《無機(jī)化學(xué)》課件

1.《無機(jī)化學(xué)》

課程的性質(zhì)

化學(xué)的研究對象——在原子、分子水平上，研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性能，物質(zhì)的化學(xué)變化規(guī)律及變化中的能量關(guān)系。無機(jī)化學(xué)課程的性質(zhì)——基礎(chǔ)課程，對化學(xué)作一整體的闡述和討論。課程特點(diǎn)：

1）簡明、概括地反映化學(xué)學(xué)科的一般原理、基本規(guī)律和研究方法2）用化學(xué)的觀點(diǎn)分析、認(rèn)識工程技術(shù)中的化學(xué)問題，起化學(xué)與工程技術(shù)間的橋梁作用。

緒論11.《無機(jī)化學(xué)》課程的性質(zhì)緒論12．《無機(jī)化學(xué)》課程的任務(wù)1）了解近代化學(xué)的基本理論，掌握必要的化學(xué)基本知識和基本技能。2）了解化學(xué)在工程技術(shù)上的應(yīng)用，能運(yùn)用化學(xué)的觀點(diǎn)來理解相關(guān)學(xué)科中涉及化學(xué)的有關(guān)問題。3）學(xué)會正確的學(xué)習(xí)方法和研究問題的方法。22．《無機(jī)化學(xué)》課程的任務(wù)1）了解近代化學(xué)的基本理論，掌握必3．《無機(jī)化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容1）化學(xué)變化宏觀規(guī)律化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（化學(xué)反應(yīng)速率）、化學(xué)平衡、氧化還原（電化學(xué)）及其應(yīng)用2）物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論原子結(jié)構(gòu)與周期系、化學(xué)鍵與分子、結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)3）元素部分（簡）4）化學(xué)與環(huán)境*33．《無機(jī)化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容1）化學(xué)變化宏觀規(guī)律34．《無機(jī)化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)方法(1)學(xué)習(xí)過程中要把握每一章節(jié)的重點(diǎn)：在學(xué)習(xí)每一章時(shí)要明確了解這一章的主要內(nèi)容是什么？要解決什么問題？(2)無機(jī)化學(xué)中有一些簡單的公式：要注意數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，這樣在記不住的時(shí)候可以推出來；(3)注意章節(jié)間的聯(lián)系：把新學(xué)到的知識與前面的知識相聯(lián)系，在每次聽課前應(yīng)復(fù)習(xí)前面課程的相關(guān)內(nèi)容，通過前后聯(lián)系，反復(fù)思考才能融會貫通；(4)重視習(xí)題：習(xí)題是培養(yǎng)思考問題和獨(dú)立解決問題能力的重要環(huán)節(jié)，可以加深對課程內(nèi)容的理解；(5)課前要自學(xué)，課中要記筆記：記筆記可以使自己的注意力更加集中，鍛煉手腦并用，使思維處于活躍狀態(tài)。(6)做實(shí)驗(yàn)（單獨(dú)一門課程）：通過實(shí)驗(yàn)加深對所學(xué)知識的理解和認(rèn)識，培養(yǎng)動(dòng)手能力及分析和解決問題的能力，掌握一些基本操作。同時(shí)要做實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。44．《無機(jī)化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)方法(1)學(xué)習(xí)過程中要把握每一章節(jié)5．參考書[1]浙江大學(xué)大學(xué)化學(xué)教研組．普通化學(xué)．第5版．北京：高等教育出版社，2002[2]重慶大學(xué)大學(xué)化學(xué)教研室．大學(xué)化學(xué)．第2版．重慶：重慶大學(xué)出版社，2004[3]天津大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室．無機(jī)化學(xué)（上冊）．第2版．北京：高等教育出版社，1992

55．參考書56．課程考核主要分為：[1]考試成績：60%；[2]考勤：10%，曠課二次不能參加考試，遲到二次算一次曠課；[3]平時(shí)作業(yè)成績：10%，三次不交作業(yè)，不能參加考試[4]實(shí)驗(yàn)成績：20%，如無實(shí)驗(yàn)成績，則無成績66．課程考核主要分為：6Chapter1化學(xué)中的能量關(guān)系（熱力學(xué)基礎(chǔ)）ChemicalThermodynamics第1章7Chapter1化學(xué)中的能量關(guān)系（熱力學(xué)基礎(chǔ)）第1章7（1）了解化學(xué)熱力學(xué)的基本概念和術(shù)語（2）掌握熱力學(xué)第一定律及相關(guān)計(jì)算（3）理解反應(yīng)熱與反應(yīng)焓變，并能熟練應(yīng)用蓋斯定律本章學(xué)習(xí)要求：8（1）了解化學(xué)熱力學(xué)的基本概念和術(shù)語本章學(xué)習(xí)要求：8化學(xué)熱力學(xué)ChemicalThermodynamics熱力學(xué):研究自然界各種形式能量之間相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，以及能量轉(zhuǎn)化對物質(zhì)的影響的科學(xué)。把熱力學(xué)用來研究化學(xué)現(xiàn)象以及與化學(xué)有關(guān)的物理現(xiàn)象的科學(xué)就叫化學(xué)熱力學(xué)。9化學(xué)熱力學(xué)ChemicalThermodynamics熱力化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效應(yīng)）反應(yīng)限度（化學(xué)平衡）反應(yīng)速率反應(yīng)機(jī)理化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的可能性反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性ChemicalReaction10化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效應(yīng)）反應(yīng)限度（化學(xué)平衡）反應(yīng)速率反應(yīng)機(jī)理化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的可能性反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性ChemicalReaction11化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效①熱化學(xué)：化學(xué)和物理變化中的能量轉(zhuǎn)換問題。以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)。(thefirstlawofthermodynamics)②化學(xué)和物理變化進(jìn)行的方向和限度。以以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)。(thesecondlawofthermodynamics))研究內(nèi)容包括兩個(gè)方面12①熱化學(xué)：化學(xué)和物理變化中的能量轉(zhuǎn)換問題。以熱力學(xué)第一定律為Fe2O3+3CO=2Fe+CO2問題：出口氣體中還有22％～28％CO。以前認(rèn)為是CO與鐵礦石接觸時(shí)間不夠。解決辦法：加高爐身。結(jié)果：出口氣體中CO含量并未明顯減少。熱力學(xué)計(jì)算表明，此反應(yīng)不能進(jìn)行到底，不可能再降低CO的含量。(可逆反應(yīng)平衡)例:高爐煉鐵13Fe2O3+3CO=2Fe+CO2例:高爐煉鐵131.1基本概念體系：作為研究對象的那一部分物質(zhì)和空間。環(huán)境：體系之外，與體系密切聯(lián)系的其它物質(zhì)和空間。開放體系Open~

有物質(zhì)和有能量交換封閉體系Closed~

無物質(zhì)和有能量交換1.體系與環(huán)境systemandenvironment圖1.1體系的分類[觀看動(dòng)畫]孤立體系Isolated

無物質(zhì)和無能量交換141.1基本概念體系：作為研究對象的那一部分物質(zhì)和空間。開2.體系的性質(zhì)質(zhì)量、體積、溫度、壓力、密度等體系的一切宏觀性質(zhì)叫做體系的熱力學(xué)性質(zhì)，簡稱體系的性質(zhì)。按特征分為二類：強(qiáng)度性質(zhì)(intensiveproperty):取決于體系的自身的性質(zhì)，與物質(zhì)的量無關(guān)，如T，P，密度，粘度等，不具有加和性。廣度性質(zhì)(extensiveproperty)：具有加合（和）性，與物質(zhì)的量成正比，如m,V,E能量是具有廣度性質(zhì)的量，比如5kg與20kg的炸藥能量不一樣。思考：能量？152.體系的性質(zhì)質(zhì)量、體積、溫度、壓力、密度等體系3.狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)stateandstatefunction狀態(tài)函數(shù)用于表示體系性質(zhì)的物理量X稱狀態(tài)函數(shù)，如氣體的壓力p、體積V、溫度T等。狀態(tài)就是體系一切性質(zhì)的總和。如體系的宏觀性質(zhì)都處于定值，則體系為平衡態(tài)。狀態(tài)變化時(shí)，體系的宏觀性質(zhì)也必然發(fā)生部分或全部變化。163.狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)stateandstatefunc狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)與狀態(tài)一一對應(yīng);狀態(tài)函數(shù)之間是相互關(guān)聯(lián)的，如pV=nRT;當(dāng)體系的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，狀態(tài)函數(shù)的變化量只與體系的始、末態(tài)有關(guān)，而與變化的實(shí)際途徑無關(guān)。圖1.2狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)以下例子說明：當(dāng)體系由始態(tài)變到終態(tài)時(shí)，體系的狀態(tài)函數(shù)壓力p和體積V的變化量與途徑無關(guān)。外壓從3po變?yōu)閜°V

T3po17狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)與狀態(tài)一一對應(yīng);圖1.2狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)以下例狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：狀態(tài)函數(shù)可分為兩類(因?yàn)轶w系性質(zhì)分為二類):廣度性質(zhì)：其量值具有加和性，如體積、質(zhì)量等。強(qiáng)度性質(zhì)：其量值不具有加和性，如溫度、壓力等。思考：力和面積是什么性質(zhì)的物理量？它們的商即壓強(qiáng)(熱力學(xué)中稱為壓力)是強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。由此可以得出什么結(jié)論？推論：摩爾體積(體積除以物質(zhì)的量)是什么性質(zhì)的物理量？答：力和面積都是廣度性質(zhì)的物理量。結(jié)論是兩個(gè)廣度性質(zhì)的物理量的商是一個(gè)強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。強(qiáng)度性質(zhì)（類似于質(zhì)量/體積=密度）18狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：狀態(tài)函數(shù)可分為兩類(因?yàn)轶w系性質(zhì)分為二類4.過程與途徑process&road體系狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程；可逆過程體系經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)Ⅰ變到狀態(tài)Ⅱ之后，如果通過逆過程能使體系和環(huán)境都完全復(fù)原，這樣的過程稱為可逆過程。它是在一系列無限接近平衡條件下進(jìn)行的過程?？赡孢^程是理想化過程，無限接近熱力學(xué)平衡態(tài)

實(shí)現(xiàn)一個(gè)過程的具體步驟稱途徑。思考：過程與途徑的區(qū)別。設(shè)想如果你要把20°C的水燒開，要完成“水燒開”這個(gè)過程，你可以有多種具體的“途徑”：如可以在水壺中常壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒開再降至常壓。（此時(shí)吸收的熱q是一個(gè)過程量，請問此時(shí)的q是不是狀態(tài)函數(shù)？）194.過程與途徑process&road體系狀態(tài)發(fā)生任1.2熱化學(xué)與焓thermo-chemistryandenthalpy熱力學(xué)第一定律thefirstlawofthermodynamics封閉體系，不做非體積功時(shí)，若體系從環(huán)境吸收熱Q，且環(huán)境對體系做功w，根據(jù)能量守恒,則體系熱力學(xué)能的增加ΔU(U2–U1)為：ΔU

=Q+w熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒定律在熱力學(xué)中的的應(yīng)用。其中，熱力學(xué)能也稱為內(nèi)能。201.2熱化學(xué)與焓thermo-chemistryande1.熱力學(xué)能thermodynamicenergy

(內(nèi)能internalenergy)體系內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能量的總和。內(nèi)部運(yùn)動(dòng)包括分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)以及電子運(yùn)動(dòng)和核運(yùn)動(dòng)。思考：同樣的物質(zhì)，在相同的溫度和壓力下，前者放在10000m高空，以400m/s飛行的飛機(jī)上，后者靜止在地面上。兩者的內(nèi)能相同嗎？答：相同。內(nèi)能的特征：廣度性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)無絕對數(shù)值(無法測定)單位：kJ/mol由于分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的相互作用十分復(fù)雜，因此目前尚無法測定內(nèi)能的絕對數(shù)值。211.熱力學(xué)能thermodynamicenergy(內(nèi)能2.功與體積功work在物理或化學(xué)變化的過程中，體系與環(huán)境除熱以外的方式交換的能量都稱為功。功的符號規(guī)定：（注意功符號的規(guī)定尚不統(tǒng)一）體系對環(huán)境做功為負(fù),w<0環(huán)境對體系作功為正,w>0由于體系體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體積功w體。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功w′。w=w體+

w′222.功與體積功work在物理或化學(xué)變化的過程中，體系與環(huán)境功與體積功work功的特征：過程量，不是狀態(tài)函數(shù)有絕對數(shù)值單位：kJ/mol思考：1mol理想氣體，密閉在1)氣球中，2)鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高20oC時(shí)，是否做了體積功？答:1)做體積功，2)未做體積功。23功與體積功work功的特征：思考：1mol理想氣體，密閉在1體積功w體的計(jì)算等外壓過程中，體積功w體=-p

外(V2–V1)=-p外ΔV

pl

p外=F/A，l=ΔV/A2，因此，體積功w體=F·

l

=(p外·

A)·(-ΔV/A)

=-p外ΔV圖1.4體積功示意圖P外=F/A24體積功w體的計(jì)算等外壓過程中，體積功plp外=F/理想氣體的體積功理想氣體的定義：氣體分子不占有體積，氣體分子之間的作用力為0的氣態(tài)體系被稱為理想氣體。理想氣體的狀態(tài)方程：例1mol理想氣體從始態(tài)100kPa,22.4dm3經(jīng)等溫恒外壓p2=50kPa膨脹到平衡，求體系所做的功。解：終態(tài)平衡時(shí)的體積為：負(fù)值表示體系對外做功（沒有得到功）。25理想氣體的體積功理想氣體的定義：氣體分子不占有體積，氣體分子可逆過程體積功*揀去沙子設(shè)砝碼對體系施加了p2的壓力，砝碼和砂子施加了p1的壓力，當(dāng)將砂子一粒一粒地揀去，體系沿下圖的折線從始態(tài)變到終態(tài)。piΔViPi+1揀去一粒砂子，體系的壓力從pi+1變?yōu)閜i，同時(shí)體系的體積變化為ΔVi，這一微小過程中體系做功：

piΔVi，整個(gè)過程中做功：當(dāng)砂子足夠小時(shí)，pi可以用體系的壓力來代替。pi=nRT/Vi,并可以用積分代替加和：(p1,V1)(p2,V2)圖1.5可逆過程的體積功26可逆過程體積功*揀去沙子設(shè)砝碼對體系施加了p2的壓力，砝碼和3.熱Qheat在物理或化學(xué)變化的過程中，體系與環(huán)境存在溫度差而交換的能量稱為熱。熱的符號規(guī)定：

Q>0,體系吸熱為正 Q<0,體系放熱為負(fù)（環(huán)境Q正好相反）

熱Q不是狀態(tài)函數(shù)，與過程有關(guān)，不能說體系有多少熱，只能說明在這一過程中吸收或放出多少熱（量）熱的特征：過程量，不是狀態(tài)函數(shù)有絕對數(shù)值（不同途徑可能有不同的值）單位：kJ/mol??因此就想能不能將熱的計(jì)算（限定過程條件）與狀態(tài)函數(shù)之間的變化量相關(guān)聯(lián)273.熱Qheat在物理或化學(xué)變化的過程中，體系與環(huán)境存1.2.2焓與反應(yīng)熱（熱效應(yīng)）1.焓（條件：等溫、等壓、W非=0的封閉體系）∵由熱力學(xué)第一定律：△U=Qp+W=Q-p△V

Q=(U2-U1)+p(V2–

V1)等壓p2=p1

=(U2+p

2V2)–(U1+p1V1)令

H

=

U+p

V則Qp

=H2–

H1=ΔHH稱為焓，是一個(gè)重要的熱力學(xué)函數(shù)。等壓過程加下標(biāo)p281.2.2焓與反應(yīng)熱（熱效應(yīng)）1.焓（條件：等溫、等壓公式Qp

=ΔH=H2-H1的意義：1）等壓熱效應(yīng)即為焓的增量，故QP也只決定于始終態(tài)，而與途徑無關(guān)。2）可以通過ΔH的計(jì)算求出的QP值。思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能否知道它的絕對數(shù)值？答：是狀態(tài)函數(shù)，因?yàn)閁是，pV（nRT）也是，但不能知道它的絕對數(shù)值。焓29公式Qp=ΔH=H2-H1的意義：思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？焓的性質(zhì)其特征主要有：復(fù)合狀態(tài)函數(shù),能量量綱,由H=U+PV即可知,狀態(tài)一定,值定物理意義不太直觀，僅當(dāng)封閉體系,等T,等P,W非=0時(shí),在此特定條件下,qp

=ΔH=H2-H1,吸熱H增,放熱H減具有廣度性質(zhì),與物質(zhì)的量有關(guān),加和性H與聚集態(tài)有關(guān):H(g)>H(l)>H(s)H與溫度有關(guān):H(高溫)>H(低溫),低溫到高溫要吸熱30焓的性質(zhì)其特征主要有：30焓的性質(zhì)

對于化學(xué)反應(yīng),等壓過程的熱qp等于體系的焓變ΔH即qp=ΔH=H生成物-H反應(yīng)物H生成物>H反應(yīng)物,ΔH>0,體系吸收熱量,焓增加,為吸熱反應(yīng)H生成物<H反應(yīng)物,ΔH<0,體系放出熱量,焓減少,為放熱反應(yīng)當(dāng)過程反向進(jìn)行時(shí),ΔH要改變符號 ΔH(正)=H2－H1 ΔH(逆)=H1－H2=－ΔH(正)31焓的性質(zhì)312.反應(yīng)熱（熱效應(yīng)）Qv與Qp已知 等壓時(shí)：

Qp=ΔH(即恒壓反應(yīng)過程中，體系吸收的熱量全部用來改變體系的熱焓)

；那等容時(shí)的熱效應(yīng)呢?由熱力學(xué)第一定律可知:

ΔU=Q

–

W=Q-pΔV(如等容則V2=V1,ΔV=0)所以:

Qv=ΔU(即恒容反應(yīng)過程中，體系吸收的熱量全部用來改變體系的熱力學(xué)能)體系在等溫等壓或等溫等容過程中,不做非體積功時(shí)所吸收或放出的熱(熱量)叫做此過程的熱效應(yīng).322.反應(yīng)熱（熱效應(yīng)）Qv與Qp已知 等壓時(shí)：由熱力學(xué)第一定熱效應(yīng)Qv與Qp對于有凝聚相參與的理想氣體反應(yīng)，由于凝聚相相對氣相來說，體積可以忽略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質(zhì)的量。思考：若反應(yīng)C(石墨)+O2(g)→CO2(g)

的Qp,m為–393.5kJ·mol–1，則該反應(yīng)的QV,m為多少？答：該反應(yīng)的Δn(g)=0，QV

=Qp小結(jié) 對于沒有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)或Δn(g)=0的反應(yīng)，QV=Qp 對于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，且Δn(g)0的反應(yīng)，QVQpQp–

QV

=n2(g)RT–n1(g)RT=Δn(g)RT對于理想氣體反應(yīng)，有：由H=U+pV可以推出Qp=Qv+pΔV33熱效應(yīng)Qv與Qp對于有凝聚相參與的理想氣體反應(yīng)，由于凝聚相相熱效應(yīng)示例例：已知下列反應(yīng)：C6H6(l)+7.5O2(g)→6CO2(g)+3H2O(l)在298.15K,101325Pa時(shí)，ΔU=-3165.74kJ/mol,試求反應(yīng)的Qp.解：由于反應(yīng)是在等溫T、等壓P下進(jìn)行Δn=（6-7.5）=-1.5Qp=ΔU+Δn·RT=-3165.74kJ/mol+(-1.5)*8.314*298.15*10-3

kJ/mol=-3169.46kJ/mol34熱效應(yīng)示例例：已知下列反應(yīng)：C6H6(l)+7.5O2(g)熱效應(yīng)的測量彈式量熱計(jì)35熱效應(yīng)的測量彈式量熱計(jì)35化學(xué)計(jì)量數(shù)一般用化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程表示化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒關(guān)系.B稱為B的化學(xué)計(jì)量數(shù)。符號規(guī)定：反應(yīng)物：

B為負(fù)；產(chǎn)物：B為正。若化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式為:36化學(xué)計(jì)量數(shù)一般用化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程表示化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒關(guān)系.反應(yīng)進(jìn)度reactionprogress反應(yīng)進(jìn)度ξ

的定義：反應(yīng)進(jìn)度的單位是摩爾（mol），它與化學(xué)計(jì)量數(shù)的選配有關(guān)。nB

為物質(zhì)B的物質(zhì)的量，dnB表示微小的變化量?；蚨x思考：反應(yīng)進(jìn)度與化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫有關(guān)嗎？答：有關(guān)。如對于反應(yīng)：0

=–N2

–3H2+2NH3

，當(dāng)有1molNH3生成時(shí)，反應(yīng)進(jìn)度為0.5mol。若將反應(yīng)寫成則反應(yīng)進(jìn)度為1mol。37反應(yīng)進(jìn)度reactionprogress反應(yīng)進(jìn)度ξ的定義3.赫斯（Hess）定律化學(xué)反應(yīng)的恒壓或恒容質(zhì)熱效應(yīng)只與物質(zhì)的始態(tài)或終態(tài)有關(guān)而與變化的途徑無關(guān)。(總反應(yīng)的熱效應(yīng)等于各分步反應(yīng)的熱效應(yīng)之和)始態(tài)

C(石墨)+O2(g)終態(tài)

CO2(g)中間態(tài)

CO(g)+?O2(g)即熱化學(xué)方程式可像代數(shù)式那樣進(jìn)行加減運(yùn)算。ΔrHmθ是什么意義呢，后面馬上介紹383.赫斯（Hess）定律化學(xué)反應(yīng)的恒壓或恒容質(zhì)熱效應(yīng)只與赫斯定律示例例已知反應(yīng)和的反應(yīng)焓，計(jì)算的反應(yīng)焓，解：式(1)式(2)式(3)39赫斯定律示例例已知反應(yīng)和的反應(yīng)焓，計(jì)算的反應(yīng)焓，解：式(1)4.反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變ΔrHmθ熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)壓力p下表現(xiàn)出理想氣體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)溶液中溶質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:標(biāo)準(zhǔn)壓力p

下，質(zhì)量摩爾濃度為m

(1.0mol.kg-1),采用近似c=1.0mol.dm-3)液體或固體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:標(biāo)準(zhǔn)壓力p

下的純液體或純固體。請注意：壓力必為標(biāo)準(zhǔn)壓力，溫度不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定的條件404.反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變ΔrHmθ熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：氣體物質(zhì)的標(biāo)Δr

HmθΔr

Hmθreaction反應(yīng)進(jìn)度ξ=1mol熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)請注意：溫度不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定的條件，但許多重要數(shù)據(jù)是298.15K獲得的，此時(shí)的焓變記為：

ΔrHmθ（298.15K）ΔrHmθ:指在標(biāo)態(tài)下，發(fā)生了反應(yīng)進(jìn)度為1mol的化學(xué)反應(yīng)的焓變稱之為該化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。注意：ΔrHmθ與反應(yīng)式寫法有關(guān)41ΔrHmθΔrHmθreaction反應(yīng)進(jìn)度ξ=1molΔr

Hmθ的計(jì)算方法蓋斯定律知：若化學(xué)反應(yīng)可以加和，則其反應(yīng)熱也可以加和。引出ΔfHmθPlsturntoPage18,example1.8,求Cu(s)+1/2O2=CuO(s)的ΔrHmθ(298.15K)42ΔrHmθ的計(jì)算方法蓋斯定律知：若化學(xué)反應(yīng)可以加和，則其反5.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓ΔfHmθ標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí),由參考態(tài)單質(zhì)生成1mol某物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。ΔfHmθform生成1mol物質(zhì)熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)參考態(tài)單質(zhì)通常指標(biāo)準(zhǔn)壓力和該溫度下最穩(wěn)定的單質(zhì)。如C：石墨(s)；Hg：Hg(l)等。但P為白磷(s)，即P（s，白）,Br2(l)。顯然，參考態(tài)單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為0。435.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓ΔfHmθ標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí),由參考態(tài)單質(zhì)生成1ΔfHmθ298.15K時(shí)的數(shù)據(jù)可以從手冊及教材的附錄中查到。思考：以下哪些反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱不是生成焓(反應(yīng)物和生成物都是標(biāo)準(zhǔn)態(tài))?(1)(2)(3)答：（2）不是請問：O2(g)的生成焓是多少？C（石墨）的生成焓是多少？C（金剛石）的生成焓是多少？44ΔfHmθ298.15K時(shí)的數(shù)據(jù)可以從手冊及教材的附錄中查由ΔfHmθ計(jì)算ΔrHmθ示例例：已知恒壓反應(yīng)(298.15K)：CaO(s)+H2O(l)>Ca(OH)2(s)應(yīng)用蓋斯定律及ΔfHmθ(298.15K),求此反應(yīng)的焓變ΔrHmθ。

解：

首先設(shè)計(jì)此化學(xué)反應(yīng)的熱力學(xué)循環(huán)過程：45由ΔfHmθ計(jì)算ΔrHmθ示例例：已知恒壓反應(yīng)(29由ΔfHmθ計(jì)算ΔrHmθ示例可見反應(yīng)可以經(jīng)過二個(gè)不同的歷程從始態(tài)終態(tài)（綠色和藍(lán)色）所以有：ΔrH1θ+ΔrH2θ+ΔrH298.15θ=ΔrH3θ思考ΔrH1θ，ΔrH2θ，ΔrH3θ與生成焓的關(guān)系?46由ΔfHmθ計(jì)算ΔrHmθ示例可見反應(yīng)可以經(jīng)過二個(gè)不同的由ΔfHmθ計(jì)算ΔrHmθ示例由標(biāo)準(zhǔn)生成焓的定義可知：ΔrH1θ=ΔfHmθ(CaO,s)、ΔrH2θ=ΔfHmθ(H2O,l)ΔrH3θ=ΔfHmθ(Ca(OH)2,s)所以ΔrH298.15θ=ΔrH3θ-（ΔrH1θ+ΔrH2θ）=ΔfHmθ(Ca(OH)2,s)-ΔfHmθ(CaO,s)+ΔfHmθ(H2O,l)=-65.21kJ/mol結(jié)論：任意反應(yīng)aA+bB=gG+dDΔrHmθ(298.15K)=(gΔfHmθG+dΔfHmθD)-(aΔfHmθA+bΔfHmθB)=ΣB

ΔfHmθ

產(chǎn)物-ΣB

ΔfHmθ

反應(yīng)物=ΣB

ΔfHmθ47由ΔfHmθ計(jì)算ΔrHmθ示例由標(biāo)準(zhǔn)生成焓的定義可知：結(jié)標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變計(jì)算示例解：從手冊查得298.15K時(shí)Fe2O3和Al2O3的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別為–824.2和–1675.7kJ·mol-1。例

試計(jì)算鋁熱劑點(diǎn)火反應(yīng)的反應(yīng)計(jì)量式為：48標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變計(jì)算示例解：從手冊查得298.15K時(shí)Fe2注意事項(xiàng)物質(zhì)的聚集狀態(tài)，查表時(shí)仔細(xì)應(yīng)用物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓時(shí)需要注意公式中化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)方程式相符數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)的選配有關(guān)；溫度的影響思考：正反應(yīng)與逆反應(yīng)的反應(yīng)熱的數(shù)值相等，符號相反。對嗎？答：對。這也是熱化學(xué)定律的重要內(nèi)容。49注意事項(xiàng)物質(zhì)的聚集狀態(tài)，查表時(shí)仔細(xì)應(yīng)用物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓例

設(shè)反應(yīng)物和生成物均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，計(jì)算1mol乙炔完全燃燒放出的能量。解：從手冊查得298.15K時(shí)，各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓如下。226.80-393.5-285.9ΔfHmθ(298.15K)例,注意格式50例設(shè)反應(yīng)物和生成物均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，計(jì)算1mol乙炔完全燃Briefsummary因?yàn)镼是過程量不易測量等T,等PW非=0限定條件

△U=Q+W廣度性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)能量形式（絕對值無）單位：kJ/molH=U+pVQp=H2-H1=△H熱效應(yīng)赫斯定律

ΔfHmθ(298.15K)△U(Qv)51Briefsummary因?yàn)镼是過程量不易測量等T,復(fù)習(xí)思考題1、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變答：標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓：在標(biāo)態(tài)下，由指定的（最穩(wěn)定的）單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)時(shí)的焓變，用ΔfHmθ表示;反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變：在標(biāo)態(tài)下，反應(yīng)過程的摩爾焓變，用ΔrHmθ表示.答：描述系統(tǒng)狀態(tài)的性質(zhì)或物理量叫做狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)取決于系統(tǒng)的狀態(tài)本身，而與變化的具體途徑?jīng)]有關(guān)系.即狀態(tài)一定，值一定；殊途同歸，值變相等；周而復(fù)始，值變?yōu)?.只有H為狀態(tài)函數(shù)，而q,w不是狀態(tài)函數(shù)，因?yàn)樗鼈兣c途徑有關(guān)，可以稱之為途徑函數(shù).2、什么叫做狀態(tài)函數(shù)？q,w,H是否為狀態(tài)函數(shù)？WHY？52復(fù)習(xí)思考題1、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變答：標(biāo)準(zhǔn)摩爾復(fù)習(xí)思考題3、如何利用精確測定的qv來求qp和ΔH？4、化學(xué)熱力學(xué)中的“標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)”指的是什么？對于單質(zhì)，化合物所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓有何區(qū)別？答：熱力學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指系統(tǒng)在P=1Pθ、c=cθ條件下的狀態(tài)，對于溫度沒有限制，在任意溫度下都有標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。答：利用Qp=ΔH，Qv=ΔU，Qp-Qv=ΔnRT53復(fù)習(xí)思考題3、如何利用精確測定的qv來求qp和ΔH？4、化學(xué)作業(yè)P248，10，12，15，1854作業(yè)P2454本章小結(jié)掌握若干熱力學(xué)基本概念（如狀態(tài)函數(shù)、熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、反應(yīng)進(jìn)度、焓等）和定容熱效應(yīng)Qv的測定等;理解熱化學(xué)定律(1stlaw)及其應(yīng)用；掌握反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的近似計(jì)算；55本章小結(jié)掌握若干熱力學(xué)基本概念（如狀態(tài)函數(shù)、熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)、反1.《無機(jī)化學(xué)》

課程的性質(zhì)

化學(xué)的研究對象——在原子、分子水平上，研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性能，物質(zhì)的化學(xué)變化規(guī)律及變化中的能量關(guān)系。無機(jī)化學(xué)課程的性質(zhì)——基礎(chǔ)課程，對化學(xué)作一整體的闡述和討論。課程特點(diǎn)：

1）簡明、概括地反映化學(xué)學(xué)科的一般原理、基本規(guī)律和研究方法2）用化學(xué)的觀點(diǎn)分析、認(rèn)識工程技術(shù)中的化學(xué)問題，起化學(xué)與工程技術(shù)間的橋梁作用。

緒論561.《無機(jī)化學(xué)》課程的性質(zhì)緒論12．《無機(jī)化學(xué)》課程的任務(wù)1）了解近代化學(xué)的基本理論，掌握必要的化學(xué)基本知識和基本技能。2）了解化學(xué)在工程技術(shù)上的應(yīng)用，能運(yùn)用化學(xué)的觀點(diǎn)來理解相關(guān)學(xué)科中涉及化學(xué)的有關(guān)問題。3）學(xué)會正確的學(xué)習(xí)方法和研究問題的方法。572．《無機(jī)化學(xué)》課程的任務(wù)1）了解近代化學(xué)的基本理論，掌握必3．《無機(jī)化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容1）化學(xué)變化宏觀規(guī)律化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（化學(xué)反應(yīng)速率）、化學(xué)平衡、氧化還原（電化學(xué)）及其應(yīng)用2）物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)理論原子結(jié)構(gòu)與周期系、化學(xué)鍵與分子、結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)3）元素部分（簡）4）化學(xué)與環(huán)境*583．《無機(jī)化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容1）化學(xué)變化宏觀規(guī)律34．《無機(jī)化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)方法(1)學(xué)習(xí)過程中要把握每一章節(jié)的重點(diǎn)：在學(xué)習(xí)每一章時(shí)要明確了解這一章的主要內(nèi)容是什么？要解決什么問題？(2)無機(jī)化學(xué)中有一些簡單的公式：要注意數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程，這樣在記不住的時(shí)候可以推出來；(3)注意章節(jié)間的聯(lián)系：把新學(xué)到的知識與前面的知識相聯(lián)系，在每次聽課前應(yīng)復(fù)習(xí)前面課程的相關(guān)內(nèi)容，通過前后聯(lián)系，反復(fù)思考才能融會貫通；(4)重視習(xí)題：習(xí)題是培養(yǎng)思考問題和獨(dú)立解決問題能力的重要環(huán)節(jié)，可以加深對課程內(nèi)容的理解；(5)課前要自學(xué)，課中要記筆記：記筆記可以使自己的注意力更加集中，鍛煉手腦并用，使思維處于活躍狀態(tài)。(6)做實(shí)驗(yàn)（單獨(dú)一門課程）：通過實(shí)驗(yàn)加深對所學(xué)知識的理解和認(rèn)識，培養(yǎng)動(dòng)手能力及分析和解決問題的能力，掌握一些基本操作。同時(shí)要做實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。594．《無機(jī)化學(xué)》課程的學(xué)習(xí)方法(1)學(xué)習(xí)過程中要把握每一章節(jié)5．參考書[1]浙江大學(xué)大學(xué)化學(xué)教研組．普通化學(xué)．第5版．北京：高等教育出版社，2002[2]重慶大學(xué)大學(xué)化學(xué)教研室．大學(xué)化學(xué)．第2版．重慶：重慶大學(xué)出版社，2004[3]天津大學(xué)無機(jī)化學(xué)教研室．無機(jī)化學(xué)（上冊）．第2版．北京：高等教育出版社，1992

605．參考書56．課程考核主要分為：[1]考試成績：60%；[2]考勤：10%，曠課二次不能參加考試，遲到二次算一次曠課；[3]平時(shí)作業(yè)成績：10%，三次不交作業(yè)，不能參加考試[4]實(shí)驗(yàn)成績：20%，如無實(shí)驗(yàn)成績，則無成績616．課程考核主要分為：6Chapter1化學(xué)中的能量關(guān)系（熱力學(xué)基礎(chǔ)）ChemicalThermodynamics第1章62Chapter1化學(xué)中的能量關(guān)系（熱力學(xué)基礎(chǔ)）第1章7（1）了解化學(xué)熱力學(xué)的基本概念和術(shù)語（2）掌握熱力學(xué)第一定律及相關(guān)計(jì)算（3）理解反應(yīng)熱與反應(yīng)焓變，并能熟練應(yīng)用蓋斯定律本章學(xué)習(xí)要求：63（1）了解化學(xué)熱力學(xué)的基本概念和術(shù)語本章學(xué)習(xí)要求：8化學(xué)熱力學(xué)ChemicalThermodynamics熱力學(xué):研究自然界各種形式能量之間相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律，以及能量轉(zhuǎn)化對物質(zhì)的影響的科學(xué)。把熱力學(xué)用來研究化學(xué)現(xiàn)象以及與化學(xué)有關(guān)的物理現(xiàn)象的科學(xué)就叫化學(xué)熱力學(xué)。64化學(xué)熱力學(xué)ChemicalThermodynamics熱力化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效應(yīng)）反應(yīng)限度（化學(xué)平衡）反應(yīng)速率反應(yīng)機(jī)理化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的可能性反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性ChemicalReaction65化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效應(yīng)）反應(yīng)限度（化學(xué)平衡）反應(yīng)速率反應(yīng)機(jī)理化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)的可能性反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性ChemicalReaction66化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生（反應(yīng)方向）能量轉(zhuǎn)換（熱效①熱化學(xué)：化學(xué)和物理變化中的能量轉(zhuǎn)換問題。以熱力學(xué)第一定律為基礎(chǔ)。(thefirstlawofthermodynamics)②化學(xué)和物理變化進(jìn)行的方向和限度。以以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)。(thesecondlawofthermodynamics))研究內(nèi)容包括兩個(gè)方面67①熱化學(xué)：化學(xué)和物理變化中的能量轉(zhuǎn)換問題。以熱力學(xué)第一定律為Fe2O3+3CO=2Fe+CO2問題：出口氣體中還有22％～28％CO。以前認(rèn)為是CO與鐵礦石接觸時(shí)間不夠。解決辦法：加高爐身。結(jié)果：出口氣體中CO含量并未明顯減少。熱力學(xué)計(jì)算表明，此反應(yīng)不能進(jìn)行到底，不可能再降低CO的含量。(可逆反應(yīng)平衡)例:高爐煉鐵68Fe2O3+3CO=2Fe+CO2例:高爐煉鐵131.1基本概念體系：作為研究對象的那一部分物質(zhì)和空間。環(huán)境：體系之外，與體系密切聯(lián)系的其它物質(zhì)和空間。開放體系Open~

有物質(zhì)和有能量交換封閉體系Closed~

無物質(zhì)和有能量交換1.體系與環(huán)境systemandenvironment圖1.1體系的分類[觀看動(dòng)畫]孤立體系Isolated

無物質(zhì)和無能量交換691.1基本概念體系：作為研究對象的那一部分物質(zhì)和空間。開2.體系的性質(zhì)質(zhì)量、體積、溫度、壓力、密度等體系的一切宏觀性質(zhì)叫做體系的熱力學(xué)性質(zhì)，簡稱體系的性質(zhì)。按特征分為二類：強(qiáng)度性質(zhì)(intensiveproperty):取決于體系的自身的性質(zhì)，與物質(zhì)的量無關(guān)，如T，P，密度，粘度等，不具有加和性。廣度性質(zhì)(extensiveproperty)：具有加合（和）性，與物質(zhì)的量成正比，如m,V,E能量是具有廣度性質(zhì)的量，比如5kg與20kg的炸藥能量不一樣。思考：能量？702.體系的性質(zhì)質(zhì)量、體積、溫度、壓力、密度等體系3.狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)stateandstatefunction狀態(tài)函數(shù)用于表示體系性質(zhì)的物理量X稱狀態(tài)函數(shù)，如氣體的壓力p、體積V、溫度T等。狀態(tài)就是體系一切性質(zhì)的總和。如體系的宏觀性質(zhì)都處于定值，則體系為平衡態(tài)。狀態(tài)變化時(shí)，體系的宏觀性質(zhì)也必然發(fā)生部分或全部變化。713.狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)stateandstatefunc狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)與狀態(tài)一一對應(yīng);狀態(tài)函數(shù)之間是相互關(guān)聯(lián)的，如pV=nRT;當(dāng)體系的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，狀態(tài)函數(shù)的變化量只與體系的始、末態(tài)有關(guān)，而與變化的實(shí)際途徑無關(guān)。圖1.2狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)以下例子說明：當(dāng)體系由始態(tài)變到終態(tài)時(shí)，體系的狀態(tài)函數(shù)壓力p和體積V的變化量與途徑無關(guān)。外壓從3po變?yōu)閜°V

T3po72狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)與狀態(tài)一一對應(yīng);圖1.2狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)以下例狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：狀態(tài)函數(shù)可分為兩類(因?yàn)轶w系性質(zhì)分為二類):廣度性質(zhì)：其量值具有加和性，如體積、質(zhì)量等。強(qiáng)度性質(zhì)：其量值不具有加和性，如溫度、壓力等。思考：力和面積是什么性質(zhì)的物理量？它們的商即壓強(qiáng)(熱力學(xué)中稱為壓力)是強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。由此可以得出什么結(jié)論？推論：摩爾體積(體積除以物質(zhì)的量)是什么性質(zhì)的物理量？答：力和面積都是廣度性質(zhì)的物理量。結(jié)論是兩個(gè)廣度性質(zhì)的物理量的商是一個(gè)強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。強(qiáng)度性質(zhì)（類似于質(zhì)量/體積=密度）73狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：狀態(tài)函數(shù)可分為兩類(因?yàn)轶w系性質(zhì)分為二類4.過程與途徑process&road體系狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程；可逆過程體系經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)Ⅰ變到狀態(tài)Ⅱ之后，如果通過逆過程能使體系和環(huán)境都完全復(fù)原，這樣的過程稱為可逆過程。它是在一系列無限接近平衡條件下進(jìn)行的過程。可逆過程是理想化過程，無限接近熱力學(xué)平衡態(tài)

實(shí)現(xiàn)一個(gè)過程的具體步驟稱途徑。思考：過程與途徑的區(qū)別。設(shè)想如果你要把20°C的水燒開，要完成“水燒開”這個(gè)過程，你可以有多種具體的“途徑”：如可以在水壺中常壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒開再降至常壓。（此時(shí)吸收的熱q是一個(gè)過程量，請問此時(shí)的q是不是狀態(tài)函數(shù)？）744.過程與途徑process&road體系狀態(tài)發(fā)生任1.2熱化學(xué)與焓thermo-chemistryandenthalpy熱力學(xué)第一定律thefirstlawofthermodynamics封閉體系，不做非體積功時(shí)，若體系從環(huán)境吸收熱Q，且環(huán)境對體系做功w，根據(jù)能量守恒,則體系熱力學(xué)能的增加ΔU(U2–U1)為：ΔU

=Q+w熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒定律在熱力學(xué)中的的應(yīng)用。其中，熱力學(xué)能也稱為內(nèi)能。751.2熱化學(xué)與焓thermo-chemistryande1.熱力學(xué)能thermodynamicenergy

(內(nèi)能internalenergy)體系內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能量的總和。內(nèi)部運(yùn)動(dòng)包括分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)以及電子運(yùn)動(dòng)和核運(yùn)動(dòng)。思考：同樣的物質(zhì)，在相同的溫度和壓力下，前者放在10000m高空，以400m/s飛行的飛機(jī)上，后者靜止在地面上。兩者的內(nèi)能相同嗎？答：相同。內(nèi)能的特征：廣度性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)無絕對數(shù)值(無法測定)單位：kJ/mol由于分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的相互作用十分復(fù)雜，因此目前尚無法測定內(nèi)能的絕對數(shù)值。761.熱力學(xué)能thermodynamicenergy(內(nèi)能2.功與體積功work在物理或化學(xué)變化的過程中，體系與環(huán)境除熱以外的方式交換的能量都稱為功。功的符號規(guī)定：（注意功符號的規(guī)定尚不統(tǒng)一）體系對環(huán)境做功為負(fù),w<0環(huán)境對體系作功為正,w>0由于體系體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體積功w體。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功w′。w=w體+

w′772.功與體積功work在物理或化學(xué)變化的過程中，體系與環(huán)境功與體積功work功的特征：過程量，不是狀態(tài)函數(shù)有絕對數(shù)值單位：kJ/mol思考：1mol理想氣體，密閉在1)氣球中，2)鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高20oC時(shí)，是否做了體積功？答:1)做體積功，2)未做體積功。78功與體積功work功的特征：思考：1mol理想氣體，密閉在1體積功w體的計(jì)算等外壓過程中，體積功w體=-p

外(V2–V1)=-p外ΔV

pl

p外=F/A，l=ΔV/A2，因此，體積功w體=F·

l

=(p外·

A)·(-ΔV/A)

=-p外ΔV圖1.4體積功示意圖P外=F/A79體積功w體的計(jì)算等外壓過程中，體積功plp外=F/理想氣體的體積功理想氣體的定義：氣體分子不占有體積，氣體分子之間的作用力為0的氣態(tài)體系被稱為理想氣體。理想氣體的狀態(tài)方程：例1mol理想氣體從始態(tài)100kPa,22.4dm3經(jīng)等溫恒外壓p2=50kPa膨脹到平衡，求體系所做的功。解：終態(tài)平衡時(shí)的體積為：負(fù)值表示體系對外做功（沒有得到功）。80理想氣體的體積功理想氣體的定義：氣體分子不占有體積，氣體分子可逆過程體積功*揀去沙子設(shè)砝碼對體系施加了p2的壓力，砝碼和砂子施加了p1的壓力，當(dāng)將砂子一粒一粒地揀去，體系沿下圖的折線從始態(tài)變到終態(tài)。piΔViPi+1揀去一粒砂子，體系的壓力從pi+1變?yōu)閜i，同時(shí)體系的體積變化為ΔVi，這一微小過程中體系做功：

piΔVi，整個(gè)過程中做功：當(dāng)砂子足夠小時(shí)，pi可以用體系的壓力來代替。pi=nRT/Vi,并可以用積分代替加和：(p1,V1)(p2,V2)圖1.5可逆過程的體積功81可逆過程體積功*揀去沙子設(shè)砝碼對體系施加了p2的壓力，砝碼和3.熱Qheat在物理或化學(xué)變化的過程中，體系與環(huán)境存在溫度差而交換的能量稱為熱。熱的符號規(guī)定：

Q>0,體系吸熱為正 Q<0,體系放熱為負(fù)（環(huán)境Q正好相反）

熱Q不是狀態(tài)函數(shù)，與過程有關(guān)，不能說體系有多少熱，只能說明在這一過程中吸收或放出多少熱（量）熱的特征：過程量，不是狀態(tài)函數(shù)有絕對數(shù)值（不同途徑可能有不同的值）單位：kJ/mol??因此就想能不能將熱的計(jì)算（限定過程條件）與狀態(tài)函數(shù)之間的變化量相關(guān)聯(lián)823.熱Qheat在物理或化學(xué)變化的過程中，體系與環(huán)境存1.2.2焓與反應(yīng)熱（熱效應(yīng)）1.焓（條件：等溫、等壓、W非=0的封閉體系）∵由熱力學(xué)第一定律：△U=Qp+W=Q-p△V

Q=(U2-U1)+p(V2–

V1)等壓p2=p1

=(U2+p

2V2)–(U1+p1V1)令

H

=

U+p

V則Qp

=H2–

H1=ΔHH稱為焓，是一個(gè)重要的熱力學(xué)函數(shù)。等壓過程加下標(biāo)p831.2.2焓與反應(yīng)熱（熱效應(yīng)）1.焓（條件：等溫、等壓公式Qp

=ΔH=H2-H1的意義：1）等壓熱效應(yīng)即為焓的增量，故QP也只決定于始終態(tài)，而與途徑無關(guān)。2）可以通過ΔH的計(jì)算求出的QP值。思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能否知道它的絕對數(shù)值？答：是狀態(tài)函數(shù)，因?yàn)閁是，pV（nRT）也是，但不能知道它的絕對數(shù)值。焓84公式Qp=ΔH=H2-H1的意義：思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？焓的性質(zhì)其特征主要有：復(fù)合狀態(tài)函數(shù),能量量綱,由H=U+PV即可知,狀態(tài)一定,值定物理意義不太直觀，僅當(dāng)封閉體系,等T,等P,W非=0時(shí),在此特定條件下,qp

=ΔH=H2-H1,吸熱H增,放熱H減具有廣度性質(zhì),與物質(zhì)的量有關(guān),加和性H與聚集態(tài)有關(guān):H(g)>H(l)>H(s)H與溫度有關(guān):H(高溫)>H(低溫),低溫到高溫要吸熱85焓的性質(zhì)其特征主要有：30焓的性質(zhì)

對于化學(xué)反應(yīng),等壓過程的熱qp等于體系的焓變ΔH即qp=ΔH=H生成物-H反應(yīng)物H生成物>H反應(yīng)物,ΔH>0,體系吸收熱量,焓增加,為吸熱反應(yīng)H生成物<H反應(yīng)物,ΔH<0,體系放出熱量,焓減少,為放熱反應(yīng)當(dāng)過程反向進(jìn)行時(shí),ΔH要改變符號 ΔH(正)=H2－H1 ΔH(逆)=H1－H2=－ΔH(正)86焓的性質(zhì)312.反應(yīng)熱（熱效應(yīng)）Qv與Qp已知 等壓時(shí)：

Qp=ΔH(即恒壓反應(yīng)過程中，體系吸收的熱量全部用來改變體系的熱焓)

；那等容時(shí)的熱效應(yīng)呢?由熱力學(xué)第一定律可知:

ΔU=Q

–

W=Q-pΔV(如等容則V2=V1,ΔV=0)所以:

Qv=ΔU(即恒容反應(yīng)過程中，體系吸收的熱量全部用來改變體系的熱力學(xué)能)體系在等溫等壓或等溫等容過程中,不做非體積功時(shí)所吸收或放出的熱(熱量)叫做此過程的熱效應(yīng).872.反應(yīng)熱（熱效應(yīng)）Qv與Qp已知 等壓時(shí)：由熱力學(xué)第一定熱效應(yīng)Qv與Qp對于有凝聚相參與的理想氣體反應(yīng)，由于凝聚相相對氣相來說，體積可以忽略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質(zhì)的量。思考：若反應(yīng)C(石墨)+O2(g)→CO2(g)

的Qp,m為–393.5kJ·mol–1，則該反應(yīng)的QV,m為多少？答：該反應(yīng)的Δn(g)=0，QV

=Qp小結(jié) 對于沒有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)或Δn(g)=0的反應(yīng)，QV=Qp 對于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，且Δn(g)0的反應(yīng)，QVQpQp–

QV

=n2(g)RT–n1(g)RT=Δn(g)RT對于理想氣體反應(yīng)，有：由H=U+pV可以推出Qp=Qv+pΔV88熱效應(yīng)Qv與Qp對于有凝聚相參與的理想氣體反應(yīng)，由于凝聚相相熱效應(yīng)示例例：已知下列反應(yīng)：C6H6(l)+7.5O2(g)→6CO2(g)+3H2O(l)在298.15K,101325Pa時(shí)，ΔU=-3165.74kJ/mol,試求反應(yīng)的Qp.解：由于反應(yīng)是在等溫T、等壓P下進(jìn)行Δn=（6-7.5）=-1.5Qp=ΔU+Δn·RT=-3165.74kJ/mol+(-1.5)*8.314*298.15*10-3

kJ/mol=-3169.46kJ/mol89熱效應(yīng)示例例：已知下列反應(yīng)：C6H6(l)+7.5O2(g)熱效應(yīng)的測量彈式量熱計(jì)90熱效應(yīng)的測量彈式量熱計(jì)35化學(xué)計(jì)量數(shù)一般用化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程表示化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒關(guān)系.B稱為B的化學(xué)計(jì)量數(shù)。符號規(guī)定：反應(yīng)物：

B為負(fù)；產(chǎn)物：B為正。若化學(xué)反應(yīng)計(jì)量式為:91化學(xué)計(jì)量數(shù)一般用化學(xué)反應(yīng)計(jì)量方程表示化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒關(guān)系.反應(yīng)進(jìn)度reactionprogress反應(yīng)進(jìn)度ξ

的定義：反應(yīng)進(jìn)度的單位是摩爾（mol），它與化學(xué)計(jì)量數(shù)的選配有關(guān)。nB

為物質(zhì)B的物質(zhì)的量，dnB表示微小的變化量?；蚨x思考：反應(yīng)進(jìn)度與化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫有關(guān)嗎？答：有關(guān)。如對于反應(yīng)：0

=–N2

–3H2+2NH3

，當(dāng)有1molNH3生成時(shí)，反應(yīng)進(jìn)度為0.5mol。若將反應(yīng)寫成則反應(yīng)進(jìn)度為1mol。92反應(yīng)進(jìn)度reactionprogress反應(yīng)進(jìn)度ξ的定義3.赫斯（Hess）定律化學(xué)反應(yīng)的恒壓或恒容質(zhì)熱效應(yīng)只與物質(zhì)的始態(tài)或終態(tài)有關(guān)而與變化的途徑無關(guān)。(總反應(yīng)的熱效應(yīng)等于各分步反應(yīng)的熱效應(yīng)之和)始態(tài)

C(石墨)+O2(g)終態(tài)

CO2(g)中間態(tài)

CO(g)+?O2(g)即熱化學(xué)方程式可像代數(shù)式那樣進(jìn)行加減運(yùn)算。ΔrHmθ是什么意義呢，后面馬上介紹933.赫斯（Hess）定律化學(xué)反應(yīng)的恒壓或恒容質(zhì)熱效應(yīng)只與赫斯定律示例例已知反應(yīng)和的反應(yīng)焓，計(jì)算的反應(yīng)焓，解：式(1)式(2)式(3)94赫斯定律示例例已知反應(yīng)和的反應(yīng)焓，計(jì)算的反應(yīng)焓，解：式(1)4.反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變ΔrHmθ熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：標(biāo)準(zhǔn)壓力p下表現(xiàn)出理想氣體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)溶液中溶質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:標(biāo)準(zhǔn)壓力p

下，質(zhì)量摩爾濃度為m

(1.0mol.kg-1),采用近似c=1.0mol.dm-3)液體或固體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:標(biāo)準(zhǔn)壓力p

下的純液體或純固體。請注意：壓力必為標(biāo)準(zhǔn)壓力，溫度不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定的條件954.反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變ΔrHmθ熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：氣體物質(zhì)的標(biāo)Δr

HmθΔr

Hmθreaction反應(yīng)進(jìn)度ξ=1mol熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)請注意：溫度不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定的條件，但許多重要數(shù)據(jù)是298.15K獲得的，此時(shí)的焓變記為：

ΔrHmθ（298.15K）ΔrHmθ:指在標(biāo)態(tài)下，發(fā)生了反應(yīng)進(jìn)度為1mol的化學(xué)反應(yīng)的焓變稱之為該化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。注意：ΔrHmθ與反應(yīng)式寫法有關(guān)96ΔrHmθΔrHmθreaction反應(yīng)進(jìn)度ξ=1molΔr

Hmθ的計(jì)算方法蓋斯定律知：若化學(xué)反應(yīng)可以加和，則其反應(yīng)熱也可以加和。引出ΔfHmθPlsturntoPage18,example1.8,求Cu(s)+1/2O2=CuO(s)的ΔrHmθ(298.15K)97ΔrHmθ的計(jì)算方法蓋斯定律知：若化學(xué)反應(yīng)可以加和，則其反5.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓ΔfHmθ標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí),由參考態(tài)單質(zhì)生成1mol某物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。ΔfHmθform生成1mol物質(zhì)熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)參考態(tài)單質(zhì)通常指標(biāo)準(zhǔn)壓力和該溫度下最穩(wěn)定的單質(zhì)。如C：石墨(s)；Hg：Hg(l)等。但P為白磷(s)，即P（s，白）,Br2(l)。顯然，參考態(tài)單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為0。985.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓ΔfHmθ標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí),由參考態(tài)單質(zhì)生成1ΔfHmθ298.15K時(shí)的數(shù)據(jù)可以從手冊及教材的附錄中查到。思考：以下哪些反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱不是生成焓(反應(yīng)物和生成物都是標(biāo)準(zhǔn)態(tài))?(1)(2)(3)答：（2）不是請問：O2(g)的生成焓是多少？C（石墨）的生成焓是多少？C（金剛石）的生成焓是多少？99ΔfHmθ298.15K時(shí)的數(shù)據(jù)可以從手冊及教材的附錄中查由ΔfHmθ計(jì)算ΔrHmθ示例例：已知恒壓反應(yīng)(298.15K)：CaO(s)