第一章 化学反应中的能量关系大学无机化学

1、O返回作作 业业思考题：思考题：P20-21 1，2，3，6，7 ， 8，9，10， 11，12， 13，14，P22-23 5，8作业：作业：P22-23 6, 10 ，11， 13，14，15， 17（ 不可查表）不可查表） ),(TAgClHmf O返回化学中的计量：化学中的计量：Ar、Mr、n、M、Vm、cB、理想气理想气 体状态方程、理想气体分压定律；体状态方程、理想气体分压定律；化学计量式和化学计量数；化学计量式和化学计量数；反应进度；反应进度；基本概念和术语：系统和环境，状态和状态函数基本概念和术语：系统和环境，状态和状态函数, , 热和功，热力学能，能量守恒定律；热和功，热力学

2、能，能量守恒定律；反应热与反应焓变：等容热效应和等压热效应；热反应热与反应焓变：等容热效应和等压热效应；热 化学方程式；焓和焓变；赫斯定律；化学方程式；焓和焓变；赫斯定律；反应热的热力学计算：标准摩尔生成焓，标准摩尔生反应热的热力学计算：标准摩尔生成焓，标准摩尔生 成焓计算标准摩尔反应焓变成焓计算标准摩尔反应焓变. .基本内容及要求基本内容及要求基本内容基本内容: :O返回基本要求基本要求: :了解状态、状态函数、功和热、热力学能；了解状态、状态函数、功和热、热力学能；熟悉能量守恒定律；熟悉能量守恒定律；理解反应热、标准摩尔生成焓和焓变；理解反应热、标准摩尔生成焓和焓变；掌握赫斯定律；掌握赫斯

3、定律；掌握标准摩尔生成焓计算化学反应的热效应。掌握标准摩尔生成焓计算化学反应的热效应。 基本内容及要求基本内容及要求熟悉熟悉Ar、Mr、n、M、Vm、cB；掌握掌握理想气体状态方程、理想气体分压定律；理想气体状态方程、理想气体分压定律；理解化学计量式和化学计量数；理解化学计量式和化学计量数；了解反应进度；了解反应进度；能够正确书写热化学方程式；能够正确书写热化学方程式；O返回1.11.1物质的聚集态和层次物质的聚集态和层次定义定义物质在一定的温度和压力下所处的相对物质在一定的温度和压力下所处的相对稳定的状态稳定的状态, ,称为物质的称为物质的聚集状态聚集状态。1.1.1 1.1.1 物质的聚集

4、态物质的聚集态 States of Matter常见的有气常见的有气gasgas、液、液liquidliquid、固、固solidsolid三态。三态。将气体加热，当其原子达到几千甚至上万摄氏度时，电子就将气体加热，当其原子达到几千甚至上万摄氏度时，电子就会被原子会被原子 甩甩 掉，原子变成只带正电荷的离子。此时，电子掉，原子变成只带正电荷的离子。此时，电子和离子带的电荷相反，但数量相等和离子带的电荷相反，但数量相等, ,这种状态称做这种状态称做等离子态等离子态。人们常年看到的闪电、流星以及荧光灯点燃时，都是处于等人们常年看到的闪电、流星以及荧光灯点燃时，都是处于等离子态离子态plasma s

5、tateplasma state。 等离子态是由等量的带负电的电子和带正电的离子组成，我等离子态是由等量的带负电的电子和带正电的离子组成，我们通常称处于等离子态的物质为们通常称处于等离子态的物质为等离子体等离子体。等离子体在宇宙中。等离子体在宇宙中广泛存在。用人工方式也可以产生等离子体，如霓虹灯放电、广泛存在。用人工方式也可以产生等离子体，如霓虹灯放电、原子核聚变、紫外线和原子核聚变、紫外线和X X射线照射气体，都可以产生等离子体。射线照射气体，都可以产生等离子体。O返回1.11.1物质的聚集态和层次物质的聚集态和层次1.1.2 1.1.2 物质的层次物质的层次 States of Matte

6、r物质层次结构是自然界物质存在的普遍形态，表现为按其空物质层次结构是自然界物质存在的普遍形态，表现为按其空间尺度和质量大小等特征排成的、具有质的差异和隶属关系间尺度和质量大小等特征排成的、具有质的差异和隶属关系的序列。的序列。从空间尺度上来讲，我们已知的物质世界至少跨越了从空间尺度上来讲，我们已知的物质世界至少跨越了4242个数个数量级量级(10(10-16-1610102626米米) )，为了研究了方便，常将物质分为微观、，为了研究了方便，常将物质分为微观、宏观、宇观等领域。当代物质科学的前沿主要涉及对微观世宏观、宇观等领域。当代物质科学的前沿主要涉及对微观世界和宇观世界的探索。界和宇观世界

7、的探索。O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量1. 相对原子质量和相对分子质量相对原子质量和相对分子质量(1) 相对原子质量相对原子质量 relative atomic mass相对原子质量相对原子质量：元素的平均原子质量与核素：元素的平均原子质量与核素12C原子原子质量的质量的1/12之比，原称为原子量。之比，原称为原子量。 符号：符号：Ar单位：单位：1(2) 相对分子质量相对分子质量 relative molecular mass相对分子质量相对分子质量：物质的分子或特定单元的平均质量与：物质的分子或特定单元的平均质量与核素核素12C原子质量的原子质量的1/12之比，原称为分子量。之

8、比，原称为分子量。符号：符号：Mr 单位：单位：1 例：例：Ar（H）1.00794例：例：Mr（H2O）=18.015218.02 O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量2. 物质的量及其单位物质的量及其单位物质的量物质的量：是国际单位制：是国际单位制（SI制）制）的一个基本物理量，的一个基本物理量，用来表示物质数量的多少。用来表示物质数量的多少。 符号：符号：nB 单位：摩尔单位：摩尔(mole)、毫摩尔、毫摩尔 或或 微摩尔，微摩尔，对应：对应：mol、mmol或或mol 摩尔摩尔的定义：摩尔是一系统的物质的量，该系统中所的定义：摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的包含的基本单元

9、数基本单元数与与0.01212C的原子数目相等。的原子数目相等。(1) (1) 物质的量物质的量 amount of substance3.5molH2：H2的物质的量为的物质的量为3.5 H2 的摩尔数为的摩尔数为3.5 O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量说说明明1.摩尔是物质的量的单位，不是质量的单位。摩尔是物质的量的单位，不是质量的单位。0.01212C的原子数目是的原子数目是6.0231023，这个数，这个数称 为 阿 伏 加 德 罗 常 数 。 所 以 ，称 为 阿 伏 加 德 罗 常 数 。 所 以 ， 1 m o l 是是6.0231023个个微粒的集合微粒的集合，若系统

10、中所含，若系统中所含基基本单元的数目本单元的数目是阿伏加德罗常数的多少倍，是阿伏加德罗常数的多少倍，则系统物质的量就是多少。则系统物质的量就是多少。2.在使用物质的量时，在使用物质的量时，基本单元基本单元必须同时指明。必须同时指明。基本单元可以是基本单元可以是分子、原子、离子、电子分子、原子、离子、电子及及其他其他粒子粒子或这些粒子的或这些粒子的特定组合特定组合，应该用粒子符号、，应该用粒子符号、物质的化学式或它们的特定组合表示。物质的化学式或它们的特定组合表示。 O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量 【例【例1-1】 按要求计算按要求计算5.3g无水碳酸钠的物质的量：无水碳酸钠的物质的

11、量：(1)以以Na2CO3为基本单元；为基本单元；(2)以以1/2Na2CO3为基本单元。为基本单元。 (2) m(1/2Na2CO3) = 5.3g M(1/2Na2CO3) =1/2M(Na2CO3) = 53gmol-1结论结论：同一系统的物质，基本单元不同时，物质同一系统的物质，基本单元不同时，物质 的量就不同。的量就不同。 n(Na2CO3) =1063 . 5= 0.05 (mol) n(1/2Na2CO3) =533.5= 0.10 (mol) 解：解： (1) m(Na2CO3) = 5.3g M(Na2CO3) = 106gmol-1O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量

12、定义：定义：物质物质B的物质的量的物质的量(nB)除以混合物的物质的除以混合物的物质的量量(in I ) iiBBn/nx 若溶液由若溶液由溶质溶质B和溶剂和溶剂A组成组成，则溶质，则溶质B和溶剂和溶剂A的摩尔分数分别为：的摩尔分数分别为：BABBnnnx BAAAnnnx xAxB=1 (2) 摩尔分数摩尔分数(xB ) mole fraction并且有：并且有：O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量定义：某物质的质量定义：某物质的质量(m)除以该物质的物质的量（除以该物质的物质的量（n)。nmM 单位：千克每摩尔（单位：千克每摩尔（kgmol-1）,克每摩尔（克每摩尔（gmol-1）

13、3.摩尔质量和摩尔体积摩尔质量和摩尔体积(1) 摩尔质量摩尔质量 (M) mole mass定义：某气体物质的体积定义：某气体物质的体积(V)除以该气体物质的量除以该气体物质的量(n)。nVVm 单位：单位：升每摩尔（升每摩尔（Lmol-1）,立方米每摩尔立方米每摩尔(m3mol-1）(2) 摩尔体积摩尔体积 (Vm) mole volume分子的摩尔质量分子的摩尔质量M与分子的相对分子质量与分子的相对分子质量Mr的关系：的关系： 1310 molkgMMrBBBMmn由于摩尔是由于摩尔是“物质的量物质的量”的单位的单位,是一个数量单是一个数量单位位,一定数量的物质必定有一定的质量一定数量的物

14、质必定有一定的质量,因此就把因此就把1mol物质的质量称为物质的质量称为摩尔质量摩尔质量(符号符号M)。O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量定义：物质定义：物质B的物质的量的物质的量(nB)除以混合物的体积除以混合物的体积(V )。对溶液而言，物质的量浓度定义为溶质的物。对溶液而言，物质的量浓度定义为溶质的物质的量除以溶液质的量除以溶液的体积，即体积，即VncBB 单位：摩尔每升（单位：摩尔每升（molL-1）、毫摩尔每升）、毫摩尔每升 （mmolL-1）、微摩尔每升（）、微摩尔每升（molL-1）等。）等。 在使用物质的量浓度时，也必须指明物质在使用物质的量浓度时，也必须指明物质B的的

15、基本基本单元单元，例如，例如 c(HCl) = 0.10 molL-1，4. 物质的量浓度物质的量浓度(cB)amount of substance concentration注意：注意：c(Ca2+)=1.0molL-1，c(MnO-4)=0.20molL-1等。等。O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量 【例【例1-2】将】将10gNaOH、NaCl、CuSO4分别置于分别置于水中，配成水中，配成100ml溶液，求溶液的物质的量浓度溶液，求溶液的物质的量浓度c(NaOH)、c(NaCl)、c(CuSO4). 5 . 210010004010 mol L-1; 10010005 .581

16、0 =1.71 mol L-1; c(NaCl)=解解: 51. 210010005 .1594/110 mol L-1. c(CuSO4)=BBBMmn VncBB c(NaOH)=O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量5. 气体的计算气体的计算 pV=nRT R- 摩尔气体常量摩尔气体常量在旧标准状态下，在旧标准状态下，p=101.325kPa, T=273.15Kn=1.0mol时时, Vm=22.414L=22.41410-3m33113101325P a22.410m1.0m ol273.15K8.314 Jm olKpVRnT 或或R=8.314 kPa L K-1 mol-1

17、 (注意单位注意单位)(1) 理想气体状态方程理想气体状态方程O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量(2) 理想气体分压定律（道尔顿分压定律）理想气体分压定律（道尔顿分压定律）混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。 分压定律适用于理想气体，对低压下的混合气体近似适用分压定律适用于理想气体，对低压下的混合气体近似适用.p总总=pBx B B的摩尔分数的摩尔分数pxpnnpxnnppBBBBBB 由由p总总V=n总总RT、 pBV=nBRT 即：即：VnRTp O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量 【例【例1-3】某容器中含有】某

18、容器中含有NH3、O2 、N2等气体的等气体的混合物。取样分析后，其中混合物。取样分析后，其中n（NH3）=0.320mol，n（O2）=0.180mol，n（N2）=0.700mol。混合气体的。混合气体的总压总压p=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。试计算各组分气体的分压。解：解：n= n（NH3）+n（O2）+n（N2） =0.320mol+0.180mol+0.700mol =1.200mol 35.5kPakPa0 .133200. 1320. 0NH)NH(33 pnnpp(N2)=p-p(NH3)-p(O2)=(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa 2

19、2O0 180O133kPa20.0kPa0 320n.ppn.O返回1.21.2化学中的计量化学中的计量6. 化学计量化合物和非计量化合物化学计量化合物和非计量化合物 (自习自习)化学计量化合物：化学计量化合物：具有确定组成且各种具有确定组成且各种元素的原子互成简单整数比的化合物元素的原子互成简单整数比的化合物（整比化合物或道尔顿体）（整比化合物或道尔顿体）非计量化合物：非计量化合物：组成可在一个较小范围内组成可在一个较小范围内变动，而又保持基本结构不变的化合物。变动，而又保持基本结构不变的化合物。 （非整比化合物或贝多莱体）（非整比化合物或贝多莱体）化学式：化学式： NaCl, H2O 分

20、子式分子式 ：Na6Cl6, H2OO返回1.3 化学反应中的质量关系化学反应中的质量关系1. 应用化学反应方程式的计算应用化学反应方程式的计算产率产率实际产量实际产量理论产量理论产量2. 化学计量数与反应进度化学计量数与反应进度(1) 化学计量数化学计量数 ( )物质物质B的化学计量数的化学计量数,量纲为量纲为1B对于上反应，有：对于上反应，有：c= -c，d= -d，Y=y，z=z 。 即即 0 =cC+dD +YY+zZ 0=BB遵循质量守恒定律。遵循质量守恒定律。cC+dD = yY+zZ 数学处理，得：数学处理，得： 0 = - cC- dD + yY+zZ(stoichiometr

21、ic coefficient of chemical reaction)O返回1.3 化学反应中的质量关系化学反应中的质量关系(2) 反应进度反应进度(extent of reaction)单位单位: mol若反应未发生时若反应未发生时0=0，则进行一段时间后：，则进行一段时间后： =nB/ B 只与化学反应方程式的书写有关只与化学反应方程式的书写有关, ,与选择该体系与选择该体系中的哪种物质来表达无关。中的哪种物质来表达无关。 d=dnB/ B 两边求积分：两边求积分：定义：用以描述和表征化学反应进行程度的物理量。定义：用以描述和表征化学反应进行程度的物理量。 -0= = nB()-nB(0

22、) B nB BO返回1.3 化学反应中的质量关系化学反应中的质量关系t0时时 nB/mol 3.0 10.0 0 0 t1时时 nB/mol 2.0 7.0 2.0 求求1 t2时时 nB/mol 1.5 5.5 3.0 求求 2 【例【例1-4】 N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g) 解：解：与选择的物质无与选择的物质无关关1= = =1.0mol n1(N2) (N2) (2-3)mol -11= = =1.0mol n1(H2) (H2) (7-10)mol -31= = =1.0mol n1(NH3) (NH3) (2-0)mol 22= 1.5molO返回1.3 化学反应

23、中的质量关系化学反应中的质量关系反应进度必须对应具体的反应方程式。反应进度必须对应具体的反应方程式。t1时时 2.0 7.0 2.0 (mol) 求求t0时时 3.0 10.0 0 (mol)但如改变方程式但如改变方程式 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) NH3 (g) 解：解：与方程式有与方程式有关关1= = =2.0mol n(N2) (N2) (2-3)mol -1/2O返回指定条件下能否发生反应？指定条件下能否发生反应？反应进行的方向如何？反应进行的方向如何？ 反应可以进行到什么程度？反应可以进行到什么程度？ 研究宏观性质的变化研究宏观性质的变化, ,不考虑物质的微观结构；不考虑

24、物质的微观结构；只需了解反应的始、终态，不考虑反应过程。只需了解反应的始、终态，不考虑反应过程。 把热力学的定律、原理、方法等用来研究把热力学的定律、原理、方法等用来研究化学过程及伴随化学过程发生的物理变化就形化学过程及伴随化学过程发生的物理变化就形成化学热力学。成化学热力学。O返回 热力学主要是从宏观的角度研究化学反热力学主要是从宏观的角度研究化学反应的能量变化，研究化学反应的方向、可能性应的能量变化，研究化学反应的方向、可能性等问题。其不仅可以用来分析各种无机化合物等问题。其不仅可以用来分析各种无机化合物的物理化学性质，而且也能阐明无机化学中与的物理化学性质，而且也能阐明无机化学中与化学反

25、应速度有关的许多平衡问题。化学反应速度有关的许多平衡问题。解决三方面：解决三方面：1、热化学平衡解决反应中能量变化多少的问题；热化学平衡解决反应中能量变化多少的问题；2、化学平衡解决反应能否发生和限度问题；、化学平衡解决反应能否发生和限度问题；3、相平衡解决反应中物态变化的问题。、相平衡解决反应中物态变化的问题。O返回system and circumstancesystem and circumstance 被研究的物质为被研究的物质为体系体系，又称为系统。，又称为系统。体系以外与体系有密切关系的周围部分为体系以外与体系有密切关系的周围部分为环境。环境。如如HCl与与NaOH在溶液中的反应；

26、含有这两种物质的在溶液中的反应；含有这两种物质的水溶液水溶液就是体系；而溶液之外的一切东西就是体系；而溶液之外的一切东西(烧杯、玻璃棒、溶液上方烧杯、玻璃棒、溶液上方的空气等的空气等)都是环境。都是环境。体系的体系的分类分类: open system； closed system； isolated system(1)敞开体系敞开体系, (2)封闭体系封闭体系,(3)孤立体系孤立体系 开放体系开放体系 隔离体系隔离体系一一. .体系和环境体系和环境如：一个盛水的敞口的瓶如：一个盛水的敞口的瓶(敞开体系敞开体系)，因为既有热量的交，因为既有热量的交换，又有瓶中水汽的蒸发和瓶外空气的溶解等；如在此

27、瓶口换，又有瓶中水汽的蒸发和瓶外空气的溶解等；如在此瓶口盖上瓶塞盖上瓶塞(封闭体系封闭体系)，因此时只有热量交换；如将此广口瓶换，因此时只有热量交换；如将此广口瓶换为带盖的杜瓦瓶为带盖的杜瓦瓶(孤立体系孤立体系)，由于瓶内外既没有物质的交换又，由于瓶内外既没有物质的交换又没有能量的交换。没有能量的交换。O返回定定义义1 1、物质在一定的温度和压力下所处的物质在一定的温度和压力下所处的 相对稳定的状态相对稳定的状态, , 称为物质的聚集状态。常见的有气、液、固三态。称为物质的聚集状态。常见的有气、液、固三态。2 2、相是指在没有外力作用下，物理、化学性质完全相同相是指在没有外力作用下，物理、化学

28、性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态。、成分相同的均匀物质的聚集态。说说明明1 1、气态物质，即使包含多种物质、气态物质，即使包含多种物质( (如空气如空气) )总是形成一相。总是形成一相。2 2、液态混合物可形成一相、两相和多相、液态混合物可形成一相、两相和多相 （水（水- -酒精，一相；水酒精，一相；水- -蓖麻油，两相）蓖麻油，两相）3 3、固态物质，每一种物质均为一相；同一种不管分成多、固态物质，每一种物质均为一相；同一种不管分成多 少部分还是一相少部分还是一相. . 相与相之间有明确的物理界面，超过此界面，一定有某相与相之间有明确的物理界面，超过此界面，一定有某宏观性质（如密度，

29、组成等）发生突变。物质在压强、温度宏观性质（如密度，组成等）发生突变。物质在压强、温度等外界条件不变的情况下，从一个相转变为另一个相的过程等外界条件不变的情况下，从一个相转变为另一个相的过程称为称为相变相变。相变过程也就是物质结构发生突然变化的过程。相变过程也就是物质结构发生突然变化的过程。 O返回体系中所有物理性质和化学性质的总和为体系中所有物理性质和化学性质的总和为状态状态(state)。确定体系状态的宏观性质称为确定体系状态的宏观性质称为状态函数状态函数. 状态函数具有两个特征：状态函数具有两个特征：A.它们数值的大小只与体系所处的状态有关。它们数值的大小只与体系所处的状态有关。 例例:

30、气体的温度变化气体的温度变化 T= T2-T1 再如：再如： T、 PB.体系各个状态函数之间相互制约，若确定了其中体系各个状态函数之间相互制约，若确定了其中几个，其余随之而定。几个，其余随之而定。 例例:PV=nRT P、V、T确定就可确定确定就可确定n. 二二.状态和状态函数状态和状态函数 (state function) O返回一定量的理想气体的状态变化，由始态一定量的理想气体的状态变化，由始态p1=1.0105Pa，T1=298.15K变为变为p2=2.0105Pa，T2=398.15K。p1=1.0105PaT1=298.15Kp2=2.0105PaT2=398.15Kp2=2.01

31、05PaT1=298.15Kp1=1.0105PaT2=398.15K恒温过程恒温过程恒压过程恒压过程恒温过程恒温过程恒压过程恒压过程始态始态终态终态O返回 由于体系与环境间存在温度差而在体系与环境间由于体系与环境间存在温度差而在体系与环境间发生能量交换过程的形式称为发生能量交换过程的形式称为热热（Q，kJ）。当体）。当体系发生变化时，在体系与环境之间除热以外的其它系发生变化时，在体系与环境之间除热以外的其它各种形式的能量传递，都称为各种形式的能量传递，都称为功功（W，kJ）。）。体积功体积功:由于体系体积变化反抗外力作用而与环境交换的功由于体系体积变化反抗外力作用而与环境交换的功. (vol

32、ume work) W体体= -p（V2-V1）= -pV 三三.热和功热和功 heat and work热力学规定：热力学规定：热热Q和功和功W都不是状态函数，属于都不是状态函数，属于途径函数途径函数。path function体系吸热为正（体系吸热为正（Q0）,放热为负（放热为负（Q0）体系得功为正（体系得功为正（W0),做功为负（做功为负（W0） O返回四四. .热力学能热力学能 thermodynamic energy 热力学热力学能能U（kJmol-1）是体系内部能量的总和，包括：是体系内部能量的总和，包括：体系内所有物质的分子运动的动能，分子中原子体系内所有物质的分子运动的动能，分

33、子中原子和电子运动的能量，如分子的转动动能、振动动能和电子运动的能量，如分子的转动动能、振动动能等；等；分子间的位能，分子内原子间的位能，如：质子分子间的位能，分子内原子间的位能，如：质子与质子间的作用，化学键能等；与质子间的作用，化学键能等；原子核内的能量。原子核内的能量。热力学能属于热力学能属于状态函数状态函数, ,热力学能热力学能的绝对值很难求的绝对值很难求得得, ,但可求其的变化值但可求其的变化值 U。 U与变化的途径无关。与变化的途径无关。O返回热力学第一定律热力学第一定律 ：一个体系，：一个体系，如果是跟环境没有能量交换的孤立体系，其中无论如果是跟环境没有能量交换的孤立体系，其中无

34、论发生什么变化，这个体系的总能量不变。在任何过发生什么变化，这个体系的总能量不变。在任何过程中程中, ,能量不会自生自灭的能量不会自生自灭的, ,只能从一种形式转化到只能从一种形式转化到另一种形式另一种形式, ,在转化过程中在转化过程中, ,能量的总值不变。能量的总值不变。 定量表示定量表示 U=U2-U1=Q+W 五五. .能量守恒能量守恒(conservation of energy)(conservation of energy)系统吸热为正（系统吸热为正（Q0）,放热为负（放热为负（Q0）系统得功为正（系统得功为正（W0）,做功为负（做功为负（W0） O返回解：解：对于体系：对于体系：

35、U体体=U2-U1=Q+W= (-50）+（-35.5）=-85.5 kJ； 对于环境：对于环境：U环环=U2-U1=Q+W=50+35.5=85.5 kJ； 【例【例1-5】一个化学反应体系在反应过程中放出热】一个化学反应体系在反应过程中放出热量量50kJ，又对外做功，又对外做功35.5kJ，问体系的热力学能，问体系的热力学能能是增加了还是降低了？多少？对于环境呢？能是增加了还是降低了？多少？对于环境呢？体现了热力学第一定律。体现了热力学第一定律。 对于整体：对于整体：U体体+U环环=-85.5+85.5=0O返回在在T始始 T终终,只做体积功的条件下只做体积功的条件下,伴随反应吸收或放出伴

36、随反应吸收或放出的热量称作的热量称作化学反应的热效应化学反应的热效应(Exothermal effect of chemical reaction ).简称简称热效应热效应(heat of reaction)、反应热反应热(thermal effect)。恒压反应热恒压反应热 Qp: U=U2-U1=QP-p(V2-V1) （heat of reaction at constant pressure）化学反应在等压化学反应在等压(p1p2p外外)条件下的反应热条件下的反应热. 恒容反应热恒容反应热 Qv: U=U2-U1=QV （heat of reaction at constant vol

37、ume） 化学反应在恒容化学反应在恒容(V=0)条件下的反应热条件下的反应热. (1)(2)UQWW体体=-p(V2-V1) 一一. 恒压反应热恒压反应热QP和反应焓变和反应焓变HQP=U+pVO返回恒容反应热恒容反应热 QV与恒压反应热与恒压反应热 Qp 的关系的关系:PV=nRTUQWW体体=-p(V2-V1)QV=QP-p(V2-V1) =QP-RT(n2-n1) =QP-nRT或者或者 QP=QV+ nRT (3)QV= UO返回令令 HU+pVH焓焓(enthalpy).焓为状态函数焓为状态函数. H焓变焓变.H=H2-H1 Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1= H

38、H0 吸热反应吸热反应;H0 放热反应放热反应意义：意义： 恒压反应热恒压反应热Qp = 焓变焓变H对于一反应体系：对于一反应体系：转换转换: U=Q+W=QP+W体体 W体体= -p V U=QP+W体体=QP -pV 有有 QP=U+pV (*)计算计算: U=U2-U1; V=V2-V1代入代入(*)有有QP=U+PV=U2-U1+p(V2-V1) QP=(U2+pV2)-(U1+pV1)(4)焓与焓变焓与焓变O返回概念：表示化学反应与热效应关系的化学反概念：表示化学反应与热效应关系的化学反应方程式称为应方程式称为热化学方程式热化学方程式。2H2(g)+O2(g)298.15K 2H2O

39、(g) QP=rHm= -483.14kJ.mol-1意义意义:二二.热化学方程式热化学方程式 thermochemical equation100kPa在温度为在温度为298.15K,压力为压力为100kPa下下, 2molH2和和1molO2反应生成反应生成2molH2O(g)时放出时放出483.14kJ的热量的热量.rHm：摩尔反应焓变。：摩尔反应焓变。O返回5、淘汰不完整的写法。、淘汰不完整的写法。正确书写热化学方程式必须正确书写热化学方程式必须注意注意以下几点：以下几点：1、注明、注明温度温度T、压力、压力p(常温、常压可省略常温、常压可省略)；2H2(g)+O2(g)298.15K

40、 2H2O(g) QP=rHm= -483.14kJ.mol-1H2(g)+0.5O2(g)298.15K 100kPa H2O(g) QP= -241.8kJ.mol-14、注明、注明反应方向反应方向.H2O(g)298.15K 100kPa H2(g)+0.5O2(g) QP=241.8kJ.mol-13、注明注明化学计量数化学计量数viH2(g)+0.5O2(g)298.15K 100kPa H2O(g) +241.8kJ100kPaO返回 内容：内容：化学反应的热效应只与反应的始态和终化学反应的热效应只与反应的始态和终态有关，而与反应的途径无关。态有关，而与反应的途径无关。（热总量不变

41、定律热总量不变定律） H=H1+H2+Hn 三三. .赫斯赫斯HessHess定律定律Hesss law; law of constant heat summation 实质实质: :焓为状态函数，焓变与途径无关。焓为状态函数，焓变与途径无关。在恒在恒压或恒容条件下，一个化学反应不论是一步完成或压或恒容条件下，一个化学反应不论是一步完成或分几步完成，其热效应总是相同的。分几步完成，其热效应总是相同的。 用途：用途：赫赫斯定律是热化学的基础，它能使热化斯定律是热化学的基础，它能使热化学方程式像普通代数方程式那样进行计算，学方程式像普通代数方程式那样进行计算，得到某些得到某些恒压过程中的焓变，减少

42、实验测定；计算某些无法用恒压过程中的焓变，减少实验测定；计算某些无法用实验测定的反应的反应热。实验测定的反应的反应热。O返回【例【例1-6】求】求C(石墨石墨)+0.5O2(g) = CO(g)的的 rHm1=？C石墨石墨+O2(g)CO2(g)CO(g)+0.5O2(g) rHm2 rHm3始态始态终态终态 rHm1由赫斯定律由赫斯定律 rHm2= rHm1+ rHm3 得得 rHm1= -110.53kJmol-1已知：已知：C(石墨石墨)+O2(g) = CO2(g) rHm2=-393.51kJmol-1CO(g)+0.5O2(g) = CO2(g) rHm3=-282.98kJmol

43、-1解解:O返回 【例【例1-7】1摩尔的氧气与摩尔的氧气与1摩尔的氢气及摩尔的氢气及1摩尔的钙反应摩尔的钙反应可生成可生成1摩尔的氢氧化钙，可看作由两种途径完成摩尔的氢氧化钙，可看作由两种途径完成(如图如图), H2(g)+O2(g)+Ca(s) H Ca(OH)2(S) H1 H3 已知热效应：已知热效应：H1= -285.9kJ.mol-1 ；H2= -635.5kJ.mol-1；H3= -65.2 kJ.mol-1求求H.H2O(l)+0.5O2(g)+Ca(s) H2 H2O(l)+CaO(S) l解：根据盖斯定律解：根据盖斯定律l H=H1+H2+H3l =-986.6 kJ.mo

44、l-1 始态始态终态终态O返回【例【例1-8】 :已知已知298.15K下下,反应反应1.Cu2O(s)|+0.5O22CuO(s) H1= -181kJ.mol-1 2.CuO(s)+ Cu(s) Cu2O(s) H2= -12kJ.mol-1 计算计算CuO的的H为多少？为多少？解解:求求CuO的的H即为求即为求 Cu(s)+0.5O2(g) CuO(s)的反应焓变。的反应焓变。 由由1.+2. 得得Cu(s)+0.5O2(g)CuO(s) 所以所以H=H1+H2 = -193 kJ.mol-1O返回p=100 kPa ; C=1 mol.l-1 一、热力学标准状态一、热力学标准状态注意热

45、力学标准状态不包括温度注意热力学标准状态不包括温度,298.15K只是常温只是常温. rHm 的含义的含义:摩尔反应焓变。摩尔反应焓变。 mrH的含义的含义:标准摩尔反应焓变。标准摩尔反应焓变。没有相变没有相变时时, HT H（298.15） 气体：气体：溶液：溶液：固体和纯液体：固体和纯液体：T, p下，下， 纯气体纯气体T, p下，下，符合理想稀溶液定律符合理想稀溶液定律溶质溶质B, cB = c = 1 moldm-3 bB= b = 1 molkg-1T, p下，纯物质下，纯物质质量摩质量摩尔浓度尔浓度O返回二、标准摩尔生成焓二、标准摩尔生成焓（enthalpy of formatio

46、n） 标准摩尔生成焓：标准摩尔生成焓：(标准标准,fformation,T温度温度)kJ.mol-1最稳定单质的标准生成焓为零最稳定单质的标准生成焓为零。 （C-石墨，石墨，P-白磷）白磷）)T,B(Hmf 温度温度T及标准状态下及标准状态下,由最稳定的纯由最稳定的纯态单质生成单位物质的量的某物质态单质生成单位物质的量的某物质B的焓变的焓变(即恒压反即恒压反应热应热)，称为该物质的标准摩尔生成焓，称为该物质的标准摩尔生成焓.如：如：H2(g,100kPa)+0.5O2(g,100kPa)=H2O(l) 298.15=-285.8kJmol-1,即即 (H2O,l,298.15)=-285.8k

47、Jmol-1 mfH mrH标准生成焓越小，化合物越稳定标准生成焓越小，化合物越稳定. (应用应用判断同类型化合物的相对稳定性判断同类型化合物的相对稳定性)C P生成反应生成反应reaction of formationO返回水合离子标准生成焓水合离子标准生成焓:从稳定单质生成从稳定单质生成1mol溶于足够溶于足够大量水中大量水中(即无限稀溶液即无限稀溶液) 的离子时所产生的热效应。的离子时所产生的热效应。规定规定H+aq为基础而指定其生成焓为零，由此得为基础而指定其生成焓为零，由此得到其它离子的相对离子生成焓。到其它离子的相对离子生成焓。水合氢离子标准生成焓水合氢离子标准生成焓Hf（H+，a

48、q）=0三三.其它焓其它焓离子水合焓离子水合焓: 在标准态下，单位物质的量的气态离子溶在标准态下，单位物质的量的气态离子溶 于大量的水成为水合离子于大量的水成为水合离子,形成无限稀释溶液时的焓形成无限稀释溶液时的焓变。变。Hh,kJ.mol-1键焓键焓: 断开单位物质的量的某标准态下的气态物质的断开单位物质的量的某标准态下的气态物质的 化学键，使之成为气态原子需要的能量。化学键，使之成为气态原子需要的能量。 Hb，kJ.mol-1 O返回四四. .标准摩尔反应焓变的计算标准摩尔反应焓变的计算 【例【例1-9】已知恒压反应】已知恒压反应CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)求此反应的求此反应

49、的 .解：利用赫斯定律，设计该反应的热力学循环过程解：利用赫斯定律，设计该反应的热力学循环过程 CaO(s) + CO2(g) CaCO3(s)H1+H2+rHm=H3H1 H2Ca(s)+0.5O2(g) + C(石墨石墨)+ O2(g)H3 mrH mrH始态始态终态终态生成反生成反应应生成反生成反应应生成反生成反应应 mrH查附录查附录H1= =-635.13 kJ.mol-1 ; H2= =-393.5 kJ.mol-1 ; H3= =-1206.9kJ.mol-1则有则有 =H3-(H1+H2)=-178.27kJ.mol-1f fm m H H ( (C Ca aO O) )2fm

50、fm H (CO ) H (CO )3fmfm H (CaCO ) H (CaCO )O返回【例【例1-10】求】求3CO(g)+Fe2O3(s)=2Fe(s)+3CO2(g)的反应热的反应热已知已知:CO(g)=C(s)+0.5O2 H1=- fH(CO,g) Fe2O3(s)=2Fe(s)+1.5O2 H2=- fH(Fe2O3,s) C(s)+O2=CO2(g) H3= fH(CO2,g)解解: fH(Fe,s)=0; 反应式反应式=3*+2* fH(Fe,s)+3 * H=3 H1+ H2+3 H3 =-3 fH(CO,g)- fH(Fe2O3,s)+3 rH(CO2,g) = 3 f

51、H(CO2,g)-3 fH(CO,g)- fH(Fe2O3,s)多重平衡规则（综合平衡规则）多重平衡规则（综合平衡规则）若：若：反应反应3=a反应反应1+b反应反应2则：则： H3=a H1+b H2O返回 推导：任何化学反应的标准摩尔反应推导：任何化学反应的标准摩尔反应焓变等于生成物的标准摩尔生成焓的总和焓变等于生成物的标准摩尔生成焓的总和减去反应物的标准摩尔生成焓的总合。减去反应物的标准摩尔生成焓的总合。即对于即对于 cC+dD = yY+zZ 有有: BmfBmfimfimfmfmfmfmrBHHHDHdCHcZHzYHyH)()()()()()(反应物反应物生成物生成物O返回 【例【例

52、1-11】利用标准生成焓数据，计算】利用标准生成焓数据，计算rHm并判并判断是否放热。断是否放热。4NH3(g)+ 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)解解: 4NH3(g)+ 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)fHm/kJ.mol-1 46.11 0 90.25 -241.82rHm =viHf(生生)+viHf(反反) =6*(-241.82)+4*90.25+(-4)*(-46.11)+(-5)*0 = -905.48 kJ.mol-1因为因为H298.150，所以为，所以为放热反应放热反应.O返回【例【例1-12】 已知在已知在298.15K时，时， 2C(石墨石

53、墨) + O2(g) = 2CO(g) 3Fe(s) + 2O2(g) = Fe3O4(s)求：反应求：反应 Fe3O4(s) +4C(石墨石墨) = 3Fe(s) + 4CO(g)在在298.15K时的时的 r Hm 。11 ,mrmolkJ0 .221H 12,mrmolkJ4 .1118H 解：解： 2(1) ： 4C(石墨石墨) + 2O2(g) = 4CO(g)2(1) (2) = (3) 2,mr1 ,mrmrHH2H )molkJ(4 .676)4 .1118()0 .221(21 O返回 我国无机化学发展概况我国无机化学发展概况 我国的化学发展史渊源流长。距今一万年的新石器时代

54、我国的化学发展史渊源流长。距今一万年的新石器时代我们的祖先已会制作陶器，后来还在世界上率先制作了瓷器，到了清我们的祖先已会制作陶器，后来还在世界上率先制作了瓷器，到了清代康熙时的素三彩、五彩，雍正、乾隆时的粉彩、珐琅彩更是大放异代康熙时的素三彩、五彩，雍正、乾隆时的粉彩、珐琅彩更是大放异彩，名传海外。殷代彩，名传海外。殷代( (公元前公元前2500250020002000年年) )时已有高超的青铜器熔炼时已有高超的青铜器熔炼技艺；春秋时期技艺；春秋时期( (公元前公元前770770476476年年) )冶铁技术也迅速兴起，不仅较早冶铁技术也迅速兴起，不仅较早炼出了生铁而且是世界最早的炼钢国之一

55、。同时，对金、银等金属也炼出了生铁而且是世界最早的炼钢国之一。同时，对金、银等金属也开始应用，并有了鎏金技术开始应用，并有了鎏金技术 炼丹术、炼金术时期炼丹术、炼金术时期( (公元前公元前100100年公元年公元15001500年年) )我国唐代发明我国唐代发明了黑火药，随着元朝蒙古铁骑西征传入阿拉伯地区及欧洲。东汉炼丹了黑火药，随着元朝蒙古铁骑西征传入阿拉伯地区及欧洲。东汉炼丹家魏伯阳家魏伯阳( (公元公元2 23 3世纪世纪) )所著的所著的周易同契周易同契是世界现存最早的炼丹是世界现存最早的炼丹术专著；东晋葛洪术专著；东晋葛洪( (公元公元284284364364年年) )专著的专著的抱

56、朴子内篇抱朴子内篇(20(20卷卷) )，更是集汉魏以来炼丹术之大成，记载有很多丹药配方、炼丹设备和化更是集汉魏以来炼丹术之大成，记载有很多丹药配方、炼丹设备和化学变化。明代李时珍学变化。明代李时珍( (公元公元1518151815931593年年) )的的本草纲目本草纲目( (共共5252卷卷) )载载有药物有药物18921892种。明末清初宋应星种。明末清初宋应星(1587(15871661)1661)所著所著天工开物天工开物( (共共1818卷卷) )是是1616世纪世界罕见的化学工艺百科全书，世纪世界罕见的化学工艺百科全书，1717世纪传入日本，世纪传入日本，1818世纪世纪传入欧洲，

57、成为世界科学名著。传入欧洲，成为世界科学名著。O返回 我国无机化学发展概况我国无机化学发展概况 我国作为四大文明古国之一，早已有了丰富的经验、化学知识我国作为四大文明古国之一，早已有了丰富的经验、化学知识和技艺。但是，由于种种原因，我国的科技发展似乎存在一个历史断和技艺。但是，由于种种原因，我国的科技发展似乎存在一个历史断层，近代化学的知识、理论确是在层，近代化学的知识、理论确是在1919世纪中叶从欧洲传进来的。世纪中叶从欧洲传进来的。18551855年年( (清咸丰清咸丰5 5年年) )时还出版了英人合信时还出版了英人合信(B.HobSom,1816(B.HobSom/p>

58、3年年) )所编的所编的博物新编博物新编第一集，最早介绍了西方的近代化学知识。其后第一集，最早介绍了西方的近代化学知识。其后，我国近代化学的启蒙者徐寿，我国近代化学的启蒙者徐寿(1818(181818841884年年) )等人先后译出多部化学等人先后译出多部化学著作，例如：著作，例如：化学鉴原化学鉴原：概述化学基本原理和重要的元素性质：概述化学基本原理和重要的元素性质化学鉴原续编化学鉴原续编：有机化学有机化学 化学鉴原补编化学鉴原补编：无机化学无机化学化学考质化学考质：定性分析定性分析 化学求数化学求数：定量分析定量分析物质遇热改易记物质遇热改易记：物理化学初步知识：物理化学初步知识19031903年清政府开始允许国人出国留学并有少量公派名额；民国初年年清政府开始允许国人出国留学并有少量公派名额；民国初年中国继续向西方派出少量留学生。这些学人回国后兴办化学教育，成中国继续向西方派出少量留学生。这些学人回国后兴办化学教育，成立中国化学会立中国化学会(1932(1932年年8 8月月) )、筹办化学刊物、筹办化学工厂，成为我国、筹办化学刊物、筹办化学