制作内蒙古化工职业学院ppt课件

1、制造单位：内蒙古化工职业学院制造单位：内蒙古化工职业学院n了解物质的聚集形状和相，掌握分压定律、分体积定了解物质的聚集形状和相，掌握分压定律、分体积定n律及其计算。律及其计算。n会利用理想气体方程式进展有关计算会利用理想气体方程式进展有关计算n熟习热力学第一定律及其相关概念。熟习热力学第一定律及其相关概念。 n掌握化学反响热效应。掌握化学反响热效应。 n掌握热化学方程式；反响热、反响焓变的计算；盖斯掌握热化学方程式；反响热、反响焓变的计算；盖斯n定律及有关计算；定律及有关计算； 教学效果教学效果教学时数：教学时数：6 6学学时时第一节第一节 物质的聚集形状物质的聚集形状 各种物质总是以一定的聚

2、集形各种物质总是以一定的聚集形状存在的。状存在的。 常温、常压下，通常有气、常温、常压下，通常有气、液、固三种聚集形状，各液、固三种聚集形状，各具特征，在一定条件下可相互转具特征，在一定条件下可相互转化。化。 、气体、气体g g：分子间作用：分子间作用力小，无一定的体积和力小，无一定的体积和外形，具分散性和可紧缩性外形，具分散性和可紧缩性 、液体、液体l l：分子间作用：分子间作用力介于气体和固体之间力介于气体和固体之间，有一定的体积无一定的外形，有一定的体积无一定的外形，具流动性具流动性 、固体、固体s s：有一定体积：有一定体积和外形，具有一定程度和外形，具有一定程度的刚性。的刚性。1-1

3、-1 1-1-1 气体气体1 1、根本特征：分散性和可紧缩性、根本特征：分散性和可紧缩性。气体的存在形状主要由体积气体的存在形状主要由体积V V、压力、压力P P、温度、温度T T和物质的量和物质的量n n四个要素决议，这四个量称为气体的形状函数。描画它们四个要素决议，这四个量称为气体的形状函数。描画它们之间关系的方程式称为理想气体形状方程式。之间关系的方程式称为理想气体形状方程式。2 2、理想气体形状方程式、理想气体形状方程式理想气体：只需位置而没有大小，且气体分子之间没有理想气体：只需位置而没有大小，且气体分子之间没有相互作用力的气体。显然理想气体是一种假设的情况，真相互作用力的气体。显然

4、理想气体是一种假设的情况，真实气体当压力不太高且温度不太低时可看作是理想气体。实气体当压力不太高且温度不太低时可看作是理想气体。理想气体形状方程式的推导：理想气体形状方程式的推导：当体积和温度一定，想气体的压力当体积和温度一定，想气体的压力与其物质的量成正比：与其物质的量成正比：pnpn；当压力和温度一定时，理想气体当压力和温度一定时，理想气体的体积与其物质的量成正：的体积与其物质的量成正：VnVn；一定物质的量的理想气体的压力一定物质的量的理想气体的压力或体积都与温度成正比：或体积都与温度成正比：pTpT；或；或VTVT。1-1-1 1-1-1 气体气体pV=nRT压力压力PaPa体积体积m

5、3 m3 物物质质的的量量温度温度K K 摩尔摩尔气体气体常数常数体体R R 1-1-1 1-1-1 气体气体R R数值的计算数值的计算R= =pVnT101325 Pa22.414103 m31.000 mol273.15K= 8.314 Nmmol-1K-1= 8.314 Jmol-1K-1利用理气方程可求气体物质的分子量利用理气方程可求气体物质的分子量可由规范情况下可由规范情况下1mol1mol理想气体的形状函数值求得：理想气体的形状函数值求得：利用利用pV=nRT.pV=nRT.pV=m/MRT. M=mRT/Pv pV=m/MRT. M=mRT/Pv 1-1-1 1-1-1 气体气体

6、练习：练习：问题：当温度为问题：当温度为360K360K，压力为，压力为9.69.6* *104Pa104Pa时时,0.4L,0.4L的丙酮的丙酮蒸气重蒸气重0.7440.744克克, , 求丙酮的分子量求丙酮的分子量. .解：解： pV=nRT. pV=nRT. M=0.744 M=0.7448.3148.314360/9.6360/9.61041044 410-410-4 =58g/mol =58g/mol1-1-1 1-1-1 气体气体3 3、分压定律：、分压定律： 在混合气体中在混合气体中, ,每一种组分气体总是均匀地充溢整个每一种组分气体总是均匀地充溢整个容器容器, ,对容器内壁产生

7、压力对容器内壁产生压力, ,并且不受其他组分气体的影并且不受其他组分气体的影响，好像它单独存在于容器中一样。各组分气体占有与响，好像它单独存在于容器中一样。各组分气体占有与混合气体一样体积时所产生的压力叫分压力混合气体一样体积时所产生的压力叫分压力pipi。 1 1混合气体混合气体( (如空气如空气) )和组分气体和组分气体( (如组成空气的氧气如组成空气的氧气、氮气等、氮气等) )： 2 2分压力：各组分气体占有与混合气体一样的体积分压力：各组分气体占有与混合气体一样的体积时所产生的压力叫做该组分气体的分压力时所产生的压力叫做该组分气体的分压力pipi。混合。混合气体的压力称为总压。气体的压

8、力称为总压。3道尔顿分压定律：道尔顿分压定律：英国科学家道尔顿于英国科学家道尔顿于1801年经过大量的实验总结出：混合年经过大量的实验总结出：混合气体的总压等于各组分气体的分压之和。气体的总压等于各组分气体的分压之和。混合气体的形状同样可用理想气体形状方程式来描画：混合气体的形状同样可用理想气体形状方程式来描画：对于每一种组分气体，都有：对于每一种组分气体，都有：我们把我们把ni/n总叫做混合气体中组分气体总叫做混合气体中组分气体i的摩尔分数，的摩尔分数，pi/p总叫做组分气体总叫做组分气体i的压力分数。的压力分数。1-1-1 1-1-1 气体气体 p = p1 + p2 + p3 + p =

9、 p1 + p2 + p3 + pipip p总总V=nV=n总总RTRTpiV=niRTpiV=niRTpi / ppi / p总总=ni/n=ni/n总总pi = ppi = p总总ni/nni/n总总那么那么：1-1-1 1-1-1 气体气体例例1 1在在0.0100 m3 0.0100 m3 容器中含有容器中含有2.502.5010-3 mol H2, 10-3 mol H2, 1.001.0010-3 mol He10-3 mol He和和3.003.0010-4 mol Ne, 10-4 mol Ne, 在在3535时总压时总压为多少为多少? ? 解：解：p p总总 = p(H2)

10、 + p(He) + p(Ne) =640 + 256 + 76.8 = p(H2) + p(He) + p(Ne) =640 + 256 + 76.8 = 973 (Pa) = 973 (Pa)p(H2) = = = 640 PaVn(H2)RT2.5010-3 mol 8.314 Jmol-1K-1(273 + 35)K0.0100 m3p(He) = = = 256 Pan(He)RTV1.0010-3 mol 8.314 Jmol-1K-1(273 + 35)K0.0100 m3p(Ne) = = = 76.8 Pan(Ne)RTV3.0010-4 mol 8.314 Jmol-1K-

11、1(273 + 35)K0.0100 m31-1-1 1-1-1 气体气体在实验室在实验室中常用排中常用排水法搜集水法搜集气体，所气体，所搜集的气搜集的气体实践上体实践上是一种气是一种气体混合物体混合物，其中含，其中含有实验温有实验温度下饱和度下饱和水蒸气。水蒸气。例例2 2：在：在290K290K和和1.011.01* *105Pa105Pa时时, ,水面上搜集了水面上搜集了0.15L0.15L氮气氮气. .经枯燥后重经枯燥后重0.1720.172克克, ,求氮气的分求氮气的分子量和枯燥后的体积。前后子量和枯燥后的体积。前后T.PT.P不变不变解：查知解：查知290K290K时饱和水蒸气压时

12、饱和水蒸气压=1.93=1.93* *103Pa103PaPN2=1.01PN2=1.01105-1.93105-1.93103=1103=1105105MN2=MN2RT/PN2VMN2=MN2RT/PN2V总总MN2=0.172MN2=0.1728.31438.3143290/1290/11051050.150.15 =28.0g/mol =28.0g/mol1-1-1 1-1-1 气体气体例例3 3假设在假设在2525时用排水集气法由锌和盐酸制备氢气时用排水集气法由锌和盐酸制备氢气：Zn(s) + 2H+ = Zn2+ + H2(g), Zn(s) + 2H+ = Zn2+ + H2(g

13、), 总压实验室大气压总压实验室大气压为为98.6 kPa (98.6 kPa (知知2525时水的饱和蒸汽压为时水的饱和蒸汽压为3.17 kPa),3.17 kPa),搜集的气体体积为搜集的气体体积为 2.50 2.5010-3 m3. 10-3 m3. 求：求：1 1试样中氢的分压试样中氢的分压2 2搜集到的氢的质量搜集到的氢的质量3 3假设经枯燥剂枯燥后能得到多少体积的枯燥氢气假设经枯燥剂枯燥后能得到多少体积的枯燥氢气？ 4 4枯燥剂共吸收了多少体积的水蒸汽？枯燥剂共吸收了多少体积的水蒸汽？(1)(1)、在实验室中用排水集氢法搜集的气体的总压等于氢、在实验室中用排水集氢法搜集的气体的总压

14、等于氢气的分压与水蒸汽的分压之和，同时也等于实验室的大气的分压与水蒸汽的分压之和，同时也等于实验室的大气压。所以：气压。所以：p p总总 = p(H2) + p(H2O) = p(H2) + p(H2O)p(H2) = pp(H2) = p总总 p(H2O) = 98.6 kPa p(H2O) = 98.6 kPa 3.17 kPa 3.17 kPa = 95.4 kPa = 95.4 kPa95.495.4103 Pa 103 Pa 0.00250 m3 0.00250 m3 2.02 gmol- 2.02 gmol-1 18.314 Jmol-1K-1 8.314 Jmol-1K-1 29

15、8 K 298 Km(H2) = m(H2) = RTRTp(H2)VM(H2)p(H2)VM(H2)= = = 0.194 g = 0.194 g (2)(2)、m(H2)RTp p总总M(H2)M(H2)V(H2) = 0.194g 8.314 Jmol-1K-1298 K98.6 103 Pa 2.02 gmol-1 = = = 2.41= 2.4110-3 m310-3 m33 3、 4 4水蒸汽的摩尔分数水蒸汽的摩尔分数: : n(H2O)/n( n(H2O)/n(总总)=p(H2O)/p()=p(H2O)/p(总总)=3.17)=3.1798.6=3.22%98.6=3.22% V

16、(H2O)=2.50 V(H2O)=2.5010-3 m3 10-3 m3 3.22% = 8.04 3.22% = 8.04 10-5m3 10-5m3 在这个问题中己经运用了一个混合气体的分体积概念。当组分气体具有在这个问题中己经运用了一个混合气体的分体积概念。当组分气体具有与混合气体一样的温度和压力时的体积就称为该组分气体的分体积，上题中与混合气体一样的温度和压力时的体积就称为该组分气体的分体积，上题中氢气的分体积是氢气的分体积是2.412.4110-3 m310-3 m3，而水蒸汽的分体积是，而水蒸汽的分体积是8.04 8.04 10-5 m3 10-5 m3。并且。并且混合气体的总体

17、积等于各组分气体的分体积之和混合气体的总体积等于各组分气体的分体积之和 V V总总=V1 + V2 + +Vi=V1 + V2 + +Vi 并且：并且：Vi/VVi/V总总= ni/n= ni/n总总1-1-1 1-1-1 气体气体当组分气体的压力和温度当组分气体的压力和温度与混合气体一样时，组分与混合气体一样时，组分气体单独存在是所占有的气体单独存在是所占有的体积称为各组分的分体积体积称为各组分的分体积，那么混合气体的总体积，那么混合气体的总体积等于各组分的分体积之和等于各组分的分体积之和4 4、气体的分体积定律：、气体的分体积定律： V = V1 + V2 + V3 + V = V1 +

18、V2 + V3 + ViViVi / VVi / V总总=ni/n=ni/n总总Vi = VVi = V总总ni/nni/n总总P P总总可经可经过压过压力表力表测出测出，PiPi那么那么很难很难被直被直接测接测出出 分析分析计算计算PiV = niRT PiV = niRT 1 1P P总总V = nV = n总总RT RT 2 2 Pi / PPi / P总总 = ni / n = ni / n总总 = yi = yi 摩尔分数摩尔分数 Pi = yi PPi = yi P总总 如何求如何求yiyi摩尔分数？摩尔分数？常用的方法是经过混合气常用的方法是经过混合气体进展气体分析，测得各体进展

19、气体分析，测得各组分气体的体积分数：组分气体的体积分数： Vi / VVi / V总总 1-1-2 1-1-2 液体液体1 1、液体的蒸汽压、液体的蒸汽压当液体的蒸发速度与其气体的凝聚速度相等时，到达动态当液体的蒸发速度与其气体的凝聚速度相等时，到达动态平衡。此时，液面上方的该种液体的蒸汽为饱和蒸汽，饱平衡。此时，液面上方的该种液体的蒸汽为饱和蒸汽，饱和蒸汽的压力为该温度下的饱和蒸汽压。和蒸汽的压力为该温度下的饱和蒸汽压。液体的饱和蒸汽压简称蒸汽压与液体的性质有关，可液体的饱和蒸汽压简称蒸汽压与液体的性质有关，可表示液体挥发才干的大小。饱和蒸汽压越大，液体的挥发表示液体挥发才干的大小。饱和蒸汽

20、压越大，液体的挥发才干越强。才干越强。 饱和蒸汽压与温度有关：温度越高，饱和蒸汽压越大。饱和蒸汽压与温度有关：温度越高，饱和蒸汽压越大。如水的饱和蒸气压在如水的饱和蒸气压在00为为61.3 Pa, 61.3 Pa, 在室温在室温2525为为3.173 kPa, 3.173 kPa, 在在100100时为时为101.325 kPa. 101.325 kPa. 1-1-2 1-1-2 液体液体2 2、蒸汽压是物质的一种特征，常用来表征液态分子在一定温、蒸汽压是物质的一种特征，常用来表征液态分子在一定温度下蒸发成为气态分子的倾向大小。度下蒸发成为气态分子的倾向大小。蒸汽压大的物质为易挥发物质，蒸汽压

21、小的物质为难挥发物蒸汽压大的物质为易挥发物质，蒸汽压小的物质为难挥发物质。质。液体的沸点：液体的沸点： 当液体的饱和蒸汽压等于外压时，液体沸腾，此时的温当液体的饱和蒸汽压等于外压时，液体沸腾，此时的温度为沸点。外压降低，沸点也降低。度为沸点。外压降低，沸点也降低。 、沸点：沸腾时的温度。、沸点：沸腾时的温度。 、沸腾条件：蒸汽压、沸腾条件：蒸汽压= =外压外压 、正常沸点：外压为、正常沸点：外压为101325Pa101325Pa。 沸腾是由于溶解在液体中的气体因温度升高，溶解度减沸腾是由于溶解在液体中的气体因温度升高，溶解度减小所引起的。小所引起的。在在101325 Pa101325 Pa的大

22、气的大气 压压下，液体的沸点为下，液体的沸点为 正常正常沸点。如水的沸点。如水的bp bp 为为100100，乙醇的为，乙醇的为78.478.4。1-1-3 1-1-3 固体固体 1 1、特点：有一定的体积，外形及一定程度、特点：有一定的体积，外形及一定程度的刚性。的刚性。2 2、升华：固体、升华：固体 -气体气体 凝华：气体凝华：气体-固体固体 固体的升华及气体的固体的升华及气体的 ( (下霜下霜) )3 3、晶体的特征：有一定的几何外形、固定、晶体的特征：有一定的几何外形、固定的熔点、各向异性。的熔点、各向异性。 第二节第二节 化学反响中的质量关系和能量关系化学反响中的质量关系和能量关系

23、1-2-1 1-2-1 质量守恒定律质量守恒定律1-2-2 1-2-2 反响的热效应：焓变反响的热效应：焓变化学反响的本质是化学键的重组。键的断裂和生成过程会有能化学反响的本质是化学键的重组。键的断裂和生成过程会有能量变化，能量变化常以热能的方式表现。键的断裂需吸收热量量变化，能量变化常以热能的方式表现。键的断裂需吸收热量；而键的生成会放出热量。；而键的生成会放出热量。普通的反响条件：常在恒压条件下在敞口容器中或恒普通的反响条件：常在恒压条件下在敞口容器中或恒容条件下密闭容器中进展容条件下密闭容器中进展1 1、反响的热效应：在恒温下不做非体积功的化学反响过程中、反响的热效应：在恒温下不做非体积

24、功的化学反响过程中吸收或放出的热量，叫做该化学反响的热效应反响热。吸收或放出的热量，叫做该化学反响的热效应反响热。在恒容条件下的反响热是与体系的内能的变化有关：在恒容条件下的反响热是与体系的内能的变化有关：QV = U1QV = U1U1 = U1 = U U在恒压条件下一个化学反响的热效应可用体系的一个形状函在恒压条件下一个化学反响的热效应可用体系的一个形状函数数焓焓H H的变化值来表示：的变化值来表示：QP = HQP = H生成物生成物 H H反响物反响物 = = H H2 2、当、当H 0H 0时时, ,为吸热反响为吸热反响, , 当当H 0H 0时时, , 为放热反响为放热反响. .

25、1-2-3 1-2-3 热化学方程式热化学方程式 * 概念：表示化学反响及其热效应的化学方程式称为热化学方概念：表示化学反响及其热效应的化学方程式称为热化学方程式程式* 热化学方程式书写规那么：热化学方程式书写规那么：* 写热化学方程式时，除标出热效应外，还应留意：写热化学方程式时，除标出热效应外，还应留意： 1 1、注明各物质的温度和压力，在、注明各物质的温度和压力，在298K298K下可不注明；温度和下可不注明；温度和 压力不同，反响热数值也不同压力不同，反响热数值也不同2 2、注明各物质的物态：气、液、固、注明各物质的物态：气、液、固例例1 1： 2Fe(g)+1.5O2(g)Fe2O3

26、(s) 2Fe(g)+1.5O2(g)Fe2O3(s) rHm(298K) =-8241 kJmol-rHm(298K) =-8241 kJmol-1 1式中的式中的“r r是指是指“reactionreaction，以区别于，以区别于某种物质的焓变；右上某种物质的焓变；右上标表示标表示“规范是指规范规范是指规范压力压力100KPa100KPa；右下标；右下标“m m是指反响进度是以摩是指反响进度是以摩尔为单位的。尔为单位的。例例2: 2: 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g); 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g); rHm(298K) = - 483.6 kJmol-1rH

27、m(298K) = - 483.6 kJmol-1H2(g) + 1/2O2(g) H2O(g); H2(g) + 1/2O2(g) H2O(g); rHm(298K) = - 483.6/2 rHm(298K) = - 483.6/2 kJmol-1kJmol-13 3、正反响与逆反响的热效应数值一样而符号相反、正反响与逆反响的热效应数值一样而符号相反1-2-4 1-2-4 热化学定律热化学定律 化学反响热与反响的方向有关。在一样情况下，正、化学反响热与反响的方向有关。在一样情况下，正、 逆反响的焓变数值相等，但符号相反。逆反响的焓变数值相等，但符号相反。 盖斯盖斯HessHess定律：定律

28、： 化学反响无论是一步完成还是分几步完成，其总反化学反响无论是一步完成还是分几步完成，其总反响的热效应总是等于各分步反响的热效应之和。响的热效应总是等于各分步反响的热效应之和。 本质是本质是: :化学反响的热效应只与始态和终态有关，而化学反响的热效应只与始态和终态有关，而与反响的途径无关与反响的途径无关, ,即可以把一个总的变化看成是一系列化即可以把一个总的变化看成是一系列化学反响的净结果。它是能量守恒定律的特殊表现方式。学反响的净结果。它是能量守恒定律的特殊表现方式。例例1 1：H2(g)+1/2O2=H2O(L) H2(g)+1/2O2=H2O(L) rHm(298K) = - 241.8

29、kJmol-1rHm(298K) = - 241.8kJmol-1H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)2H+O(g)H2O(g)Hm=Hm=H1+H1+H2+H2+H3H3例例2 2：知：知298K298K时，时，1 1 C(s) +O2(g) CO2(g); C(s) +O2(g) CO2(g); r1Hmr1Hm - 393.51 - 393.51 kJmol-1 kJmol-1 2 2 CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g); CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g); r2Hmr2Hm - 282.99 - 282.99 kJmol-1 kJmol-1 求反响：求反响

30、：3 3 C(s) + 1/2O2(g) CO(g) C(s) + 1/2O2(g) CO(g) 的热效应的热效应r3Hmr3Hm。 解：反响解：反响1 1等于反响等于反响2 2+ +3 3， r1Hmr1Hmr2Hm+r2Hm+r3Hmr3Hm r3Hmr3Hmr1Hm-r1Hm-r2Hmr2Hm-110.52 kJmol-1-110.52 kJmol-1例例3 3：知：知298K298K时，时，1 1Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) r1Hmr1Hm- 25 kJmol-1 - 25 kJmol-1 2 23Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+3CO2(g) 3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+3CO2(g) r1Hmr1Hm- 47 kJmol-1- 47 kJmol-13 3Fe3O4(s) +CO(g) =3FeO(s)+CO2(g) Fe3O4(s) +CO(g) =3FeO(s)+CO2(g) r1Hmr1Hm19kJmol-119kJmol-1不查表计算不查表计算: : FeO(s) +CO(g)= Fe(s)+ CO2(g) FeO(s) +CO(g)= Fe(s)+ CO2(g)1