大学化学绪论、第一章1

主讲教师：刘爱贤化学科学与工程学院联系电话：1371780030289731159中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件欢迎同学们学习大学化学绪论一、化学研究的对象和内容中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件3二、化学在社会发展中的作用和地位衣：色泽鲜艳的衣料包含多种化学染料、合成纤维。1、化学是维持和提高人类衣、食、住、行质量的基础科学。食：化肥、农药的生产装满粮袋子、丰富菜篮子。2、化学是社会发展的重要支柱。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件如：在国防现代化中，制作导弹，卫星，原子弹，氢弹需要各种性能优异的金属材料、非金属材料和高分子材料，这些材料在自然界不存在，必须通过化学合成才能获得。“敢上九天揽月”3、化学是未来社会发展不可缺少的基础科学。急待开发新的能源：怎样能更有效的利用太阳能，怎样利用海水制氢，怎样合理安全的使用氢能源，这些都是化学研究领域中的前沿课题。三、《大学化学Ⅰ》性质、内容安排、目的性质:非化工类专业本科生的一门公共基础课。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件环境问题：废气、废水、废渣环境的保护离不开化学中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件第一章：化学热力学基础与化学平衡第二章：化学动力学基础第三章：水溶液中的离子平衡第四章：氧化还原反应和电化学第五章：相平衡第六章：界面化学18学时9学时6学时4学时9学时6学时大学化学实验:20学时第一部分:理论教学(52学时)第二部分:实验教学(20学时)四、课程安排及成绩评定（总学时72）中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件成绩评定：实验成绩期末考试平时成绩15％15％～20％65％～70％｛｝实验课：周三下午5、6、7节10～15周18学时+2周三下午5、6节：周一上午1、2节：1～9周;16周1～16周。理论课52学时石工09-4,5,6班：周五下午5、6节：周二上午1、2节：1～9周;16周1～16周。理论课52学时石工09-1,2,3班：实验课：周五下午5、6、7节10～15周18学时+2五、教材及参考书

1、《现代化学基础》，胡忠鲠主编，高等教育出版社。第二版2、《大学化学实验》校自编中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件参考书：1、《物理化学》上、下册，第四版，天津大学编，高等教育出版社。2、《无机化学》，第五版，大连理工大学无机化学教研室编，高等教育出版社。3、《普通化学》，第五版，浙江大学编，高等教育出版社。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件

六、学习方法和要求1、培养良好的学习习惯，掌握有效的学习方法。课前预习；记好笔记；多看书、多总结。课堂效率：师之所指，生之所至。2、答疑时间：周三、五下午：3:30~5:00地点：基础楼226室3、作业(课代表)：

4,5,6班：每周一交作业，用活页纸(抄题)。1,2,3班：每周二交作业，用活页纸(抄题)。新浪主页huaxueliuaixian登录名：密码：100301免费邮箱收件夹大学化学课件点击点击4.电子教案：中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件第一章

化学热力学基础与化学平衡(教材：第1、5、6、8章)中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件2NO(g)+2CO(g)→2CO2(g)+N2(g)(1)在指定的反应条件下，估计预期的反应能否发生？(2)在指定的反应条件下，反应的理论转化率是多少？(3)化学反应吸收或释放的热量怎样？§1.1气体pVT关系(p5~11)

1.1.1理想气体状态方程

1、理想气体

①分子之间无相互作用力。②分子本身不占有体积。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件高温低压条件下实际气体将气体分子看作是几何空间上的一个点。理想气体近似[例1-1]用管道输送天然气，当输送压力为200kPa,温度为25℃，管道内天然气的密度为多少？中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件2、理想气体状态方程式

①单位：

p—Pa；V—m3；n—mol；T—K；

R—摩尔气体常数，R=8.314J·mol-1·K-1

②适用条件：

③状态方程的其它表达形式：1.1.2理想气体混合物1、分压定律(lawofpartialpressure)

中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件气体AT,V气体BT,V+气体A+BT,V道尔顿分压定律：2、分体积定律

气体AT,p气体BT,p气体A+BT,p+分体积定律：中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件[例1-2]今有104.365kPa,温度为300K的含水蒸气的烃类混合气体，其中水蒸气的分压为3.167kPa。现欲得到除去水蒸气的1kmol干烃类混合气体，试求：(1)应从湿烃混合气体中除去水蒸气的物质的量；(2)所需湿烃类混合气体的初始体积。适用条件：理想气体混合物；高温低压下的气体混合物也近似适用。1.1.3实际气体状态方程理想气体状态方程进行修正(vanderWaals方程)：1mol实际气体nmol实际气体式中：a,b为vanderWaals常数(p10表1.1常见气体的范德华常数)中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件理想气体：基础课教学中：气体理想气体。1.1.4气体的液化及临界状态1、液体的饱和蒸气压(p*)与液体的沸点

化学实验：液体沸点的测定。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件影响p*因素：物质的本性、温度。影响沸点因素：液体所处的环境压力。蒸发凝结开始平衡中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件第①次作业：P25习题2

，6。

预习：P141~160。1.1.4气体的液化及临界状态1、液体的饱和蒸气压(p*)与液体的沸点

临界温度Tc：使气体能够液化所允许的最高温度。临界压力pc：临界温度下使气体液化所需要的最低压力。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件思考题：理想气体能否液化？气体液化的条件：降温或同时增加压强。2、气体的液化－临界现象(了解)不可液化的气体：温度高于临界温度时，无论多大压力都不能使蒸气液化。§1.2热力学第一定律与热化学(p128~160)

1.2.1热力学基本概念1、系统和环境(systenandsurrounding)

中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件说明：系统是人为划分的；系统和环境是共存的。敞开系统(opensystem)：封闭系统

(closedsystem)：隔离系统(isolatedsystem)：系统2、状态(state)和状态函数(statefunction)(1)状态函数的特点①状态函数是系统状态的单值函数;

(2)状态函数的类型：中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件只取决于系统的始态、终态；而与变化所经历的细节无关。广度性质、强度性质。说明：状态热力学平衡态

即：状态函数的微变为全微分。21(Z1，T1，p1)(Z2，T2，p2)②状态函数的变化值：3、过程和途径

等温过程：T1=T2=T环＝常数等压过程：p1=p2=p环＝常数等容过程：系统体积不变的过程绝热过程：循环过程：②化学变化过程中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件①简单状态参量变化过程③相变化过程4、热力学能(内能)

一定量的理想气体:(3)热力学能的绝对值无法测知。

(1)热力学能U是状态函数。(2)中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件体系内部能量的总和。符号：U单位：J、kJ。包括：分子的动能，分子间势能，分子中原子、电子运动的能量等。1、热和功(heatandwork)

(1)热：Q

①正负值规定：系统从环境吸热为正值，Q>0；

系统向环境放热为负值，Q<0。②热不是状态函数。③形式：中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件显热；化学反应热；相变潜热。1.2.2热力学第一定律(thefirstlawofthermodynamics)

(2)功：W

①正负值规定：系统从环境得到功为正值，W>0；

系统对环境做功为负值，W<0。②功不是状态函数。③形式：

中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件体积功、非体积功

()(3)体积功(volumework)①宏观过程：等容过程：恒外压过程：中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件②特殊过程p外=0，W=0系统向真空(自由)膨胀：dV=0，W=0[例1-3]始态T=300K,p1=150kPa的某理想气体，n=2mol，经过下属两不同途径等温膨胀到同样的末态，其p2=50kPa。求两途径的体积功。①反抗50kPa的恒外压一次膨胀到末态；②先反抗100kPa的恒外压膨胀到中间平衡态，再反抗50kPa的外压膨胀到末态。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件2、可逆过程中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件.2mol中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件可逆过程的特点：①

三个无限、二个复原、一个相等。②可逆过程体积功：③可逆过程是热力学一个及其重要的概念，是科学的抽象，理论意义重大。体积功公式：可逆过程：3、热力学第一定律数学表达式

中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件封闭系统：U1始态U2终态吸热Q得到功W数学表达式:(1)孤立系统：(2)循环过程：(孤立系统内能守恒)。(3)始终态相同、途径不同：包括一切形式的功[例1-4]一水平放置的绝热恒容的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞，活塞左右两侧分别放有273K,100kPa,50dm3的气体A和B。A气体内有一电热丝。通电缓慢加热左侧气体A使气体温度升高，并推动活塞压缩右侧气体B到最终压力增至200kPa。若分别以气体A、B和全部气体作为系统时，Q,W,ΔU分别是大于零、小于零还是等于零？中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件4、等容热、等压热与焓(封闭系统，W′=0，

dV=0)(2)等压热与焓(enthalpy)：(封闭系统，W′=0,p1=p2=p外

)①H=U+pV;焓H是状态函数;单位为J。②H

绝对值无法确定。④一定量理想气体的焓：③

QP=ΔH

中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件(1)等容热：QVQP吸热过程；放热过程。①状态函数：H

=

U

+

pV；④②一定量理想气体：③体积功：等外压过程：可逆过程：中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件

H=U+pV中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件封闭系统：体积功：可逆过程体积功：，等容过程：，等压过程：第

②次作业：P1692，3，4。预习：P171~183中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件[例1-5]在298.15K,100kPa时，反应：H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)放热285.90kJ，计算此反应的W,ΔU,ΔH。如果反应是在298.15K,100kPa下的原电池中进行，能做电功187.82kJ，此时的Q,W,ΔU,ΔH又为多少？解：(1)等温等压不作非体积功的化学反应过程

Q=－

285.90kJΔH=QP(2)等温等压作电功的化学反应过程W′=－187.82kJ始终态与(1)相同：ΔU,ΔH不变。成立的条件?①热容定义的条件：指定过程、纯物质热容。②定压热容Cp、定容热容CV：1.2.3热容(heatcapacity)：C

1、定义

单位：J·K-1中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件摩尔定压热容:Cp,m=Cp/n;摩尔定容热容:CV,m=CV/n。

单位：J·K-1·mol-1积分式：中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件2、热容与温度的关系或：P645：附录3一些气体的摩尔定压热容与温度的关系Cp,m为常数CV,m为常数3、理想气体的Cp、CV

之间的关系

Cp－CV=nR

或：Cp,m－CV,m=R对凝聚相：Cp≈CV；Cp,m≈CV,m中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件1、在孤立系统中发生任何过程，都有ΔU=0,ΔH=0,结论对吗？2、因为H=U+pV,所以焓是热力学能与体积功pV之和，对吗？3、热力学第一定律：ΔU=Q+W，有时写成这两种写法是否完全等效？4、在一个容器中发生如下化学反应：H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g)。如果反应前后T、p、V

均未发生变化，设所有气体均可视作理想气体，因为理想气体的U=f(T)，所以该反应的ΔU=0。这样的判断错在何处？思考题1.2.4热力学第一定律对理想气体pVT变化的应用

1、理想气体的内能和焓2、理想气体的等值过程(1)等温过程∆U=0，∆H=0，Q=-W；可逆膨胀/压缩过程:中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件(2)等容过程:中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件W=0(3)等压过程:

(4)绝热过程:

Q=0W=∆U[例1-6]始态T=298K,p1=500kPa，体积为1dm3的某理想气体，经过下属不同方式膨胀到最后压力为100kPa。求体积功及热力学能的改变量和焓的改变量。①

等温可逆膨胀；②在等外压力100kPa下绝热不可逆膨胀。已知：1.2.5热化学概论或1、化学反应的计量方程和反应进度反应进度定义：ξ---某时刻反应的进度，mol。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件例如：N2+3H2

→2NH3

当该反应进行到某一程度，刚好消耗掉1.5molH2。反应进度为：

N2+3H2

→2NH3Δn/mol：-1.5

1/2N2+3/2H2

→NH3Δn/mol：-1.5ξ/mol：0.5ξ/mol：1.00.50.5反应进度的数值与选用物质无关。反应进度必须对应具体的反应方程式！ξ取值：正整数、正分数、零。ξ=1mol：按化学反应计量式进行了1.0mol反应。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件反应物生成物

(2)等容

生成物

(3)等温

2、等压反应热与等容反应热中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件化学反应热：不作非体积功的等温反应过程中吸收或放出的热量。反应体系中气体物质计量系数的代数和。

摩尔反应焓变：(kJ·mol-1)中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件第

③次作业：P17012，15(1)，16。

预习：P179~190理想气体pVT变化:

若等容:若等压:

等压反应热与等容反应热：=[例1-7]设有0.1molC7H16(l)在量热计中完全燃烧，在25℃测得放热480.4kJ。分别计算下列两个方程的ΔrHm、ΔrUm。(1)C7H16(l)+11O2→7CO2(g)+8H2O(l)(2)2C7H16(l)+22O2→14CO2(g)+16H2O(l)(2)方程式的写法不同，其ΔrHm、ΔrUm也不同。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件思考：在27℃时，将100gZn溶于过量稀硫酸中，反应在开口烧杯或密闭容器中进行，何者放热较多？Zn(s)+H2SO4→ZnSO4+H2(g)(1)

3、标准状态(stantardstate)

温度T和标准压力pθ下的该物质的状态。

pθ=100kPa

①液体和固体的标准态：中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件③溶液标准态：标准压力下的纯物质。②气体的标准态：标准压力下表现出理想气体性质的气体。化学反应的标准摩尔反应焓变：标准压力下溶质浓度为1mol·kg-1；对稀溶液而言，也可用1mol·L-1。单位：kJ·mol−1②注明反应的温度和压力。③注明物质的聚集状态。4、热化学方程式④

热效应与方程式书写形式有关。Al(s)+3/4O2(g)→

1/2Al2O3(s)；ΔrHmθ=−837.9kJ·mol-1Al2O3(s)→

2Al(s)+3/2O2(g)；ΔrHmθ=1675.8kJ·mol-1

注意：化学反应的热效应必须和反应方程式相对应。中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件g、l、s

分别表示气、液、固态；用aq表示水溶液。①

用

注明热效应。或H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g)；=−241.82kJ·mol−1H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)；=−285.83kJ·mol−1

1.2.6化学反应热效应的计算

1、Hess定律

在等温等压或等温等容系统不做非体积功时，化学反应不管是一步完成或分几步完成，其总反应的热效应是相同的。C+O2CO+1/2O2CO2C(石墨)+1/2O2(g)→CO(g)；C(石墨)+O2

→

CO2(g)；CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)；＝方程式②方程式①＋方程式③中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件[例1-8]已知下列反应的热效应：(1)C(石墨)+O2(g)→CO2(g)ΔrHmθ1=－393.5kJ·mol−1(2)H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)ΔrHmθ2=－285.83kJ·mol−1(3)C3H8(g)+5O2(g)→3CO2(g)+4H2O(l)ΔrHmθ3=－2219.9kJ·mol−1

求：3C(石墨)+4H2(g)→C3H8(g)ΔrHmθ=?

解：方程(1)×3+方程(2)×4－方程(3):中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件2、标准摩尔生成焓(standardmolarenthalpyofformation)中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件(1)定义：在标准状态下，由稳定单质生成1摩尔某物质时反应的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓。

Δf

Hmθ;

kJ·mol-1;

298.15K①Δf

Hmθ(稳定单质)=0

②Δf

Hmθ是一种特定的焓变。③

Δf

Hmθ(H+,aq)=0。P646：附录4≠ΔfHmθ(C2H4,g)C(石墨)+H2(g)=1/2C2H4(g)；ΔrHmθ=+26.15kJ·mol-1≠ΔfHmθ(CO2,g)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)；ΔrHmθ中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件C(石墨)+2H2(g)+1/2O2(g)=CH3OH(g)；ΔrHmθ=-200.66kJ·mol-1=ΔfHmθ(CH3OH,g)(2)由标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变中国石油大学《大学化学Ⅰ》

课件aA+bBgG+hH稳定单质或：

解：

ΔfHmθ：90.25-110.525-393.5090(kJ·mol-1)[例1-9]

计算298K时下列反应ΔrHθm=?2NO(g)+2CO(g)→2CO2(g)+N2(g)注意：系数。

3、标准摩尔燃烧焓(combustion)

(1)定义：Δc

Hmθ

=0。