周8五、要求瞌睡、遲到早退、悄悄話、吃零食、看報紙實驗課必須參加,否則將不得參加期末考試獨立、按時完成作業(yè)與實驗報告期末成績:期末考卷面成績~70%、(半期考)、實驗操作與實驗報告~20%、作業(yè)~10%五、要求瞌睡、遲到早退、悄悄話、吃零食、看報紙9參考資料普通化學(xué)(第三版、第四版、第五版),浙江大學(xué)普通化學(xué)教研組編工科基礎(chǔ)化學(xué)實驗,高紹康、陳建中,福建科學(xué)技術(shù)出版社無機化學(xué)(第三版),武漢大學(xué)編,高等教育出版社無機化學(xué)析疑與習(xí)題解析,大連理工大學(xué)無機教研室編,高等教育出版社出版無機化學(xué)(第四版),大連理工大學(xué)無機教研室編,高等教育出版社參考資料普通化學(xué)(第三版、第四版、第五版),浙江大學(xué)普通化學(xué)10第1章熱化學(xué)與能源熱化學(xué):應(yīng)用熱力學(xué)原理,研究化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的規(guī)律和定量關(guān)系的學(xué)科就叫做化學(xué)熱力學(xué),也叫熱化學(xué)。熱化學(xué)主要解決化學(xué)反應(yīng)中的三個問題:①化學(xué)反應(yīng)中能量是如何轉(zhuǎn)化的;②化學(xué)反應(yīng)的方向性問題;③反應(yīng)進行的程度問題。第1章熱化學(xué)與能源熱化學(xué):熱化學(xué)主要解決化學(xué)反應(yīng)中的三個問11教學(xué)大綱1.掌握氣體的分壓和分壓定律。2.了解系統(tǒng)、相、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)、過程、反應(yīng)進度;掌握化學(xué)計量數(shù)。3.自學(xué)彈式量熱計測量反應(yīng)熱的方法。4.理解熱力學(xué)第一定律,qv與qp,ΔU與ΔH關(guān)系。掌握蓋斯定律及有關(guān)計算。5.掌握標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變及其有關(guān)計算。6.自學(xué)常見能源及其有效與清潔利用和可持續(xù)發(fā)展。教學(xué)大綱1.掌握氣體的分壓和分壓定律。121.1基本概念1。系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng):被人為地從其它物質(zhì)中分出的研究對象。環(huán)境:系統(tǒng)之外,與系統(tǒng)密切相關(guān)的部分。
敞開系統(tǒng):既有物質(zhì)交換又有能量交換封閉系統(tǒng):無物質(zhì)交換,但有能量交換隔離系統(tǒng):無物質(zhì)交換,也無能量交換(理想化)按照系統(tǒng)與環(huán)境之間有無物質(zhì)和能量交換,可將系統(tǒng)分成:1.1基本概念1。系統(tǒng)與環(huán)境敞開系統(tǒng):既有物質(zhì)交換又有能量131.1基本概念2.相與物態(tài)相:系統(tǒng)中具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相。
界面:相與相之間的分界。躍過相的界面,一定有某些宏觀性質(zhì)發(fā)生突變,如密度、折射率、組成等。物態(tài):物質(zhì)的聚集狀態(tài)。一般分為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。均勻部分:具有分子或離子級別的分散度1.1基本概念2.相與物態(tài)物態(tài):物質(zhì)的聚集狀態(tài)。一般分為氣態(tài)14氣相:通常任何氣體均能無限混合,所以系統(tǒng)內(nèi)不論有多少種氣體都只有一個氣相。單相系統(tǒng)與多相系統(tǒng)固相:不同種固體達到分子程度的均勻混合就形成固溶體,為一個相;分散度達不到分子、離子級時,系統(tǒng)中含有多少種固體物質(zhì),就有多少個固相。液相:按其互溶程度可以是一相、兩相、三相等。氣相:通常任何氣體均能無限混合,所以系統(tǒng)內(nèi)不論有多少種氣體都151.1基本概念3。狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài):描述系統(tǒng)的各種宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn),如壓力p、體積V、溫度T、質(zhì)量m、組成、熱力學(xué)能U、焓H、熵S、吉布斯函數(shù)G的綜合表現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)確定后,系統(tǒng)的性質(zhì)就有確定的數(shù)值。系統(tǒng)的性質(zhì)之間是有一定聯(lián)系的,所以一般只要確定少數(shù)幾個性質(zhì),狀態(tài)也就確定了。狀態(tài)函數(shù):用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的各個物理量,如壓力p、體積V、溫度T、質(zhì)量m、組成、熱力學(xué)能U、焓H、熵S、吉布斯函數(shù)G等。
1.1基本概念3。狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù):用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的16狀態(tài)發(fā)生變化,狀態(tài)函數(shù)的變化值只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài),而與變化過程的具體途徑無關(guān)。狀態(tài)函數(shù)的特點狀態(tài)函數(shù)之間具有一定的聯(lián)系,它們的定量關(guān)系式稱為狀態(tài)方程式。
理想氣體的狀態(tài)方程式:pV=nRTp、V、n、R、T為常用的狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)一定,狀態(tài)函數(shù)的值是一定的。狀態(tài)發(fā)生變化,狀態(tài)函數(shù)的變化值只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài),而與17狀態(tài)函數(shù)的分類廣度性質(zhì)(容量性質(zhì)):當(dāng)將系統(tǒng)分割成若干部分時,系統(tǒng)的某性質(zhì)等于各部分該性質(zhì)之和,即具有加和性。如體積V、熱容C、質(zhì)量m、熱力學(xué)能U、焓H、熵S等強度性質(zhì):此類性質(zhì)的量值與系統(tǒng)中物質(zhì)的量多寡無關(guān),只決定于系統(tǒng)本身的特性。如溫度T、壓強p、密度ρ等。狀態(tài)函數(shù)的分類廣度性質(zhì)(容量性質(zhì)):當(dāng)將系統(tǒng)分割成若干部分時181.1基本概念4。過程與途徑過程:系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程。途徑:實現(xiàn)過程的具體步驟。1.1基本概念4。過程與途徑19可逆過程:系統(tǒng)經(jīng)過某過程由狀態(tài)1變到狀態(tài)2之后,當(dāng)系統(tǒng)沿該過程的逆過程回到原來狀態(tài)時,若原來過程對環(huán)境產(chǎn)生的一切影響同時被消除,即系統(tǒng)與環(huán)境都恢復(fù)成原來狀態(tài),這種理想化的過程稱為熱力學(xué)可逆過程。
如:等溫可逆過程、絕熱可逆過程、可逆相變過程。可逆過程是在系統(tǒng)接近平衡的狀態(tài)下發(fā)生的無限緩慢的過程,因此它和平衡態(tài)密切相關(guān)??赡孢^程:系統(tǒng)經(jīng)過某過程由狀態(tài)1變到狀態(tài)2之后,當(dāng)系統(tǒng)沿該過201.1基本概念5。化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)進度化學(xué)計量數(shù)只表示反應(yīng)式中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的比例數(shù),并不是反應(yīng)過程中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的量?;瘜W(xué)計量數(shù)無量綱;對反應(yīng)物取負值,對產(chǎn)物取正值。化學(xué)計量數(shù)νB:-1-1化學(xué)計量數(shù)νB:-2-12化學(xué)計量數(shù)與化學(xué)反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。1.1基本概念5?;瘜W(xué)計量數(shù)和反應(yīng)進度化學(xué)計21反應(yīng)進度反應(yīng)進度:描述化學(xué)反應(yīng)進行的程度,用ξ/ksai/表示。在反應(yīng)熱的計算、化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的表示式中被普遍使用。定義式為:ξ的SI單位為mol。對于有限的變化:一般尚未反應(yīng)時ξ=0mol,則:反應(yīng)進度反應(yīng)進度:描述化學(xué)反應(yīng)進行的程度,用ξ/ksai/22反應(yīng)進度反應(yīng)前物質(zhì)的量n1/mol10300某時刻物質(zhì)的量n2/mol8244各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的比例數(shù)-2:-6:4=-1:-3:2反應(yīng)進度ξ為N2:H2:NH3:反應(yīng)進度反應(yīng)前物質(zhì)的量n1/mol1023反應(yīng)進度反應(yīng)前物質(zhì)的量n1/mol10300某時刻物質(zhì)的量n2/mol8244各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的比例數(shù)-2:-6:4=-2:-6:4反應(yīng)進度ξ為N2:H2:NH3:反應(yīng)進度反應(yīng)前物質(zhì)的量n1/mol1024對同一反應(yīng)方程式,任一反應(yīng)物或產(chǎn)物表示的反應(yīng)進度均是相同的。反應(yīng)進度ξ=1mol,表示1molN2與3molH2反應(yīng)生成2molNH3摩爾反應(yīng):按所給反應(yīng)方程式的化學(xué)計量數(shù)進行了一個單位的化學(xué)反應(yīng),即反應(yīng)進度為1mol的化學(xué)反應(yīng)。對同一反應(yīng),反應(yīng)進度的值與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)ξ=1mol,表示2molN2與6molH2反應(yīng)生成4molNH3對同一反應(yīng)方程式,任一反應(yīng)物或產(chǎn)物表示的反應(yīng)進度均是相同的。251.1基本概念6?;瘜W(xué)反應(yīng)熱q化學(xué)反應(yīng)熱:是指等溫過程熱,即當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生了變化后,使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度回到反應(yīng)前始態(tài)的溫度,系統(tǒng)放出或吸收的熱量。定容反應(yīng)熱qV:等溫等容化學(xué)反應(yīng)熱q定壓反應(yīng)熱qp:等溫等壓1.1基本概念6?;瘜W(xué)反應(yīng)熱q定容反應(yīng)熱261.1基本概念7。熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式。必須注明反應(yīng)熱、物質(zhì)狀態(tài)、溫度、壓力、組成等。習(xí)慣上,對不注明溫度和壓力的反應(yīng),是指在T=298.15K,p=100kPa下進行反應(yīng)的。q=?1.1基本概念7。熱化學(xué)方程式必須注明反應(yīng)熱、物質(zhì)狀態(tài)、溫度271.2反應(yīng)熱的測量(自學(xué))彈式熱量計測得的是反應(yīng)的定容反應(yīng)熱qv。大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是在敞口容器中進行,是對應(yīng)于定壓反應(yīng)熱qp。約定:“實測的反應(yīng)熱(精確)”----定容反應(yīng)熱qv
“反應(yīng)熱”----定壓反應(yīng)熱qp1.2反應(yīng)熱的測量(自學(xué))約定:“實測的反應(yīng)熱(精確)”281.3反應(yīng)熱的理論計算1.3.1熱力學(xué)第一定律
熱力學(xué)能(內(nèi)能)U:系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和,內(nèi)部的能量來源于系統(tǒng)內(nèi)各種物質(zhì)的微觀粒子不停的運動和相互作用,如:分子振動能、平動能、轉(zhuǎn)動能,分子間勢能,原子間鍵能,電子運動能,核能等。1。熱力學(xué)能是一種能量的狀態(tài)函數(shù)。系統(tǒng)處于一定的狀態(tài),其熱力學(xué)能就是一定的數(shù)值,其變化量只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài),而與變化的途徑無關(guān)。對于理想氣體,U只是溫度的函數(shù)。2。由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和內(nèi)部微觀粒子相互作用的多樣性,系統(tǒng)的熱力學(xué)能的絕對值還難以確定。但在處理反應(yīng)過程的能量關(guān)系時涉及的僅是熱力學(xué)能的變化量ΔU。1.3反應(yīng)熱的理論計算1.3.1熱力學(xué)第一定律熱291.3.1熱力學(xué)第一定律熱與功熱:系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫度差而交換的能量。符號為q,單位為J系統(tǒng)吸熱,q為正值系統(tǒng)放熱,q為負值環(huán)境對系統(tǒng)作功,ω為正值系統(tǒng)對環(huán)境作功,ω為負值體積功-ΔpV非體積功ω’功:系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱以外的其他形式傳遞的能量。符號為ω,單位為J
功ω=-ΔpV+ω’1.3.1熱力學(xué)第一定律熱與功系統(tǒng)吸熱,q為正值環(huán)境對系統(tǒng)301.3.1熱力學(xué)第一定律能量守恒定律在任何過程中能量是不會自生自滅的,只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,在轉(zhuǎn)化過程中能量的總值不變。將能量守恒定律應(yīng)用于熱力學(xué)中即稱為熱力學(xué)第一定律。1.3.1熱力學(xué)第一定律能量守恒定律311.3.1熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律在化學(xué)熱力學(xué)中,研究的是宏觀靜止系統(tǒng),不考慮系統(tǒng)整體運動的動能和系統(tǒng)在外力場中的位能,只著眼于系統(tǒng)的熱力學(xué)能。若封閉系統(tǒng)由始態(tài)(熱力學(xué)能為U1)變到終態(tài)(熱力學(xué)能為U2),同時系統(tǒng)從環(huán)境吸熱q、得到功ω,則系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化為:
ΔU=U2-U1=q+ω?zé)醧與功ω都是過程中被傳遞的能量,都不是狀態(tài)函數(shù);U是狀態(tài)函數(shù),q+ω只由過程的始態(tài)和終態(tài)決定。封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式,表示封閉系統(tǒng)以熱和功的形式傳遞的能量,必定等于系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化。
1.3.1熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律熱q與功ω都是過321.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系1.定容反應(yīng)熱
在恒容、不做非體積功條件下:
ΔV=0,ω’=0
ω=-ΔpV+ω’=0根據(jù)熱力學(xué)第一定律:ΔU=q
+ω=qV+ω=qVqV=ΔU1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系1.定容反應(yīng)331.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系2.定壓反應(yīng)熱
在恒壓、不做非體積功條件下:
ω’=0
ω=-ΔpV+ω’=-ΔpV=-pΔV根據(jù)熱力學(xué)第一定律:
ΔU=q
+ω=qp+ω=qp+(-pΔV)令H=U
+pV(稱H為焓),則:qp=H2–H1U2–U1=qp–p(V2–V1)qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)qp=ΔH1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系2.定壓反應(yīng)341.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系焓焓:H=U
+pV焓變:ΔH單位:J或kJH是狀態(tài)函數(shù),ΔH只與系統(tǒng)的始、終態(tài)有關(guān)。理想氣體的H只是溫度的函數(shù),即等溫變化中ΔH=0。H的絕對值無法確定,但實際應(yīng)用的是反應(yīng)或過程中系統(tǒng)的焓變ΔH,所以采用物質(zhì)的相對焓值。系統(tǒng)吸熱,ΔH為正值系統(tǒng)放熱,ΔH為負值
ΔH=qp
ΔH1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系焓H是狀351.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系3.qV與qp的關(guān)系H=U+pVΔH=ΔU+Δ(pV)qV=ΔUqp=ΔHqp=qV+Δ(pV)反應(yīng)體系為固體或液體(凝聚態(tài))時
ΔV≈0Δ(pV)
≈0qp=qVΔH=ΔU反應(yīng)體系為理想氣體時1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系3.qV與361.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系qp,m=qV,m+RTΔυB反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)的變化
pV=nRT反應(yīng)體系為理想氣體時Δ(pV)=RTΔn=RT(ΔξυB)ξ=1molΔ(pV)=RTΔυBqp=qV+Δ(pV)1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系qp,m=371.3.3蓋斯定律qV
=ΔUqp=ΔH(U、H是狀態(tài)函數(shù))
在恒容或恒壓條件下,總反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)的溫度、反應(yīng)物和產(chǎn)物的量及聚集狀態(tài)等有關(guān),而與變化的途徑無關(guān)。
蓋斯定律:在恒容或恒壓條件下,不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,這個過程的熱效應(yīng)是相同的,即總反應(yīng)的熱效應(yīng)等于各步反應(yīng)的熱效應(yīng)之和。它使熱化學(xué)方程式可以像普通代數(shù)方程式那樣進行加減運算,利用已精確測定的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)來求算難以測定的反應(yīng)熱。1.3.3蓋斯定律qV=ΔUqp=ΔH381.3.3蓋斯定律例:求反應(yīng)C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)的反應(yīng)熱?+1/2O2q2=qp=ΔrHm
=-283.0kJ/molq3=qp=ΔrHm
=-393.5kJ/molCO2(g)q1C(石墨)+O2(g)CO(g)
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)(2)rHm2
=-283.0kJ·mol-1C(石墨)+O2(g)=CO2(g)(3)rHm
3
=-393.5kJ·mol-1(3)-(2):C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)rHm1根據(jù)蓋斯定律:q3=
q1+q2
q1=q3-q2
q1=rHm
1=rHm3
-rHm2
=-110.5kJ·mol-1
1.3.3蓋斯定律例:求反應(yīng)C(石墨)+1/2O2(391.3.3蓋斯定律應(yīng)用條件:①
某化學(xué)反應(yīng)是在等壓(或等容)下一步完成的,在分步完成時,各分步也要在等壓(或等容)下進行;②
要消去某同一物質(zhì)時,不僅要求物質(zhì)的種類相同,其物質(zhì)的聚集狀態(tài)也相同。1.3.3蓋斯定律應(yīng)用條件:②要消去某同一物質(zhì)時,不僅401.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)
在任一溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力p下表現(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、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p下的純液體、純固體或c時的狀態(tài)。純物質(zhì)(除溶液外)氣體的分壓、固體和液體的壓力為p=100kPa溶液的濃度為c=1.0mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)態(tài)對溫度T沒有規(guī)定1.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)純411.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變1.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓在溫度T、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,即單質(zhì)+單質(zhì)=1mol純物質(zhì)。產(chǎn)物為1mol選定溫度T和標(biāo)態(tài)時最穩(wěn)定單質(zhì)符號:fHm(B,聚集狀態(tài),T)單位:J·
mol-1或kJ·
mol-11.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變1.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生421.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓單質(zhì)的相對焓值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時,最穩(wěn)定存在的單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)(摩爾)生成焓為零。即fHm(最穩(wěn)定單質(zhì),298.15K)=0化合物的相對焓值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,由最穩(wěn)定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量(1mol)的純物質(zhì)時反應(yīng)的焓變。單質(zhì)+單質(zhì)=1mol純物質(zhì)水合物的相對焓值以水合氫離子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零。即fHm(H+,aq,298.15K)=01.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓單質(zhì)的相對焓值化合物的相對焓值水合物43符號:
rHm
(T)1.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變2.反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變
在溫度T、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時反應(yīng)的摩爾焓變。單位:J·
mol-1或kJ·
mol-1符號:rHm(T)1.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成442.反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變計算規(guī)則aA(s)+bB(aq)cC(l)+dD(g)rHm=υBfHm(生成物)+υBfHm(反應(yīng)物)
=cfHm(C,l)
+dfHm(D,g)
+
(-a)fHm(A,s)
+(-b)fHm(B,aq)
rHm(T)=υBfHm.B(T)=υBfHm(生成物)+υBfHm(反應(yīng)物)2.反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變計算規(guī)則aA451.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變注意:fHm是相對值,但不影響反應(yīng)焓變rHm的計算。rHm=υBfHm(生成物)+υBfHm(反應(yīng)物)公式包括反應(yīng)中的各物質(zhì),并需考慮其聚集狀態(tài)以及υB的正負值。fHm(H2O,g)=-241.82kJ·mol-1fHm(H2O,l)=-285.83kJ·mol-11.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變注意:rH461.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變rHm數(shù)值與化學(xué)計量數(shù)有關(guān)。溫度對反應(yīng)焓變的影響可忽略。即:rHm(T)≈rHm(298.15K)rH
(T)≈rH
(298.15K)1.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變rHm數(shù)值471.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變例1:求下列反應(yīng)的反應(yīng)熱rHm
?解:2Na2O2(s)+2H2O(l)=4NaOH(s)+O2(g)=4(-426.73)-2(-513.2)-2(-285.83)=-108.9kJ·mol-1fHm
/kJ·mol-1-513.2-285.83-426.730rHm
=υBfHm(生成物)+υBfHm(反應(yīng)物)=4fHm(NaOH,s)-2fHm(Na2O2,s)-2fHm(H2O,l)1.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變例1:求下列48第1章熱化學(xué)與能源作業(yè)
P44-4610(1)(3)、11、12、17
補充:
100g鐵粉在25℃溶于鹽酸生成氯化亞鐵(FeCl2),(1)這個反應(yīng)在燒杯中發(fā)生;(2)這個反應(yīng)在密閉貯瓶中發(fā)生;兩種情況相比,
哪個放熱較多?
簡述理由。第1章熱化學(xué)與能源作業(yè)49普通化學(xué)普通化學(xué)50普通化學(xué)第1章熱化學(xué)與能源第2章化學(xué)反應(yīng)的基本原理與大氣污染第3章水化學(xué)與水污染第4章電化學(xué)與金屬腐蝕第5章物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)第6章元素化學(xué)與無機材料緒論普通化學(xué)第1章熱化學(xué)與能源第2章化學(xué)反應(yīng)的基本原理51一、化學(xué)與普通化學(xué)化學(xué):化學(xué)是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性能及其變化規(guī)律和變化中能量關(guān)系的學(xué)科。普通化學(xué):普通化學(xué)是一門基礎(chǔ)課程,是對化學(xué)作一整體的闡述和研討。其目的是要給學(xué)生以高素質(zhì)的化學(xué)通才教育。一、化學(xué)與普通化學(xué)化學(xué):化學(xué)是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組52二、化學(xué)的分支無機化學(xué):無機物有機化學(xué):碳氫化合物及衍生物高分子化學(xué):高分子化合物分析化學(xué):測量和表征物理化學(xué):所有物質(zhì)系統(tǒng)若干新分支:環(huán)境化學(xué)、核化學(xué)等等二、化學(xué)的分支無機化學(xué):無機物53吃:發(fā)明合成氨和尿素;抗生素和化學(xué)藥物;推廣中醫(yī)學(xué),研制新藥物穿:纖維住:鋼材、水泥甚至一塊塑料布用:肥皂、沐浴液、洗面奶、空調(diào)、電池、火柴行:汽油解決生活中的吃、穿、住、行、用。四、化學(xué)的實際作用吃:發(fā)明合成氨和尿素;抗生素和化學(xué)藥物;推廣中醫(yī)學(xué),研制新藥54三、化學(xué)的實際作用開發(fā)新能源,同時避免對環(huán)境的污染治理環(huán)境污染發(fā)展化學(xué)檢測儀器儀表工業(yè),用于分析、監(jiān)測和治理環(huán)境污染,用于防治疾病等。三、化學(xué)的實際作用開發(fā)新能源,同時避免對環(huán)境的污染治理環(huán)境污55四、普通化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容理論化學(xué):1、化學(xué)反應(yīng)基本原理(宏觀體系部分):化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)2、物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(微觀體系部分)實驗化學(xué)
驗證性質(zhì)或理論、測定重要數(shù)據(jù),結(jié)合工程、社會生活的應(yīng)用化學(xué)實驗和設(shè)計性實驗,并訓(xùn)練實驗操作和現(xiàn)代化儀器的使用等。四、普通化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容理論化學(xué):實驗化學(xué)56普通化學(xué)54學(xué)時課堂理論學(xué)習(xí):42學(xué)時實驗操作:12學(xué)時1—18周普通化學(xué)54學(xué)時1—18周57五、要求瞌睡、遲到早退、悄悄話、吃零食、看報紙實驗課必須參加,否則將不得參加期末考試獨立、按時完成作業(yè)與實驗報告期末成績:期末考卷面成績~70%、(半期考)、實驗操作與實驗報告~20%、作業(yè)~10%五、要求瞌睡、遲到早退、悄悄話、吃零食、看報紙58參考資料普通化學(xué)(第三版、第四版、第五版),浙江大學(xué)普通化學(xué)教研組編工科基礎(chǔ)化學(xué)實驗,高紹康、陳建中,福建科學(xué)技術(shù)出版社無機化學(xué)(第三版),武漢大學(xué)編,高等教育出版社無機化學(xué)析疑與習(xí)題解析,大連理工大學(xué)無機教研室編,高等教育出版社出版無機化學(xué)(第四版),大連理工大學(xué)無機教研室編,高等教育出版社參考資料普通化學(xué)(第三版、第四版、第五版),浙江大學(xué)普通化學(xué)59第1章熱化學(xué)與能源熱化學(xué):應(yīng)用熱力學(xué)原理,研究化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的規(guī)律和定量關(guān)系的學(xué)科就叫做化學(xué)熱力學(xué),也叫熱化學(xué)。熱化學(xué)主要解決化學(xué)反應(yīng)中的三個問題:①化學(xué)反應(yīng)中能量是如何轉(zhuǎn)化的;②化學(xué)反應(yīng)的方向性問題;③反應(yīng)進行的程度問題。第1章熱化學(xué)與能源熱化學(xué):熱化學(xué)主要解決化學(xué)反應(yīng)中的三個問60教學(xué)大綱1.掌握氣體的分壓和分壓定律。2.了解系統(tǒng)、相、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)、過程、反應(yīng)進度;掌握化學(xué)計量數(shù)。3.自學(xué)彈式量熱計測量反應(yīng)熱的方法。4.理解熱力學(xué)第一定律,qv與qp,ΔU與ΔH關(guān)系。掌握蓋斯定律及有關(guān)計算。5.掌握標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)焓變及其有關(guān)計算。6.自學(xué)常見能源及其有效與清潔利用和可持續(xù)發(fā)展。教學(xué)大綱1.掌握氣體的分壓和分壓定律。611.1基本概念1。系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng):被人為地從其它物質(zhì)中分出的研究對象。環(huán)境:系統(tǒng)之外,與系統(tǒng)密切相關(guān)的部分。
敞開系統(tǒng):既有物質(zhì)交換又有能量交換封閉系統(tǒng):無物質(zhì)交換,但有能量交換隔離系統(tǒng):無物質(zhì)交換,也無能量交換(理想化)按照系統(tǒng)與環(huán)境之間有無物質(zhì)和能量交換,可將系統(tǒng)分成:1.1基本概念1。系統(tǒng)與環(huán)境敞開系統(tǒng):既有物質(zhì)交換又有能量621.1基本概念2.相與物態(tài)相:系統(tǒng)中具有相同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的均勻部分稱為相。
界面:相與相之間的分界。躍過相的界面,一定有某些宏觀性質(zhì)發(fā)生突變,如密度、折射率、組成等。物態(tài):物質(zhì)的聚集狀態(tài)。一般分為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。均勻部分:具有分子或離子級別的分散度1.1基本概念2.相與物態(tài)物態(tài):物質(zhì)的聚集狀態(tài)。一般分為氣態(tài)63氣相:通常任何氣體均能無限混合,所以系統(tǒng)內(nèi)不論有多少種氣體都只有一個氣相。單相系統(tǒng)與多相系統(tǒng)固相:不同種固體達到分子程度的均勻混合就形成固溶體,為一個相;分散度達不到分子、離子級時,系統(tǒng)中含有多少種固體物質(zhì),就有多少個固相。液相:按其互溶程度可以是一相、兩相、三相等。氣相:通常任何氣體均能無限混合,所以系統(tǒng)內(nèi)不論有多少種氣體都641.1基本概念3。狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài):描述系統(tǒng)的各種宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn),如壓力p、體積V、溫度T、質(zhì)量m、組成、熱力學(xué)能U、焓H、熵S、吉布斯函數(shù)G的綜合表現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)確定后,系統(tǒng)的性質(zhì)就有確定的數(shù)值。系統(tǒng)的性質(zhì)之間是有一定聯(lián)系的,所以一般只要確定少數(shù)幾個性質(zhì),狀態(tài)也就確定了。狀態(tài)函數(shù):用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的各個物理量,如壓力p、體積V、溫度T、質(zhì)量m、組成、熱力學(xué)能U、焓H、熵S、吉布斯函數(shù)G等。
1.1基本概念3。狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù):用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的65狀態(tài)發(fā)生變化,狀態(tài)函數(shù)的變化值只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài),而與變化過程的具體途徑無關(guān)。狀態(tài)函數(shù)的特點狀態(tài)函數(shù)之間具有一定的聯(lián)系,它們的定量關(guān)系式稱為狀態(tài)方程式。
理想氣體的狀態(tài)方程式:pV=nRTp、V、n、R、T為常用的狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)一定,狀態(tài)函數(shù)的值是一定的。狀態(tài)發(fā)生變化,狀態(tài)函數(shù)的變化值只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài),而與66狀態(tài)函數(shù)的分類廣度性質(zhì)(容量性質(zhì)):當(dāng)將系統(tǒng)分割成若干部分時,系統(tǒng)的某性質(zhì)等于各部分該性質(zhì)之和,即具有加和性。如體積V、熱容C、質(zhì)量m、熱力學(xué)能U、焓H、熵S等強度性質(zhì):此類性質(zhì)的量值與系統(tǒng)中物質(zhì)的量多寡無關(guān),只決定于系統(tǒng)本身的特性。如溫度T、壓強p、密度ρ等。狀態(tài)函數(shù)的分類廣度性質(zhì)(容量性質(zhì)):當(dāng)將系統(tǒng)分割成若干部分時671.1基本概念4。過程與途徑過程:系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程。途徑:實現(xiàn)過程的具體步驟。1.1基本概念4。過程與途徑68可逆過程:系統(tǒng)經(jīng)過某過程由狀態(tài)1變到狀態(tài)2之后,當(dāng)系統(tǒng)沿該過程的逆過程回到原來狀態(tài)時,若原來過程對環(huán)境產(chǎn)生的一切影響同時被消除,即系統(tǒng)與環(huán)境都恢復(fù)成原來狀態(tài),這種理想化的過程稱為熱力學(xué)可逆過程。
如:等溫可逆過程、絕熱可逆過程、可逆相變過程。可逆過程是在系統(tǒng)接近平衡的狀態(tài)下發(fā)生的無限緩慢的過程,因此它和平衡態(tài)密切相關(guān)??赡孢^程:系統(tǒng)經(jīng)過某過程由狀態(tài)1變到狀態(tài)2之后,當(dāng)系統(tǒng)沿該過691.1基本概念5。化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)進度化學(xué)計量數(shù)只表示反應(yīng)式中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的比例數(shù),并不是反應(yīng)過程中各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的量?;瘜W(xué)計量數(shù)無量綱;對反應(yīng)物取負值,對產(chǎn)物取正值?;瘜W(xué)計量數(shù)νB:-1-1化學(xué)計量數(shù)νB:-2-12化學(xué)計量數(shù)與化學(xué)反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。1.1基本概念5。化學(xué)計量數(shù)和反應(yīng)進度化學(xué)計70反應(yīng)進度反應(yīng)進度:描述化學(xué)反應(yīng)進行的程度,用ξ/ksai/表示。在反應(yīng)熱的計算、化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的表示式中被普遍使用。定義式為:ξ的SI單位為mol。對于有限的變化:一般尚未反應(yīng)時ξ=0mol,則:反應(yīng)進度反應(yīng)進度:描述化學(xué)反應(yīng)進行的程度,用ξ/ksai/71反應(yīng)進度反應(yīng)前物質(zhì)的量n1/mol10300某時刻物質(zhì)的量n2/mol8244各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的比例數(shù)-2:-6:4=-1:-3:2反應(yīng)進度ξ為N2:H2:NH3:反應(yīng)進度反應(yīng)前物質(zhì)的量n1/mol1072反應(yīng)進度反應(yīng)前物質(zhì)的量n1/mol10300某時刻物質(zhì)的量n2/mol8244各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的比例數(shù)-2:-6:4=-2:-6:4反應(yīng)進度ξ為N2:H2:NH3:反應(yīng)進度反應(yīng)前物質(zhì)的量n1/mol1073對同一反應(yīng)方程式,任一反應(yīng)物或產(chǎn)物表示的反應(yīng)進度均是相同的。反應(yīng)進度ξ=1mol,表示1molN2與3molH2反應(yīng)生成2molNH3摩爾反應(yīng):按所給反應(yīng)方程式的化學(xué)計量數(shù)進行了一個單位的化學(xué)反應(yīng),即反應(yīng)進度為1mol的化學(xué)反應(yīng)。對同一反應(yīng),反應(yīng)進度的值與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)ξ=1mol,表示2molN2與6molH2反應(yīng)生成4molNH3對同一反應(yīng)方程式,任一反應(yīng)物或產(chǎn)物表示的反應(yīng)進度均是相同的。741.1基本概念6?;瘜W(xué)反應(yīng)熱q化學(xué)反應(yīng)熱:是指等溫過程熱,即當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生了變化后,使反應(yīng)產(chǎn)物的溫度回到反應(yīng)前始態(tài)的溫度,系統(tǒng)放出或吸收的熱量。定容反應(yīng)熱qV:等溫等容化學(xué)反應(yīng)熱q定壓反應(yīng)熱qp:等溫等壓1.1基本概念6?;瘜W(xué)反應(yīng)熱q定容反應(yīng)熱751.1基本概念7。熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式。必須注明反應(yīng)熱、物質(zhì)狀態(tài)、溫度、壓力、組成等。習(xí)慣上,對不注明溫度和壓力的反應(yīng),是指在T=298.15K,p=100kPa下進行反應(yīng)的。q=?1.1基本概念7。熱化學(xué)方程式必須注明反應(yīng)熱、物質(zhì)狀態(tài)、溫度761.2反應(yīng)熱的測量(自學(xué))彈式熱量計測得的是反應(yīng)的定容反應(yīng)熱qv。大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)是在敞口容器中進行,是對應(yīng)于定壓反應(yīng)熱qp。約定:“實測的反應(yīng)熱(精確)”----定容反應(yīng)熱qv
“反應(yīng)熱”----定壓反應(yīng)熱qp1.2反應(yīng)熱的測量(自學(xué))約定:“實測的反應(yīng)熱(精確)”771.3反應(yīng)熱的理論計算1.3.1熱力學(xué)第一定律
熱力學(xué)能(內(nèi)能)U:系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和,內(nèi)部的能量來源于系統(tǒng)內(nèi)各種物質(zhì)的微觀粒子不停的運動和相互作用,如:分子振動能、平動能、轉(zhuǎn)動能,分子間勢能,原子間鍵能,電子運動能,核能等。1。熱力學(xué)能是一種能量的狀態(tài)函數(shù)。系統(tǒng)處于一定的狀態(tài),其熱力學(xué)能就是一定的數(shù)值,其變化量只決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài),而與變化的途徑無關(guān)。對于理想氣體,U只是溫度的函數(shù)。2。由于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和內(nèi)部微觀粒子相互作用的多樣性,系統(tǒng)的熱力學(xué)能的絕對值還難以確定。但在處理反應(yīng)過程的能量關(guān)系時涉及的僅是熱力學(xué)能的變化量ΔU。1.3反應(yīng)熱的理論計算1.3.1熱力學(xué)第一定律熱781.3.1熱力學(xué)第一定律熱與功熱:系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫度差而交換的能量。符號為q,單位為J系統(tǒng)吸熱,q為正值系統(tǒng)放熱,q為負值環(huán)境對系統(tǒng)作功,ω為正值系統(tǒng)對環(huán)境作功,ω為負值體積功-ΔpV非體積功ω’功:系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱以外的其他形式傳遞的能量。符號為ω,單位為J
功ω=-ΔpV+ω’1.3.1熱力學(xué)第一定律熱與功系統(tǒng)吸熱,q為正值環(huán)境對系統(tǒng)791.3.1熱力學(xué)第一定律能量守恒定律在任何過程中能量是不會自生自滅的,只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,在轉(zhuǎn)化過程中能量的總值不變。將能量守恒定律應(yīng)用于熱力學(xué)中即稱為熱力學(xué)第一定律。1.3.1熱力學(xué)第一定律能量守恒定律801.3.1熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律在化學(xué)熱力學(xué)中,研究的是宏觀靜止系統(tǒng),不考慮系統(tǒng)整體運動的動能和系統(tǒng)在外力場中的位能,只著眼于系統(tǒng)的熱力學(xué)能。若封閉系統(tǒng)由始態(tài)(熱力學(xué)能為U1)變到終態(tài)(熱力學(xué)能為U2),同時系統(tǒng)從環(huán)境吸熱q、得到功ω,則系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化為:
ΔU=U2-U1=q+ω?zé)醧與功ω都是過程中被傳遞的能量,都不是狀態(tài)函數(shù);U是狀態(tài)函數(shù),q+ω只由過程的始態(tài)和終態(tài)決定。封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式,表示封閉系統(tǒng)以熱和功的形式傳遞的能量,必定等于系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化。
1.3.1熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律熱q與功ω都是過811.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系1.定容反應(yīng)熱
在恒容、不做非體積功條件下:
ΔV=0,ω’=0
ω=-ΔpV+ω’=0根據(jù)熱力學(xué)第一定律:ΔU=q
+ω=qV+ω=qVqV=ΔU1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系1.定容反應(yīng)821.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系2.定壓反應(yīng)熱
在恒壓、不做非體積功條件下:
ω’=0
ω=-ΔpV+ω’=-ΔpV=-pΔV根據(jù)熱力學(xué)第一定律:
ΔU=q
+ω=qp+ω=qp+(-pΔV)令H=U
+pV(稱H為焓),則:qp=H2–H1U2–U1=qp–p(V2–V1)qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)qp=ΔH1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系2.定壓反應(yīng)831.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系焓焓:H=U
+pV焓變:ΔH單位:J或kJH是狀態(tài)函數(shù),ΔH只與系統(tǒng)的始、終態(tài)有關(guān)。理想氣體的H只是溫度的函數(shù),即等溫變化中ΔH=0。H的絕對值無法確定,但實際應(yīng)用的是反應(yīng)或過程中系統(tǒng)的焓變ΔH,所以采用物質(zhì)的相對焓值。系統(tǒng)吸熱,ΔH為正值系統(tǒng)放熱,ΔH為負值
ΔH=qp
ΔH1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系焓H是狀841.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系3.qV與qp的關(guān)系H=U+pVΔH=ΔU+Δ(pV)qV=ΔUqp=ΔHqp=qV+Δ(pV)反應(yīng)體系為固體或液體(凝聚態(tài))時
ΔV≈0Δ(pV)
≈0qp=qVΔH=ΔU反應(yīng)體系為理想氣體時1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系3.qV與851.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系qp,m=qV,m+RTΔυB反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)的變化
pV=nRT反應(yīng)體系為理想氣體時Δ(pV)=RTΔn=RT(ΔξυB)ξ=1molΔ(pV)=RTΔυBqp=qV+Δ(pV)1.3.2定容反應(yīng)熱qV與定壓反應(yīng)熱qp的關(guān)系qp,m=861.3.3蓋斯定律qV
=ΔUqp=ΔH(U、H是狀態(tài)函數(shù))
在恒容或恒壓條件下,總反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)的溫度、反應(yīng)物和產(chǎn)物的量及聚集狀態(tài)等有關(guān),而與變化的途徑無關(guān)。
蓋斯定律:在恒容或恒壓條件下,不管化學(xué)反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,這個過程的熱效應(yīng)是相同的,即總反應(yīng)的熱效應(yīng)等于各步反應(yīng)的熱效應(yīng)之和。它使熱化學(xué)方程式可以像普通代數(shù)方程式那樣進行加減運算,利用已精確測定的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)來求算難以測定的反應(yīng)熱。1.3.3蓋斯定律qV=ΔUqp=ΔH871.3.3蓋斯定律例:求反應(yīng)C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)的反應(yīng)熱?+1/2O2q2=qp=ΔrHm
=-283.0kJ/molq3=qp=ΔrHm
=-393.5kJ/molCO2(g)q1C(石墨)+O2(g)CO(g)
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)(2)rHm2
=-283.0kJ·mol-1C(石墨)+O2(g)=CO2(g)(3)rHm
3
=-393.5kJ·mol-1(3)-(2):C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)rHm1根據(jù)蓋斯定律:q3=
q1+q2
q1=q3-q2
q1=rHm
1=rHm3
-rHm2
=-110.5kJ·mol-1
1.3.3蓋斯定律例:求反應(yīng)C(石墨)+1/2O2(881.3.3蓋斯定律應(yīng)用條件:①
某化學(xué)反應(yīng)是在等壓(或等容)下一步完成的,在分步完成時,各分步也要在等壓(或等容)下進行;②
要消去某同一物質(zhì)時,不僅要求物質(zhì)的種類相同,其物質(zhì)的聚集狀態(tài)也相同。1.3.3蓋斯定律應(yīng)用條件:②要消去某同一物質(zhì)時,不僅891.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)
在任一溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力p下表現(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、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p下的純液體、純固體或c時的狀態(tài)。純物質(zhì)(除溶液外)氣體的分壓、固體和液體的壓力為p=100kPa溶液的濃度為c=1.0mol·L-1標(biāo)準(zhǔn)態(tài)對溫度T沒有規(guī)定1.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)純901.3.4標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變1.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓在溫度T、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,即單質(zhì)+
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