工程化學(xué)基礎(chǔ)教案（42學(xué)時(shí)）

1、教 案20092010學(xué)年第一學(xué)期系部環(huán)境工程系教研室(實(shí)驗(yàn)室)環(huán)境工程課 程 名 稱工程化學(xué)基礎(chǔ)適用班級(jí)大學(xué)一年級(jí)電氣主 講 教 師嚴(yán) 濱職 稱 副教授二八年二月二十八日廈門理工學(xué)院教務(wù)處 制首 頁(yè)課程名稱工程化學(xué)授課對(duì)象大學(xué)二年級(jí)課程編號(hào)23160002課程類型必修課公共基礎(chǔ)課（ ）；專業(yè)基礎(chǔ)課（）；專業(yè)課（ ）選修課限選課（ ）；任選課（ ）授課方式課堂講授（）；實(shí)踐課（ ）考核方式考試（ ）；考查（ ）課程教學(xué)總學(xué)時(shí)數(shù)42學(xué) 分 數(shù)2學(xué)時(shí)分配課堂講授 42 學(xué)時(shí)； 實(shí)踐課 4 學(xué)時(shí)基 本教 材和 主要 參考 資料序號(hào)教材名稱作者出版社出版時(shí)間1普通化學(xué)浙江大學(xué)普通化學(xué)教研組高等教育出版

2、社20062物理化學(xué)傅獻(xiàn)彩高等教育出版社20073無(wú)機(jī)化學(xué)武漢大學(xué)、吉林大學(xué)高等教育出版社20074有機(jī)化學(xué)胡宏紋高等教育出版社20075分析化學(xué)武漢大學(xué)高等教育出版社2006授課教師嚴(yán) 濱職稱副教授授課時(shí)間周一，下午5-7節(jié)教學(xué)目的要求 化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學(xué)，是在原子、分子層次上研究物質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)的科學(xué)。化學(xué)的認(rèn)識(shí)方法，化學(xué)對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的解釋是科技人才整體性、綜合性素質(zhì)的重要組成部分。 工程化學(xué)基礎(chǔ)是非化學(xué)、化工類各專業(yè)的一門自然科學(xué)基礎(chǔ)課，對(duì)于培養(yǎng)具有綜合性素質(zhì)、創(chuàng)新意識(shí)、全面發(fā)展的人才，是不可缺少的。其目的主要是使學(xué)生在一定程度上能具有一些必需的近代化學(xué)基本理論

3、、基本知識(shí)和基本技能，并了解這些理論知識(shí)和技能在工程實(shí)際上的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生具有化學(xué)觀點(diǎn)，為今后學(xué)習(xí)和工作打下一定的化學(xué)基礎(chǔ)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn) 教學(xué)的重點(diǎn)包括熱力學(xué)定律，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度及反應(yīng)平衡，溶液通性，電化學(xué)及物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn)在于許多化學(xué)概念較抽象，學(xué)生可能較難理解及掌握。在課堂教學(xué)中，教師講授課程的主要內(nèi)容，不僅講授知識(shí)，還教思維、教方法，摒棄“滿堂灌”，采用啟發(fā)、討論、研究式教學(xué)方法，變換對(duì)化學(xué)問(wèn)題的思考角度，將學(xué)生置于實(shí)際化學(xué)問(wèn)題研究的環(huán)境之中，為學(xué)生提供了思考解決問(wèn)題的空間。通過(guò)習(xí)題課、輔導(dǎo)答疑等方法，進(jìn)一步加強(qiáng)教學(xué)效果。在教學(xué)手段上，采用多媒體教學(xué)課件用于課堂教學(xué)，以取得較好的教學(xué)

4、效果。注：表中（）選項(xiàng)請(qǐng)打“”課程教案授課時(shí)間第六周 周 一 第 5-7 節(jié)課次授課方式（請(qǐng)打）理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 緒論、第一章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：了解化學(xué)研究的對(duì)象和物質(zhì)的聚集狀態(tài)教學(xué)內(nèi)容（注明：重點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)）：0緒論1. 化學(xué)研究的對(duì)象及化學(xué)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)及人們生活中的重要作用。 2.本課程的主要內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)要求一第一章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)物質(zhì)的聚集狀態(tài)，氣體、液體、固體的特性重點(diǎn)：理想氣體狀態(tài)方程、分壓定律、分體積定律難點(diǎn)：分壓定律教學(xué)基本內(nèi)容：0 緒論1化學(xué)的研究?jī)?nèi)容與作用（

5、1）化學(xué)是研究和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(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)律和變化過(guò)程中能量關(guān)系的學(xué)科。研究的對(duì)象包括原子、分子、生物大分子、超分子和物質(zhì)聚集態(tài)（如宏觀聚集態(tài)晶體、非晶體、流體、等離子體等，以及介觀聚集態(tài)納米、溶膠、氣溶膠等）多個(gè)層次。 在20世紀(jì)的100年中，通過(guò)化學(xué)的方法合成了大量的化合物。見表1。 表1 新分子和新材料的飛速增長(zhǎng) 年 份 已知化合物的數(shù)目 1900 1945 1970 1975 1980 1985 1990 1999（12月31日）55萬(wàn)種110萬(wàn)種，大約45年加倍236 .7萬(wàn)種，大約25年加倍414 .8萬(wàn)種593萬(wàn)種，大約10年加

6、倍785萬(wàn)種1057. 6萬(wàn)種，大約10年加倍2340萬(wàn)種（2）、 化學(xué)是一門中心性的、實(shí)用性的和創(chuàng)造性的科學(xué)。a、化學(xué)是與信息、生命、材料、環(huán)境、能源、地球、空間和核科學(xué)等八大朝陽(yáng)科學(xué)（sun-rise sciences）都有緊密的聯(lián)系、交叉和滲透的中心科學(xué)。 學(xué)科按照它的研究對(duì)象由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的程度分為上、中、下游。數(shù)學(xué)、物理是上游，生物、醫(yī)藥和社會(huì)科學(xué)是下游，化學(xué)是中游。上游科學(xué)研究的對(duì)象比較簡(jiǎn)單，但研究的深度很深。下游學(xué)科的研究對(duì)象比較復(fù)雜，除了用本門學(xué)科的方法外，如果借用上游學(xué)科的理論和方法，往往可以收到事半功倍之效。化學(xué)在與材料的交叉領(lǐng)域起到了非常重要的作用。半導(dǎo)體材料是最重要的信息

7、功能材料，其發(fā)明和發(fā)展對(duì)信息技術(shù)的發(fā)展與人類社會(huì)的進(jìn)步具有劃時(shí)代的歷史意義。b、化學(xué)是一門社會(huì)迫切需要的中心科學(xué)，與我們的衣、食、住（建材、家具）、行（汽車、道路）都有非常緊密的聯(lián)系。 1909年haber發(fā)明合成氨技術(shù)，1918年獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。徐光憲指出，如果沒(méi)有合成氨、合成尿素和農(nóng)藥合成技術(shù)，世界糧食產(chǎn)量至少要減少一半，60億人口中的30億就會(huì)餓死。如果沒(méi)有發(fā)明合成各種抗生素和大量新藥物的技術(shù)，人類平均壽命要縮短25年。如果沒(méi)有合成纖維、合成橡膠、合成塑料的技術(shù)，人類生活要受到很大影響。因此他認(rèn)為化學(xué)合成（包括分離）技術(shù)是20世紀(jì)最重要的技術(shù)之一，應(yīng)與報(bào)刊上常說(shuō)的六大技術(shù)并列，甚至更為重

8、要。 1974年人工合成維生素b12，開創(chuàng)了人工合成天然產(chǎn)物的新局面。b12 又叫氰鈷胺，是鈷的配合物，在人體內(nèi)合成核蛋白，缺乏b12 會(huì)造成惡性貧血。 20世紀(jì)，塑料、纖維、橡膠三大高分子合成材料和形形色色的功能高分子材料，對(duì)提高人類生活質(zhì)量、促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步作出了巨大貢獻(xiàn)。2、 化學(xué)的分支（1）、 無(wú)機(jī)化學(xué) 研究無(wú)機(jī)物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)與過(guò)程的化學(xué)。（2）、 有機(jī)化學(xué) 研究碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)。（3）、 高分子化學(xué) 研究高分子化合物的結(jié)構(gòu)、性能與反應(yīng)、合成方法、加工成型及應(yīng)用的化學(xué)。（4）、分析化學(xué) 測(cè)量和表征物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)的學(xué)科。（5）、物理化學(xué) 研究所有

9、物質(zhì)系統(tǒng)的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。3、 工程化學(xué)是工科學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)課程，其目的是給學(xué)生以高素質(zhì)的化學(xué)通才教育。對(duì)工科學(xué)生，著重把化學(xué)的理論、方法與工程技術(shù)的觀點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，用化學(xué)的觀點(diǎn)分析、認(rèn)識(shí)工程技術(shù)中的化學(xué)問(wèn)題；了解當(dāng)代化學(xué)學(xué)科的概貌，能運(yùn)用化學(xué)的理論、觀點(diǎn)、方法審視公眾關(guān)注的環(huán)境污染、能源危機(jī)、新興材料、生命科學(xué)、健康與營(yíng)養(yǎng)等社會(huì)熱點(diǎn)話題，了解化學(xué)對(duì)社會(huì)的作用和貢獻(xiàn)。（1）、 教學(xué)內(nèi)容a、 理論化學(xué) 包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。b、 基本知識(shí)和應(yīng)用化學(xué) 包括單質(zhì)和化合物的知識(shí)，化學(xué)與能源、環(huán)境、材料、信息、生命和健康，以及與人文社會(huì)的關(guān)系和互相滲透。c、 實(shí)驗(yàn)

10、化學(xué) 主要是性質(zhì)或理論的驗(yàn)證，重要數(shù)據(jù)的測(cè)定，結(jié)合工程、社會(huì)生活的應(yīng)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)基本操作和現(xiàn)代儀器的使用等。 （2）、 教學(xué)安排與要求 本課程28學(xué)時(shí)，6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)。一些基本概念：一、系統(tǒng)和環(huán)境 系統(tǒng)system 作為研究對(duì)象的那一部分物質(zhì)。 環(huán)境surroundings 系統(tǒng)以外與系統(tǒng)有密切聯(lián)系的其它物質(zhì)。熱力學(xué)系統(tǒng)分為三類：敞開系統(tǒng)封閉系統(tǒng)孤立系統(tǒng)系統(tǒng) + 環(huán)境 孤立系統(tǒng)二、相 相 phase 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。所謂均勻是指分散度達(dá)到分子或離子大小的數(shù)量級(jí)。相與相之間有明確的界面，超過(guò)此界面，一定有某些宏觀性質(zhì)（如密度、折射率、組成）要發(fā)生突

11、變。如含有冰的氯化鈉溶液，氯化鈉溶液為一個(gè)相，稱為液相；溶液上方的水蒸氣和空氣的混合物為一相，稱為氣相；浮在液面上的冰稱為固相。相的存在與物質(zhì)的量的多少無(wú)關(guān)，也可以不連續(xù)存在。液面上的冰不管有多少塊，都是同一相。相與物態(tài)不同，物態(tài)一般分為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。對(duì)相來(lái)說(shuō)，通常任何氣體均能無(wú)限混合，不管有多少種氣體都只有一個(gè)氣相；液相則按其互溶程度可以是一相、兩相或三相共存。對(duì)于固體，如果系統(tǒng)中不同種固體達(dá)到了分子程度的均勻混合，就形成了固溶體，一種固溶體就是一個(gè)相；否則，系統(tǒng)中有多少種固體物質(zhì)，就有多少個(gè)固相。 單相系統(tǒng) homogenous system 多相系統(tǒng) heterogeneous sy

12、stem三、化學(xué)反應(yīng)質(zhì)量守恒定律1748年，羅蒙諾索夫提出：m（反應(yīng)物）=m（產(chǎn)物）化學(xué)反應(yīng)質(zhì)量守恒定律可用化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程式（stoichiometric equation）表示。 aa + bb xx + yy 0=b bb表示物質(zhì)，b表示各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，是量綱為1的純數(shù)，反應(yīng)物取負(fù)值，產(chǎn)物取正值。如 n2 + 3h2 2nh30=（+2）nh3 +（-1）n2 +（-3）h2第一章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.1 氣 體1.1.1 理想氣體狀態(tài)方程1 理想氣體狀態(tài)方程氣體的最基本特征：具有可壓縮性和擴(kuò)散性。人們將符合理想氣體狀態(tài)方程的氣體，稱為理想氣體。理想氣體分子之間沒(méi)有相互吸引和排斥，分子

13、本身的體積相對(duì)于氣體所占有體積完全可以忽略。理想氣體狀態(tài)方程：pv = nrt r- 摩爾氣體常量在stp下，p =101.325kpa, t=273.15kn=1.0 mol時(shí), vm=22.414l=22.41410-3m32 理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用a. 計(jì)算p，v，t，n中的任意物理量b. 確定氣體的摩爾質(zhì)量c. 確定氣體的密度1.1.2 混合氣體的分壓定律和分體積定律 1.1.2.1 分壓定律組分氣體： 理想氣體混合物中每一種氣體叫做組分氣體。分壓： 組分氣體b在相同溫度下占有與混合氣體相同體積時(shí)所產(chǎn)生的壓力，叫做組分氣體b的分壓。1.1.2.2 分體積定律混合氣體中某一組分b的分體積

14、vb是該組份單獨(dú)存在并具有與混合氣體相同溫度和壓力時(shí)所占有的體積。1.2 液體 1.2.1 液體的微觀結(jié)構(gòu) 1.2.2 液晶1.3 溶液 一種物質(zhì)以分子或離子的狀態(tài)均勻地分布在另一種物質(zhì)中得到的分散系統(tǒng)稱為溶液。 1、物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（wb） 2、物質(zhì)b的物質(zhì)的量濃度（cb）1.4 固體 有序排列晶體 無(wú)定形體非晶體教學(xué)方法及手段：課堂講授與多媒體演示討論、作業(yè)和思考題：作業(yè)：p171參考資料：物理化學(xué)上、下（第五版），高等教育出版社，傅獻(xiàn)彩，2007備注：注：課程教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份；重復(fù)班授課可不另填寫教案。授課時(shí)間第七周 周 一 第 5-7 節(jié)課次授課方式（請(qǐng)打）理論課

15、 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第二章 化學(xué)反應(yīng)熱與能源利用教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：掌握熱力學(xué)第一定律教學(xué)內(nèi)容（注明：重點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)）：第二章 化學(xué)反應(yīng)熱與能源利用1. 熱力學(xué)研究的內(nèi)容，能量守恒與轉(zhuǎn)化，熱力學(xué)第一定律重點(diǎn)：熱力學(xué)第一定律難點(diǎn)：能、焓、熱力學(xué)第一定律教學(xué)基本內(nèi)容：第二章 熱化學(xué)與能源一、熱力學(xué)第一定律（first law of thermodynamics）即能量守恒定律1、 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)state 描述系統(tǒng)的性質(zhì)的總和。狀態(tài)函數(shù) state function 用于描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。狀態(tài)函數(shù)特點(diǎn)：（1）狀態(tài)

16、函數(shù)之間相互關(guān)聯(lián)；（2）狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)就有確定值，反之亦然；（3）狀態(tài)函數(shù)變化量?jī)H決定于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化的途徑無(wú)關(guān)。系統(tǒng)的性質(zhì)可分為兩類：（1）廣度性質(zhì) （容量性質(zhì)） 具有加和性； （2）強(qiáng)度性質(zhì)，僅取決于系統(tǒng)自身的特性，不具有加和性。2、 熱力學(xué)能（thermodynamic energy）系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和，用u表示。u是狀態(tài)函數(shù)，屬?gòu)V度性質(zhì)，但其絕對(duì)值未知。系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，內(nèi)能的變化量u=u2u13、 熱和功（1） 熱heat 由于溫度差的存在，而在系統(tǒng)和環(huán)境之間傳遞的能量，用q表示。規(guī)定：系統(tǒng)吸熱，q 為正值；系統(tǒng)放熱，q 為負(fù)值。（2） 功 work 系統(tǒng)和環(huán)境之間

17、除熱以外的能量交換形式，用w表示。包括體積功和非體積功。體積功 work in change of volume w體 = pv規(guī)定：系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功， w取正值；環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功，w 取負(fù)值。注意：熱和功都不是狀態(tài)函數(shù)，其數(shù)值與經(jīng)歷的途徑有關(guān)。4、 熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式封閉系統(tǒng)，只做體積功時(shí)，u2u1= q + w，即u = q + w。教學(xué)方法及手段：課堂講授與多媒體演示討論、作業(yè)和思考題：作業(yè)：參考資料：物理化學(xué)上、下（第五版），高等教育出版社，傅獻(xiàn)彩，2007備注：注：課程教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份；重復(fù)班授課可不另填寫教案。課程教案授課時(shí)間第八周 周 一 第 5-7

18、節(jié)課次授課方式（請(qǐng)打）理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第二章 化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)與能源利用教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：了解狀態(tài)函數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的概念和熱力學(xué)第一定律，理解定壓反應(yīng)熱qp與反應(yīng)焓變、定容反應(yīng)熱qv與熱力學(xué)能變的關(guān)系，初步掌握化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容（注明：重點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)）：第二章 熱化學(xué)與能源2. 基本概念：體系與環(huán)境，能量的傳遞方式熱與功 3.狀態(tài)函數(shù)，內(nèi)能、焓h、焓變r(jià)h，標(biāo)準(zhǔn)生成焓fhm，反應(yīng)熱效應(yīng)，熱化學(xué)方程式，蓋斯定律及其應(yīng)用 4.能源重點(diǎn)：焓變r(jià)h的計(jì)算 難點(diǎn)：焓h 教學(xué)基本內(nèi)容：二、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)

19、熱1、定容（constant volume）過(guò)程的反應(yīng)熱 v=0，w體=0，則u=qv 定容條件下，反應(yīng)熱等于系統(tǒng)熱力學(xué)能改變量。2、定壓（constant pressure）過(guò)程反應(yīng)熱焓變u = q + w = qp pv qp = u + pv =（u2u1）+ p（v2v1）=（u2+ p v2）（u1+ p v1）令h = u + pv，則 qp = h2h1 = hh 焓 enthalpy， h 焓變 enthalpy change （1）h 狀態(tài)函數(shù) ，廣度性質(zhì)，但絕對(duì)值無(wú)法求得；（2）h可求，通過(guò) qp = h 求得；（3）h0，表示系統(tǒng)吸熱，反之放熱；（4）h 的大小與反應(yīng)方程

20、式的書寫有關(guān).對(duì) aa（g）+ bb（g） xx（g） + yy（g）pv1= n1rt， pv2 = n2rt (n1、n2表示反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量)w = -pv = - rt，=（x + y）（a + b）qp = qv + rth =u + rt三、化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)熱的計(jì)算1、蓋斯定律 1840年，蓋斯總結(jié)出：化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱（定容或定壓條件下）只與物質(zhì)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無(wú)關(guān)。 該定律是能量守恒的一種具體表現(xiàn)形式，是狀態(tài)函數(shù)性質(zhì)的體現(xiàn)。2、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓standard molar enthalpy of formation（1） 標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：氣體物質(zhì) p= 100.00 kpa

21、 理想氣體狀態(tài)純固體、液體 p= 100.00 kpa溶液中溶質(zhì)b 標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)，b = 1.0 molkg-1 ，并表現(xiàn)為無(wú)限稀溶液特性時(shí)溶質(zhì)的（假想）狀態(tài)。（2） 標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變 changes in standard molar enthalpy （3） 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 穩(wěn)定狀態(tài)的單質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零。（4） 反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算 3、燃燒焓（熱）（1） 標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓（熱）standard molar enthalpy of combustion 指定溫度時(shí)，單位物質(zhì)b完全燃燒反應(yīng)的摩爾焓變。完全燃燒指可燃物分子中的各種元素都變成了最穩(wěn)定的氧化物或單質(zhì)，如碳變成二氧化碳，氫變成水，硫

22、變成二氧化硫，磷變成五氧化二磷，氮變成氮?dú)?。這些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓為零。（2）由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變（3）高發(fā)熱值、低發(fā)熱值 高發(fā)熱值 燃料完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量。 低發(fā)熱值 扣除水蒸發(fā)（汽化）熱（即生成物水以氣態(tài)計(jì)）所得的熱量。四、能源一次能源二次能源教學(xué)方法及手段：課堂講授與多媒體演示討論、作業(yè)和思考題：參考資料：物理化學(xué)上、下（第五版），高等教育出版社，傅獻(xiàn)彩，2007備注：注：課程教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份；重復(fù)班授課可不另填寫教案。課程教案授課時(shí)間第九周 周 一 第 5-7 節(jié)課次授課方式（請(qǐng)打）理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章

23、、節(jié)或主題）： 第三章 化學(xué)反應(yīng)基本原理教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：了解化學(xué)反應(yīng)中的熵變及吉布斯函數(shù)變?cè)谝话銞l件下的意義，初步掌握化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變的計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容（注明：重點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)）：第三章 化學(xué)反應(yīng)基本原理（1）化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的判斷依據(jù)，熵s，熵變r(jià)s，熵增大原理及其適用條件 （2）等溫等壓下化學(xué)反應(yīng)的判斷依據(jù)，吉布斯函數(shù)g、吉布斯函數(shù)變r(jià)gm、標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)fgm 重點(diǎn)：熵，熱力學(xué)第二定律，熱力學(xué)第三定律，吉布斯函數(shù) 難點(diǎn)：熵，吉布斯函數(shù) 教學(xué)基本內(nèi)容：一、化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性1、自發(fā)過(guò)程 spontaneous process規(guī)律：（1） 從能量變

24、化看，傾向于取得最低能量狀態(tài)；（2） 從質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和分布看，傾向于取得最大混亂度；（3）可做有用功。2、自發(fā)反應(yīng)影響因素（1）焓變 （2）熵變a 混亂度disorder、 熵 entropy熵，系統(tǒng)混亂度的量度，用s表示。熵值越大，表示系統(tǒng)越混亂、無(wú)序。熵是狀態(tài)函數(shù)，廣度性質(zhì)。b 標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵 jmolk-1熱力學(xué)第三定律 0 k時(shí)，任何純凈的完美晶態(tài)物質(zhì)的熵為零。在任意溫度時(shí)物質(zhì)的熵值可求，且為絕對(duì)值。標(biāo)態(tài)下單位物質(zhì)的量（1 mol）物質(zhì)的絕對(duì)熵稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵。c 化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變（t）（3）溫度教學(xué)方法及手段：課堂講授與多媒體演示討論、作業(yè)和思考題：參考資料：物理化學(xué)上、下（第五版），高

25、等教育出版社，傅獻(xiàn)彩，2007備注：注：課程教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份；重復(fù)班授課可不另填寫教案。課程教案授課時(shí)間第十周 周 一 第 5-7節(jié)課次授課方式（請(qǐng)打）理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 第三章 化學(xué)反應(yīng)基本原理教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：了解化學(xué)反應(yīng)中的熵變及吉布斯函數(shù)變?cè)谝话銞l件下的意義，初步掌握化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變的計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容（注明：重點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)）：第三章 化學(xué)反應(yīng)基本原理（1）化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行方向的判斷依據(jù)，熵s，熵變r(jià)s，熵增大原理及其適用條件 （2）等溫等壓下化學(xué)反應(yīng)的判斷依據(jù)，吉布斯函

26、數(shù)g、吉布斯函數(shù)變r(jià)gm、標(biāo)準(zhǔn)生成吉布斯函數(shù)fgm 重點(diǎn)：熵，熱力學(xué)第二定律，熱力學(xué)第三定律，吉布斯函數(shù) 難點(diǎn)：熵，吉布斯函數(shù) 教學(xué)基本內(nèi)容：二、吉布斯函數(shù)變與化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1、吉布斯函數(shù)g gibbs function g = hts 狀態(tài)函數(shù)，廣度性質(zhì)，絕對(duì)值未知 定溫定壓下，g = h ts，g是系統(tǒng)可能對(duì)外做的最大有用功。2、g 與反應(yīng)方向在定溫定壓且只做體積功時(shí)，g 0，自發(fā)反應(yīng)g = 0，平衡狀態(tài)g 0，非自發(fā)過(guò)程3、吉布斯函數(shù)變的計(jì)算（1） 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)計(jì)算由g = h ts計(jì)算忽略溫度變化對(duì)焓變、熵變的影響。非標(biāo)態(tài)下g的計(jì)算 一、化學(xué)平衡當(dāng)正反應(yīng)速度與逆反應(yīng)速度相

27、等時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡，此時(shí)物質(zhì)濃度不再改變。但化學(xué)平衡是相對(duì)的，條件改變時(shí)可能發(fā)生平衡的移動(dòng)。1、化學(xué)平衡（1） 分壓定律 a 分壓及分壓定律分壓 組分氣體具有混合氣體相同溫度、相同體積時(shí)的壓力。1807年道爾頓提出：混合氣體的總壓等于各組分氣體分壓之和。 設(shè)組分氣體為a、b，則p = p（a）+ p（b）b 分壓的求算 由理想氣體狀態(tài)方程 對(duì)混合氣體 pv = nrt 對(duì)組分氣體 p（a）v = n（a）rt p（b）v = n（b）rt c 體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算分體積 組分氣體與混合氣體具有相同溫度、相同壓力時(shí)占有的體積。（2）化學(xué)平衡常數(shù)a 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)standard equilibrium s

28、tandard equilibrium constant 對(duì) aa（g）+ bb（g） gg（g） + dd（g）書寫標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式注意事項(xiàng)b 多重平衡原則 multiple equilibrium regulation（3）轉(zhuǎn)化率2、標(biāo)準(zhǔn)吉布斯函數(shù)變與平衡常數(shù) 教學(xué)方法及手段：課堂講授與多媒體演示討論、作業(yè)和思考題：參考資料：物理化學(xué)上、下（第五版），高等教育出版社，傅獻(xiàn)彩，2007備注：注：課程教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份；重復(fù)班授課可不另填寫教案。課程教案授課時(shí)間第十一周 周 一 第5-7 節(jié)課次授課方式（請(qǐng)打）理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章

29、、節(jié)或主題）： 第三章 化學(xué)反應(yīng)基本原理教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：能應(yīng)用rgm判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向。 理解標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的意義及其與吉布斯函數(shù)的關(guān)系，并初步掌握有關(guān)計(jì)算，理解濃度、壓力和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響。教學(xué)內(nèi)容（注明：重點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)）：第三章 化學(xué)反應(yīng)的基本原理（3）化學(xué)反應(yīng)限度的衡量，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)kt的意義，rgm與平衡常數(shù)的關(guān)系第四章 溶液與離子平衡一、溶液的通性1、溶液的蒸氣壓，raoult定律 2、 溶液的沸點(diǎn)升高與凝固點(diǎn)降低 難點(diǎn)：平衡常數(shù)，溶度積和溶解度的基本計(jì)算教學(xué)基本內(nèi)容：二、化學(xué)平衡的移動(dòng) shift in equilibrium1、分壓、總壓力對(duì)化學(xué)

30、平衡的影響 前提：溫度不變，k不變。且只對(duì)有氣體參與的反應(yīng)有影響。（1） 分壓的影響 分壓的改變指針對(duì)某一種或幾種氣體的分壓進(jìn)行改變，且通過(guò)物質(zhì)的量的增減而改變分壓。此時(shí)可能發(fā)生改變，使平衡發(fā)生移動(dòng)，直至達(dá)到新的平衡。（2） 總壓的影響 總壓的改變指系統(tǒng)的總壓發(fā)生改變，且通常是通過(guò)系統(tǒng)的體積的壓縮或膨脹來(lái)改變。此時(shí)，各種氣體的分壓同樣倍數(shù)的增大或減小。同樣可能發(fā)生改變，使平衡發(fā)生移動(dòng)?？傊?，若反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等，增加壓力，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)。2、溫度的影響 溫度改變，將使k發(fā)生改變。 對(duì)放熱反應(yīng)， 隨著溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡將逆向（吸熱反應(yīng)方向）移動(dòng)。而對(duì)吸熱反應(yīng)， 隨著

31、溫度升高，平衡常數(shù)增大，平衡將正向（吸熱反應(yīng)方向）移動(dòng)。所以，升高溫度，平衡總是向吸熱方向移動(dòng)；降低溫度，平衡總是向放熱方向移動(dòng)。3、呂查德里原理 改變平衡系統(tǒng)的條件（如濃度、溫度、壓力）之一，平衡就向能減少這種改變的方向移動(dòng)。教學(xué)方法及手段：課堂講授與多媒體演示討論、作業(yè)和思考題：參考資料：物理化學(xué)上、下（第五版），高等教育出版社，傅獻(xiàn)彩，2007備注：注：課程教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份；重復(fù)班授課可不另填寫教案。課程教案授課時(shí)間第十二周 周 一 第5-7 節(jié)課次授課方式（請(qǐng)打）理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）： 復(fù)習(xí)第三章 化學(xué)反應(yīng)基本

32、原理第四章 溶液與離子平衡教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：初步掌握溶度積和溶解度的基本計(jì)算。了解溶度積規(guī)則及其應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容（注明：重點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)）：第四章 溶液與離子平衡一、溶液的通性1、溶液的蒸氣壓，raoult定律 2、 溶液的沸點(diǎn)升高與凝固點(diǎn)降低 難點(diǎn)：平衡常數(shù)，溶度積和溶解度的基本計(jì)算教學(xué)基本內(nèi)容：二、化學(xué)平衡的移動(dòng) shift in equilibrium1、分壓、總壓力對(duì)化學(xué)平衡的影響 前提：溫度不變，k不變。且只對(duì)有氣體參與的反應(yīng)有影響。（1） 分壓的影響 分壓的改變指針對(duì)某一種或幾種氣體的分壓進(jìn)行改變，且通過(guò)物質(zhì)的量的增減而改變分壓。此時(shí)可能發(fā)生改變，使平衡發(fā)

33、生移動(dòng)，直至達(dá)到新的平衡。（2） 總壓的影響 總壓的改變指系統(tǒng)的總壓發(fā)生改變，且通常是通過(guò)系統(tǒng)的體積的壓縮或膨脹來(lái)改變。此時(shí)，各種氣體的分壓同樣倍數(shù)的增大或減小。同樣可能發(fā)生改變，使平衡發(fā)生移動(dòng)?？傊?，若反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等，增加壓力，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)。2、溫度的影響 溫度改變，將使k發(fā)生改變。 對(duì)放熱反應(yīng)， 隨著溫度升高，平衡常數(shù)減小，平衡將逆向（吸熱反應(yīng)方向）移動(dòng)。而對(duì)吸熱反應(yīng)， 隨著溫度升高，平衡常數(shù)增大，平衡將正向（吸熱反應(yīng)方向）移動(dòng)。所以，升高溫度，平衡總是向吸熱方向移動(dòng)；降低溫度，平衡總是向放熱方向移動(dòng)。3、呂查德里原理 改變平衡系統(tǒng)的條件（如濃度、溫度、壓力）之一

34、，平衡就向能減少這種改變的方向移動(dòng)。第四章 溶液與離子平衡 4.1溶液的通性溶液有兩大類性質(zhì)，一類性質(zhì)與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)，如溶液的顏色、密度、酸堿性和導(dǎo)電性等；另一類與溶液中溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)，而與溶質(zhì)本身性質(zhì)無(wú)關(guān)，如溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓等。4.1.1 非電解質(zhì)稀溶液的通性對(duì)于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液來(lái)說(shuō)，溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓等與一定量溶劑中所溶解溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比，此定律叫稀溶液定律，這一性質(zhì)稱為稀溶液的通性或依數(shù)性。1.溶液的蒸氣壓下降任何純?nèi)軇┰谝欢囟认?，都存在一個(gè)飽和蒸氣壓()。此時(shí)在單位溶劑的表面上，蒸發(fā)為氣態(tài)的溶劑粒子數(shù)目與粒子凝聚成

35、液態(tài)的溶劑粒子數(shù)目相等，即在溶劑表面存在著一個(gè)蒸發(fā)與凝聚的動(dòng)態(tài)平衡。如果在純?nèi)軇┲屑尤胍欢康碾y揮發(fā)的溶質(zhì)，溶劑的表面就或多或少地被溶質(zhì)粒子所占據(jù)，溶劑的表面積相對(duì)減小，單位時(shí)間內(nèi)逸出液面的溶劑分子數(shù)相對(duì)比純?nèi)軇┮?。所以，達(dá)到平衡時(shí)溶液的蒸氣壓就要比純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮旱汀７▏?guó)物理學(xué)家拉烏爾(raoult f m)在1887年根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出：p=xb 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。式中：為純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮?，pa；p為溶液的蒸氣壓下降值，pa。溶液的蒸氣壓降低對(duì)植物生長(zhǎng)過(guò)程有著重要的作用。當(dāng)外界氣溫突然升高時(shí)，引起有機(jī)體細(xì)胞中

36、可溶物大量溶解，從而增加細(xì)胞汁液的物質(zhì)的組成量度，降低了細(xì)胞汁液的蒸氣壓，使水分蒸發(fā)減慢，表現(xiàn)了一定的抗旱能力。2.溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低沸點(diǎn)是指液體的飽和蒸氣壓等于外界大氣壓時(shí)的溫度。在一定外壓下，若某物質(zhì)固態(tài)的蒸氣壓和液態(tài)的蒸氣壓相等，則液固兩相平衡共存，這時(shí)的溫度叫該物質(zhì)的凝固點(diǎn)。若在純水中加入少量難揮發(fā)的非電解質(zhì)，由于溶液的蒸氣壓總是低于其純?nèi)軇┑恼魵鈮?，因此，溶液?73.15k時(shí)并不沸騰。只有將溶液溫度升高到某一讀數(shù)，如圖中的tb時(shí)，溶液的蒸氣壓等于外界大氣壓，溶液才會(huì)沸騰。這種現(xiàn)象叫溶液的沸點(diǎn)上升。273.15k時(shí)水和冰的蒸氣壓相等(為0.6105kpa)，冰水兩相共存，27

37、3.15k即為水的凝固點(diǎn)。若在冰水共存的水中加入少量難揮發(fā)的非電解質(zhì)形成稀溶液，由于溶液的蒸氣壓下降，這時(shí)冰必然融化成水。只有使溶液的溫度繼續(xù)下降至如圖中的tf(溶液的蒸氣壓曲線ab與冰的蒸氣壓曲線ac相交之點(diǎn)的溫度)時(shí)，溶液的蒸氣壓與冰的蒸氣壓相等，溶液和其溶劑固體冰平衡共存，tf即為溶液的凝固點(diǎn)。溶液的凝固點(diǎn)比溶劑低的現(xiàn)象叫溶液凝固點(diǎn)下降。因此，溶液的凝固點(diǎn)是指溶液和其溶劑固體平衡共存時(shí)的溫度。由圖可看出，溶液的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降是由于溶液蒸氣壓下降的必然結(jié)果。拉烏爾總結(jié)出稀溶液的沸點(diǎn)升高度數(shù)tb或凝固點(diǎn)下降tf與溶液的質(zhì)量摩爾濃度bb成正比，與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。即：式中：tb為溶液的沸點(diǎn)

38、；t為溶劑的沸點(diǎn)；k b為溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)，只與溶劑有關(guān)，不同的溶劑有不同的kb值，kf為溶劑的凝固點(diǎn)下降常數(shù)。當(dāng)bb = 1moll1時(shí)，tb = k b，表示1mol溶質(zhì)溶于1kg溶劑中所引起的沸點(diǎn)上升度數(shù)，此即kb的物理意義，但不能在此條件下測(cè)定kb。1kg溶劑中所含溶質(zhì)b的物質(zhì)的量，稱為溶質(zhì)b的質(zhì)量摩爾濃度。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：式中：bb為質(zhì)量摩爾濃度，單位molkg1；ma為溶劑的質(zhì)量(kg)。稀溶液的沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)下降ab為純水的蒸氣壓曲線，ab為稀溶液的蒸氣壓曲線，ac為冰的蒸氣壓曲線例 2.60g尿素溶于50.0g水中，試計(jì)算此溶液的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn)。已知co(nh2)2的摩爾質(zhì)量

39、為60.0gmol1。tb = kbb b = 0.52 0.866 = 0.45 (k)，tb = 373.60k，tf = kf bb = 1.86 0.866 = 1.61 (k)，tf = 273.15 - 1.61 = 271.54 (k) 例 10.0g蔗糖溶解于100.7g水中，實(shí)驗(yàn)測(cè)得其冰點(diǎn)為272.61k，求蔗糖的摩爾質(zhì)量？解：因?yàn)?tf = 273.15 - 272.61 = 0.54 (k)，故有 即 (gmol1)3.溶液的滲透壓物質(zhì)自發(fā)地由高濃度向低濃度遷移的現(xiàn)象稱為擴(kuò)散，擴(kuò)散現(xiàn)象不僅存在于溶質(zhì)與溶劑之間，也存在于不同濃度的溶液之間。溶劑分子通過(guò)半透膜進(jìn)入溶液的現(xiàn)象稱

40、為滲透。當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)從兩個(gè)相反方向通過(guò)半透膜的水分子數(shù)相等時(shí)，滲透達(dá)到平衡。滲透平衡時(shí)液面高度差所產(chǎn)生的壓力叫滲透壓，換句話說(shuō)，滲透壓就是阻止?jié)B透作用進(jìn)行所需加給溶液的額外壓力。對(duì)于由兩個(gè)不同濃度溶液構(gòu)成的體系來(lái)說(shuō)，只有當(dāng)半透膜兩側(cè)溶液的濃度相等時(shí)，滲透才會(huì)終止。這時(shí)溶液兩邊的滲透壓相等，該溶液稱為等滲溶液。vant hoff得出：稀溶液的滲透壓(kpa)與溶液的物質(zhì)的量濃度cb、絕對(duì)溫度t成正比，與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。即 = cbrt r=8.314kpalmol1k1。對(duì)于稀溶液來(lái)說(shuō)，物質(zhì)的量濃度約等于質(zhì)量摩爾濃度，上式又可表示為：= cbrtbbrt例 有一蛋白質(zhì)的飽和水溶液，每升含有蛋白質(zhì)

41、5.18g，已知在298.15k時(shí)，溶液的滲透壓為413pa，求此蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量。解：根據(jù)公式：= cbrt 得 滲透壓與生物的生長(zhǎng)與發(fā)育有著密切的關(guān)系。如將淡水魚放在海水中，因其細(xì)胞液濃度較低，滲透壓較小，它在海水中就會(huì)因細(xì)胞大量失水而死亡。人體也是如此，在正常情況下，人體內(nèi)血液和細(xì)胞液具有的滲透壓大小相近。當(dāng)人體發(fā)燒時(shí)，由于體內(nèi)水分的大量蒸發(fā)，血液濃度增加，其滲透壓加大，若此時(shí)不及時(shí)補(bǔ)充水分，細(xì)胞中的水分就會(huì)因?yàn)闈B透壓低而向血液滲透，于是就會(huì)造成細(xì)胞脫水，給生命帶來(lái)危險(xiǎn)。所以人體發(fā)高燒時(shí)，需要及時(shí)喝水或通過(guò)靜脈注射與細(xì)胞液等滲的生理鹽水和葡萄糖溶液以補(bǔ)充水分。4.1.2 電解質(zhì)溶液的

42、通性電解質(zhì)溶液的蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和滲透壓的變化比相同濃度的非電解質(zhì)溶液都大。這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)在溶液中會(huì)離解產(chǎn)生正負(fù)離子，因此它所具有總的粒子數(shù)就要多。此時(shí)稀溶液的依數(shù)性取決于溶質(zhì)分子、離子的總組成量度，稀溶液通性所指定的定量關(guān)系不再存在，必須加以校正。教學(xué)方法及手段：課堂講授與多媒體演示討論、作業(yè)和思考題：參考資料：物理化學(xué)上、下（第五版），高等教育出版社，傅獻(xiàn)彩，2007備注：注：課程教案按授課次數(shù)填寫，每次授課均應(yīng)填寫一份；重復(fù)班授課可不另填寫教案。課程教案授課時(shí)間第 十三 周 周一 第5-7 節(jié)課次授課方式（請(qǐng)打）理論課 實(shí)驗(yàn)課 習(xí)題課 實(shí)踐課 其他課時(shí)安排授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）

43、： 第四章 溶液與離子平衡教學(xué)目的、要求（分掌握、熟悉、了解三個(gè)層次）：初步掌握溶度積和溶解度的基本計(jì)算。了解溶度積規(guī)則及其應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容（注明：重點(diǎn)、難點(diǎn)及疑點(diǎn)）：第四章 溶液與離子平衡 一、溶液的通性4、 稀溶液的依數(shù)性表達(dá)式。（2）溶度積概念，溶度積和溶解度的基本計(jì)算。了解溶度積規(guī)則及其應(yīng)用。（3）環(huán)境化學(xué)中水的主要污染物，污染物的某些處理方法的原理。二、水溶液中的單相離子平衡難點(diǎn)：溶度積和溶解度的基本計(jì)算教學(xué)基本內(nèi)容：4.2水溶液中的單相離子平衡4.2.1 酸和堿在水溶液中的解離平衡1.酸和堿的概念在生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)常要用到一些h濃度很小的溶液，若直接用h濃度來(lái)表示溶液的酸堿性就很不方便

44、，因此，在化學(xué)上常用ph值來(lái)表示溶液的酸堿性，即ph-lg因此，ph7，溶液呈酸性，ph = 7溶液呈中性，ph7溶液呈堿性。ph值越低溶液的酸性越強(qiáng)。同樣，、kw的負(fù)對(duì)數(shù)也可以分別用poh和pkw來(lái)表示，pkwph + poh14.00解離理論：在溶液中凡是解離出的陽(yáng)離子全部是h的化合物是酸,凡是解離出的陰離子全部是oh的化合物是堿。酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是h和oh反應(yīng)生成h2o。酸堿質(zhì)子理論：凡能給出質(zhì)子的物質(zhì)都是酸，凡能接受質(zhì)子的物質(zhì)都是堿。如hcl、hac、hso4和nh4等都是酸,它們都能給出質(zhì)子；nh3、naoh、ac、co32和cl等都是堿，它們都能接受質(zhì)子。根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，酸和堿

45、不是彼此孤立的，而是統(tǒng)一在一個(gè)質(zhì)子的關(guān)系上。酸給出質(zhì)子后余下的那部分就是堿；反之，堿接受質(zhì)子后就變成了酸。其關(guān)系是： 酸 堿 + h 這種對(duì)應(yīng)關(guān)系稱為共軛酸堿對(duì)，右邊的堿是左邊的酸的共軛堿，左邊的酸又是右邊堿的共軛酸。例如： hcl cl + h hac ac + h nh4 nh3 + h h2co3 hco3 + h hco3 co32 + h酸和堿可以是分子，也可以是陽(yáng)離子或陰離子；有的物質(zhì)在某個(gè)共軛酸堿對(duì)中是堿，而在另一共軛酸堿對(duì)中卻是酸，如hco3等；質(zhì)子理論中沒(méi)有鹽的概念，酸堿解離理論中的鹽，在質(zhì)子理論中都變成了離子酸和離子堿，如nh4cl中的nh4是酸，cl是堿。2.酸和堿在水溶

46、液中的離子平衡及ph值的計(jì)算在一定溫度下，弱電解質(zhì)在水溶液中達(dá)到解離平衡時(shí)，解離所生成的各種離子濃度的乘積與溶液中未解離的分子的濃度之比是一個(gè)常數(shù)，稱為解離平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱解離常數(shù)(ki)。弱酸的解離常數(shù)用ka表示，弱堿的解離常數(shù)用kb表示。(1)一元酸 以hac為例 hac h+ + ac 其平衡常數(shù)表達(dá)式為：若不考慮的量綱，上式習(xí)慣上可簡(jiǎn)寫為：ka為hac的解離常數(shù)。ka的大小反映了弱酸解離程度的強(qiáng)弱，ka越小，酸性越弱，反之亦然。ka與其他化學(xué)平衡常數(shù)一樣，其數(shù)值大小與酸的濃度無(wú)關(guān)，僅取決于酸的本性和體系的溫度，但ka受溫度的影響不大，常溫范圍內(nèi)變化，通常不考慮溫度對(duì)它的影響。解離度就是當(dāng)

47、弱電解質(zhì)在溶液中達(dá)到解離平衡時(shí)，溶液中已經(jīng)解離的電解質(zhì)分子數(shù)占原來(lái)總分子數(shù)的百分比，用符號(hào)表示：解離度的大小，主要取決于電解質(zhì)的本性，同時(shí)又與溶液的濃度、溫度等因素有關(guān)。以醋酸為例討論弱電解質(zhì)解離常數(shù)ki和解離度的關(guān)系。 hac h+ + ac起始濃度 c 0 0 平衡濃度 c-c c c 因解離度很小，11，所以 寫成通式： 上式表明：在一定溫度下，弱電解質(zhì)的解離度與解離常數(shù)的平方根成正比，與溶液濃度的平方根成反比，即濃度越稀，解離度越大。這個(gè)關(guān)系稱為稀釋定律。可見，和ki都可用來(lái)表示弱電解質(zhì)的相對(duì)強(qiáng)弱，但要隨濃度而改變，而ki在一定溫度下是個(gè)常數(shù)，不隨濃度而改變，所以ki具有更廣泛的實(shí)用意

48、義。 計(jì)算一元弱酸溶液h濃度的最簡(jiǎn)式。例 求0.010moll1hac溶液的ph值。(c/ka=568，4.2105moll1，ph=3.38)(2)多元酸 在水溶液中，一個(gè)分子能提供兩個(gè)和兩個(gè)以上h的酸叫多元酸。多元酸在水中的解離是分步進(jìn)行的，每步有相應(yīng)的解離常數(shù)。以氫硫酸為例，h2s是二元弱酸，它的解離分兩步。第一步： h2s h + hs 第二步： hs h + s2 可見ka1ka2，即第二步解離比第一步解離弱得多,這是因?yàn)閹蓚€(gè)負(fù)電荷的s2對(duì)h的吸引比帶一個(gè)負(fù)電荷的hs對(duì)h的吸引要強(qiáng)得多；同時(shí)，第一步解離出來(lái)的h對(duì)第二步解離產(chǎn)生很大的抑制作用。因此，可以認(rèn)為h和hs的濃度近似相等，即

49、ch+ chs-。對(duì)多元酸，如果ka1ka2，溶液中的h主要來(lái)自第一級(jí)解離，近似計(jì)算ch+ 時(shí)，可把它當(dāng)一元弱酸來(lái)處理。對(duì)二元酸，其酸根陰離子的濃度在數(shù)值上近似地等于ka2。例 在室溫和101.3kpa下，h2s飽和溶液的濃度約為0.10moll1(h2s)，試計(jì)算h2s飽和溶液中h、 hs和s2的濃度。解：ka1=9.1108，ka2=1.1102，ka1ka2，c/ka1400 可忽略第二級(jí)解離，用最簡(jiǎn)公式計(jì)算。 9.5 105 (moll1) ka21.1 1012 (moll1) (3)堿 以nh3h2o為例 nh3h2o是弱堿， nh3h2o nh4 + oh 例 298.15k時(shí)，

50、0.10moll1的nh3h2o的解離度為1.33%，求nh3h2o的kb。解：kbc20.10(1.33%)2 1.77 105多元堿可按多元酸的方法類似處理。例 求0.10moll1na2co3溶液的ph值。已知h2co3的ka1=4.3107，ka2=5.61011解：na2co3的， kb1kb2 可當(dāng)作一元堿處理。又c/kb = 560400， 可用最簡(jiǎn)式 ph14poh 11.623.緩沖溶液和ph的控制(1)同離子效應(yīng)和緩沖溶液取兩支試管，各加入10ml 1.0moll1的hac溶液及甲基橙指示劑2滴，溶液呈紅色，然后在試管1中加少量naac(s)，邊振蕩邊與試管2比較，結(jié)果試管

51、1中溶液的紅色逐漸褪去，最后變成黃色。說(shuō)明加入naac后，酸度降低了。hac-naac溶液中存在著下列關(guān)系： hac h + ac naac na + ac由于naac在溶液中是以na和ac存在，溶液中ac的濃度增加，使hac的解離平衡向左移動(dòng)，結(jié)果使溶液中的h減小，hac的解離度降低。在弱電解質(zhì)溶液中加入一種與該弱電解質(zhì)具有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)后，使弱電解質(zhì)的解離度降低的現(xiàn)象稱為同離子效應(yīng)。上述討論的在弱酸弱堿溶液中加入與該弱電解質(zhì)具有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，所得的混合液還具有一種重要的性質(zhì)，即能夠抵抗外加少量酸、堿或適量稀釋，而本身的ph值不發(fā)生明顯改變，這種溶液叫緩沖溶液。緩沖溶液所具有的這種性質(zhì)，叫緩沖性。緩沖溶液之所以具有緩沖性，是因?yàn)槿芤褐屑群凶銐蛄?/p>