大学化学复习第一章

1、大学化学考试时间和地点n考试时间和地点：n考试时间 2007年1月16日(8:00-10:00) n360711、360712、360713、360714主M302 n360721、360731主M304 n360921、360922主南401 n361711、361712、361721、361722主M402n361731、361732主M404 答疑时间和地点n答疑时间：2007年1月15日（周一）n上午8：30至11点30，下午2：005：00n地点：主北五层507（办公室）（化学实验室）n考试内容：所讲的四章内容和实验（主要是氧化还原反应和水的硬度测定）。n类型：是非题、选择题、填空题

2、和计算题。一个公式为主线：一个公式为主线：G（T）=G(T)+RTlnQ副线：副线：G(T)= H(T)-TS(T)其他内容基本都是应用。其他内容基本都是应用。方法：方法：灵活掌握、以点（公式）带线（各个基本点和慨念）、灵活掌握、以点（公式）带线（各个基本点和慨念）、以线扩面（整个大学化学的要求内容）。不要死记硬以线扩面（整个大学化学的要求内容）。不要死记硬背。背。做一定量的习题巩固课堂内容。习题以习题册为主。做一定量的习题巩固课堂内容。习题以习题册为主。听好每一堂课，做好小结。听好每一堂课，做好小结。复习方法总结复习方法总结第一章第一章 热化学与能源热化学与能源n提要提要: 几个基本概念几个

3、基本概念, 氧弹氧弹, 定容定压和焓定容定压和焓; 热力学第一定律热力学第一定律, 盖斯定律和能源盖斯定律和能源.1 反应热的测量反应热的测量(1) 基本概念基本概念 系统与相系统与相 系统系统 (敞开系统敞开系统, 封闭系统封闭系统, 隔离系统又叫孤立系统隔离系统又叫孤立系统) 相相 (界面界面, 单相系统和多相系统单相系统和多相系统) 相与物态不是一回事相与物态不是一回事! n状态状态n状态函数状态函数 (理想气体状态方程理想气体状态方程)状态函数的三个状态函数的三个特点特点:状态一定状态一定,其值一定其值一定;殊途同归殊途同归, 值变值变 相等相等;周而复始周而复始,值变为零值变为零广度

4、性质广度性质 (容量性质容量性质)：如如 体积，质量，热容，焓，体积，质量，热容，焓， 熵和热力学能等，具有加和性。熵和热力学能等，具有加和性。 强度性质：强度性质：此类性质不具有加和性，如温度，压力，此类性质不具有加和性，如温度，压力， 密度密度, 粘度等。当广度性质除以物质的量或粘度等。当广度性质除以物质的量或 质量或任意两个广度性质相除之后就成为强度质量或任意两个广度性质相除之后就成为强度 性质性质, 如，摩尔体积，摩尔焓或熵，比热容等。如，摩尔体积，摩尔焓或熵，比热容等。n 过程与可逆过程过程与可逆过程n 化学计量数和反应进度化学计量数和反应进度 对于一般化学反应方程式：对于一般化学反

5、应方程式：B为反应中物质的化学式为反应中物质的化学式, B是是B的的化学计量数化学计量数, 单位为单位为1的量的量以合成氨反应为例说明以合成氨反应为例说明, 反应方程式写法不同反应方程式写法不同, B也不同也不同nB 是物质是物质B的物质的量的物质的量反应进度反应进度:d=dnB/B(2) 反应热的测量反应热的测量 化学反应时所放出或吸收的热化学反应时所放出或吸收的热, 叫反应的热效应，叫反应的热效应，简称简称反应热反应热. 对反应热进行精密的测量并研究与其他能对反应热进行精密的测量并研究与其他能量变化的定量关系的学科叫量变化的定量关系的学科叫热化学热化学. 其实验数据具有理其实验数据具有理论

6、和实用的价值论和实用的价值. 如生产装置如生产装置, 例如精馏塔实施先进控制例如精馏塔实施先进控制-多变量预测控制多变量预测控制, 这其中就要知道反应热对温度的影这其中就要知道反应热对温度的影响程度。响程度。 q= -cs ms (T2 T1) 利用弹式热量计利用弹式热量计(氧弹氧弹) 测量反应热测量反应热, 其结构和测量的其结构和测量的步骤请同学们自习。步骤请同学们自习。 摩尔反应热摩尔反应热:反应热反应热q与反应进度与反应进度之比之比, qm=q/,J /mol 热化学方程式热化学方程式:化学反应与热效应关系的方程式。化学反应与热效应关系的方程式。 2 反应热的理论计算反应热的理论计算(1

7、)定律定律: 在任何过程中能量不会自生自灭，只能从一种形在任何过程中能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，而式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，而在转化和传递过程中能量的总数量是保持不变的。这一自在转化和传递过程中能量的总数量是保持不变的。这一自然然 规律称为规律称为能量守恒定律能量守恒定律，也称为能量守恒与转化定律也称为能量守恒与转化定律. 在热力学上称其为在热力学上称其为热力学第一定律热力学第一定律。n 能量守恒定律是人们在生产实践与科学实验中，根能量守恒定律是人们在生产实践与科学实验中，根据无数事实总结出来的，而不是根据其它原理推导出来

8、的。据无数事实总结出来的，而不是根据其它原理推导出来的。迄今为止尚未发现任何自然现象违背这一定律。因此它是迄今为止尚未发现任何自然现象违背这一定律。因此它是自然界的一个普遍规律。恩格斯称它为十九世纪具有决定自然界的一个普遍规律。恩格斯称它为十九世纪具有决定意义的重大发现之一。意义的重大发现之一。n n内能内能(internal energy) 又称热力学能又称热力学能(thermodynamic energy)是系统内部是系统内部各种能量的各种能量的总和总和，包括系统中分子、原子或离子等微观粒，包括系统中分子、原子或离子等微观粒子的动能、势能以及核能等等，用符号子的动能、势能以及核能等等，用符

9、号U 表示。表示。 内能内能U 既然是系统内部能量的总和，那它就是系统本既然是系统内部能量的总和，那它就是系统本身的性质，其数值只取决于状态。因而身的性质，其数值只取决于状态。因而内能是状态函数内能是状态函数，具有状态函数的特性。迄今为止，内能的绝对值无法测出，具有状态函数的特性。迄今为止，内能的绝对值无法测出，只能测定它的变化值。只能测定它的变化值。 在化学热力学中在化学热力学中, 研究的对象是宏观静止系统研究的对象是宏观静止系统, 不考虑不考虑系统内的微观状态系统内的微观状态, 或整体的运动的动能及外力场对系统或整体的运动的动能及外力场对系统的位能。的位能。 热力学第一定律的数学表达式：热

10、力学第一定律的数学表达式： 对对封闭系统封闭系统，U=U2-U1=q+w 对对敞开系统敞开系统?q, w 定义、符号定义、符号 体积功、非体积功体积功、非体积功 状态函数？状态函数？ (2) 化学反应的反应热与焓（化学反应的反应热与焓（不考虑非体积功不考虑非体积功） 化学反应热化学反应热: 等温过程热等温过程热 A 定容反应热定容反应热 U=qV B 定压反应热与焓定压反应热与焓 w = -pV + w = -pV+0 = -p（V2-V1） U= U2-U1= q + w = qp - p（V2-V1） 既，既，qp =（U2+pV2）-（U1+pV1），）， 令令 H=U+pV，则则qp

11、=H (3) qp与与 qv 的关系与盖斯定律的关系与盖斯定律 qp qv=Hp- Uv=（ Up+pV）- Uv pV 对于只是液态和固态的系统：对于只是液态和固态的系统：V = 0， qp= qv； 对于有气体参与的系统：对于有气体参与的系统： qp-qv =（Bg）RT qp,m- qv,m=（Bg）RT, rHm - rUm = （Bg）RT(3) 反应的标准摩尔焓变的计算反应的标准摩尔焓变的计算A 热力学标准状态与物质的标准摩尔生成焓热力学标准状态与物质的标准摩尔生成焓 H = U + pV热力学标准状态热力学标准状态: 在在任任一温度一温度T，标准压力，标准压力p下表现出理想气下表

12、现出理想气体性质的纯气体状态为气态物质的标准状态。液体性质的纯气体状态为气态物质的标准状态。液体，固体物质或溶液的标准状态为在任一温度体，固体物质或溶液的标准状态为在任一温度T，标准压力标准压力p下的纯液体，纯固体或标准浓度下的纯液体，纯固体或标准浓度c或或 m时的状态。时的状态。 标准压力为标准压力为 p=100 kPa(我国我国) 或或101.325 kPa (国际国际)， 标准浓度指标准浓度指 c=1 mol/dm3 或或 m=1 mol/kg标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓: 在标准状态时由指定单质生成单位在标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯物质时的焓变物质的量的纯物质时的焓变, f

13、Hm或简写或简写fH， 单位单位 kJ/mol 指定单质的指定单质的标准摩尔生成焓均为标准摩尔生成焓均为0 对于水合离子的相对焓值对于水合离子的相对焓值, 规定以水合氢离子的规定以水合氢离子的标准摩标准摩尔生成焓为尔生成焓为0 fHm（H+，aq，298.15K)=0 B 反应的标准摩尔焓变反应的标准摩尔焓变 在标准状态时反应的摩尔焓变在标准状态时反应的摩尔焓变, rHm或或H 由盖斯定律和由盖斯定律和标准生成焓的定义标准生成焓的定义 rHm(298.15K)=B fHmB(298.15K)任一化学反应任一化学反应: aA(l)+bB(aq)=gG(s)+dD(g), rHm= ? 求反应的摩

14、尔焓变除注明系统的状态求反应的摩尔焓变除注明系统的状态(T, p, 物态物态)外外, 还必须指明相应的反应计量方程式。还必须指明相应的反应计量方程式。 若系统的温度不是若系统的温度不是298.15K，反应的焓变变化不大，反应的焓变变化不大，反应的焓变基本不随温度而变，即反应的焓变基本不随温度而变，即 rHm rHm(298.15K) rHm = rHm产物产物 - rHm反应物反应物 rHm (T) rHm(298.15K)=B fHmB(298.15K)热力学热力学第一定律第一定律-定容定容(定压定压)反应热反应热-焓焓-它它们的关系们的关系盖斯定律盖斯定律U和和H无法知道无法知道-定标准定标准-标准状态标准状态-标准摩标准摩尔生成焓尔生成焓,反应的标准摩尔焓变反应的标准摩尔焓变-指出特定指出特定的化学反应的化学反应反应的标准摩尔焓变的计算反应的标准摩尔焓变的计算一一. 对焓的认识对焓的认识:1. 是状态函数是状态函数 始态始态 终态终态 H1 H2 系统