某大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第一章化學(xué)中的計(jì)量和質(zhì)量關(guān)系教學(xué)課件

天津大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第一章化學(xué)中的計(jì)量和質(zhì)量關(guān)系幻燈片本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！天津大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第一章化學(xué)中的計(jì)量和質(zhì)量關(guān)系幻燈片本1-2-2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)【讀音[nju:]】

化學(xué)反應(yīng)cC+dD=yY+zZ移項(xiàng)0=-cC-dD+yY+zZ

令-c=νC、-d=νD、y=νY、z=νZ

規(guī)定，反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為負(fù)，產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為正。

1-2-2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)【讀音[nj1-2-2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)因此，對(duì)任一化學(xué)反應(yīng)cC+dD=yY+zZ可得：0＝∑BB

ν

B可簡(jiǎn)化寫(xiě)出化學(xué)計(jì)量式的通式：0=νCC+νDD+νYY+νZZ

B——包含在反應(yīng)中的分子、原子或離子νB——(物質(zhì))B的化學(xué)計(jì)量數(shù)【讀音[nju:]】1-2-2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)因此，對(duì)任例N2+3H2=2NH30=－

N2－

3H2+2NH3=ν(N2)N2+ν(H2)H2+ν(NH3)NH3N2、H2、NH3的化學(xué)計(jì)量數(shù)ν(N2)=－1、ν(H2)=－3、ν(NH3)=2表明反應(yīng)中每消耗1molN2和3molH2

生成2molNH3例N2+3H2=2NH30=－N2－3H反應(yīng)進(jìn)度0＝∑

BB

ν

B對(duì)于化學(xué)計(jì)量方程式dξ=dnB/νB

nB——B的物質(zhì)的量ξ的單位為mol，【讀音[ksai]】

νB——為B的化學(xué)計(jì)量數(shù)改寫(xiě)為dnB=νB

dξ開(kāi)始時(shí)ξ0=0,、nB=０

反應(yīng)進(jìn)度為ξ時(shí)：nB=νBξ

反應(yīng)進(jìn)度0＝∑BBνB對(duì)于化學(xué)計(jì)量方程式nB——B反應(yīng)進(jìn)度nB=νBξ即任一化學(xué)反應(yīng)各反應(yīng)物及產(chǎn)物的改變量(nB)均與反應(yīng)進(jìn)度(ξ)及各自的計(jì)量系數(shù)(νB)有關(guān)。反應(yīng)進(jìn)度nB=νBξ即任一化學(xué)反應(yīng)各反應(yīng)物及產(chǎn)物的改變量例反應(yīng)：N2+3H2=2NH3N2、H2、NH3的化學(xué)計(jì)量數(shù)

ν(N2)=－1、ν(H2)=－3、ν(NH3)=2根據(jù)ξ＝nB/νB

可確定反應(yīng)進(jìn)度。n(N2)/moln(H2)/moln(NH3)/molξ/mol0000

-1/2

-3/21

1/2-1-321-2-642例反應(yīng)：N2+3H2=2NH3N2、H2、NH3的n(N2)/moln(H2)/moln(NH3)/molξ/mol0000

-1/2

-3/21

1/2-1-321-2-642對(duì)同一化學(xué)反應(yīng)方程式，反應(yīng)進(jìn)度(ξ)的值與選用反應(yīng)式中何種物質(zhì)的量的變化進(jìn)行計(jì)算無(wú)關(guān)。例反應(yīng)：N2+3H2=2NH3n(N2)/moln(H2)/moln(NH3)/mo注意:同一化學(xué)反應(yīng)如果化學(xué)反應(yīng)方程式的寫(xiě)法不同（亦即νB不同），相同反應(yīng)進(jìn)度時(shí)對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的量的變化會(huì)有區(qū)別。例如：當(dāng)ξ=1mol時(shí)反應(yīng)方程式

N2+H2=NH3N2+3H2=2NH3n(N2)/mol

-1/2-1n(H2)/mol

-3/2-3n(NH3)/mol

121232注意:例如：當(dāng)ξ=1mol時(shí)反應(yīng)方程式N2+第二節(jié)結(jié)束

第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系無(wú)機(jī)化學(xué)多媒體電子教案

第二節(jié)結(jié)束第一章化學(xué)反應(yīng)中的無(wú)機(jī)化學(xué)多媒體電子教案第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系第一章化學(xué)反應(yīng)中的第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物分子中舊鍵的削弱、斷裂和產(chǎn)物分子新鍵形成的過(guò)程。前者需要吸收能量,后者則會(huì)釋放能量。因此，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程往往伴隨有能量的吸收或釋放?；瘜W(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物分子中舊鍵的削弱、斷裂和產(chǎn)物分子新鍵如：煤燃燒時(shí)放熱；碳酸鈣分解要吸熱；原電池反應(yīng)可產(chǎn)生電能；電解食鹽水要消耗電能；鎂條燃燒時(shí)會(huì)放出耀眼的光；葉綠素在光作用下使二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)。

如：煤燃燒時(shí)放熱；1-3-1基本概念和術(shù)語(yǔ)

體系和環(huán)境體系:研究的對(duì)象。環(huán)境:體系之外與體系有一定聯(lián)系的其它物質(zhì)或空間。體系環(huán)境物質(zhì)能量體系敞開(kāi)體系封閉體系孤立體系1-3-1基本概念和術(shù)語(yǔ)體系和環(huán)境體系:研究的對(duì)象。環(huán)

狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)能表征體系特性的宏觀性質(zhì)稱(chēng)為狀態(tài)函數(shù)如：物質(zhì)的量、壓力、體積、溫度等。狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)(1)體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)函數(shù)均有確定值。(2)體系狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，各狀態(tài)函數(shù)的改變量，只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無(wú)關(guān)。狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)如：物質(zhì)的量、壓力、體積、溫度等。

狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)(1)體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)函數(shù)均有確定值(2)體系狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，各狀態(tài)函數(shù)的改變量，只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無(wú)關(guān)(3)描述體系所處狀態(tài)的各狀態(tài)函數(shù)之間是有聯(lián)系的理想氣體T=280K理想氣體T=300K理想氣體T=350K△T1=350K-300K=50K△T2=(350-280)K+(280-3000)K=50K狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)(1)體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)

功和熱熱(Q)：體系和環(huán)境之間因溫度不同而傳遞或交換的能量的形式。功和熱是體系的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，體系與環(huán)境之間傳遞或交換能量的兩種形式。體系吸熱，Q為正值；體系放熱，Q為負(fù)值功(W)：除了熱之外，體系與環(huán)境之間其它的傳遞或交換能量的形式。功體積功:體系體積變化反抗外力所做的功非體積功:除體積功外的功，如電功環(huán)境對(duì)體系做功，W為正值；體系對(duì)環(huán)境做功，W為負(fù)值。[注意]單位均為J、kJ功和熱不是狀態(tài)函數(shù)功和熱熱(Q)：體系和環(huán)境之間因溫度不同而傳遞或交換的能量

熱力學(xué)能(以往稱(chēng)內(nèi)能)

熱力學(xué)能(U)——體系內(nèi)部能量的總和。包括體系內(nèi)分子的內(nèi)動(dòng)能、分子間相互作用能、分子內(nèi)部能量，但不包括體系整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和在外力場(chǎng)中的位能。由于體系內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)及相互作用很復(fù)雜，所以體系熱力學(xué)能的絕對(duì)值無(wú)法測(cè)知。單位——J、kJ是狀態(tài)函數(shù)U=U(終態(tài))-U(始態(tài))熱力學(xué)能(以往稱(chēng)內(nèi)能)熱力學(xué)能(U)——體系內(nèi)部能量的

在任何變化過(guò)程中，能量不會(huì)自生自滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，能量總值不變。能量守恒定律——熱力學(xué)第一定律封閉體系：始態(tài)(1)→終態(tài)(2)

U=U2-U1=Q+W

熱力學(xué)能的變化等于體系從環(huán)境吸收的熱量加上環(huán)境對(duì)體系所做的功。能量守恒定律——熱力學(xué)第一定律封閉體系：始態(tài)(1)→終1-3-2反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)時(shí)，如果體系不做非體積功，當(dāng)反應(yīng)終態(tài)的溫度恢復(fù)到始態(tài)的溫度時(shí)，體系所吸收或放出的熱量，稱(chēng)為該反應(yīng)的反應(yīng)熱。如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)Qp=-571.66kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)Qp=-285.83kJ·mol-1通常，反應(yīng)熱的數(shù)值為反應(yīng)進(jìn)度

=1mol(即發(fā)生1mol反應(yīng))時(shí)的反應(yīng)熱。1-3-2反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)時(shí)，如果體系不做

恒壓反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變

恒壓反應(yīng)熱:

化學(xué)反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行，如果體系不做非體積功，此時(shí)的反應(yīng)熱稱(chēng)為該反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱。有氣體參與的反應(yīng)：反應(yīng)始態(tài)(1)→反應(yīng)終態(tài)(2)U=Qp+W=Qp-pV恒壓反應(yīng)熱不等于體系熱力學(xué)能的變化恒壓反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變恒壓反應(yīng)熱:化學(xué)反應(yīng)在恒溫恒壓

反應(yīng)焓變

U=Qp+W=Qp-pVU2-U1=Qp

-p(V2-V1)Qp=(U2+pV2)–(U1+pV1)

焓:H=U+PV說(shuō)明：（1）H無(wú)明確物理意義（2）H是狀態(tài)函數(shù)（3）單位J、kJ

（4）絕對(duì)值無(wú)法測(cè)知Qp=H2-H1=H

反應(yīng)焓變U=Qp+W焓:H=U+

反應(yīng)焓變

H=H2-H1=Qp

化學(xué)反應(yīng)在封閉體系中、恒壓條件下進(jìn)行，如果體系不做非體積功：化學(xué)反應(yīng)的焓變等于恒壓反應(yīng)熱

吸熱反應(yīng)：Qp>0,

H>0放熱反應(yīng)：Qp<0,

H<0如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

H＝Qp=-571.66kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)

H＝Qp=-285.83kJ·mol-1反應(yīng)焓變H=H2-H1=Qp化學(xué)反應(yīng)在

熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式rHm——摩爾反應(yīng)焓變r(jià)Hm=-241.82kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)

298.15K100kPa如:表示在298.15K、100kPa下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度=1mol時(shí)(1molH2(g)與1/2molO2(g)反應(yīng)，生成1molH2O(g)時(shí)),放出241.82kJ熱量。熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式rHm——

熱化學(xué)方程式注意：

1.注明反應(yīng)的溫度、壓力等;2.注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài);3.同一反應(yīng),反應(yīng)式系數(shù)不同,rHm不同;4.正、逆反應(yīng)的Qp的絕對(duì)值相同,符號(hào)相反.

如:rHm=-241.82kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)298.15K100kPa

rHm=-483.64kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)

HgO(s)→Hg(l)+O2(g)rHm=90.83kJ·mol-112Hg(l)+O2(g)→HgO(s)rHm=-90.83kJ·mol-112熱化學(xué)方程式注意：如:rHm=-241.82

赫斯(Hess)定律在恒溫恒壓或恒溫恒容條件下，體系不做非體積功，則反應(yīng)熱只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化過(guò)程的具體途徑無(wú)關(guān)。即化學(xué)反應(yīng)的焓變只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化過(guò)程的具體途徑無(wú)關(guān)。C(s)+O2(g)rHm

CO(g)+1/2O2(g)H1H2CO2(g)rHm=H1+H2應(yīng)用赫斯定律可以計(jì)算難以測(cè)定或無(wú)法用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的反應(yīng)熱。H1=rHm-H2=[(-393.51)-(282.98)]kJ·mol-1=-110.53kJ·mol-1赫斯(Hess)定律在恒溫恒壓或恒溫恒容條件下，體系不做1-3-3標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)(狀)態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)準(zhǔn)壓力(pΘ=100kPa)下純氣體液體固體標(biāo)準(zhǔn)壓力(pΘ=100kPa)下純液體、純固體溶液中的溶質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)壓力(pΘ)下質(zhì)量摩爾濃度為1mol·kg-1(近似為1mol·L-1)1-3-3標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)(狀)態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)

標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓定義：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)生成1mol某物質(zhì)的焓變。(即恒壓反應(yīng)熱)符號(hào)：fHm單位：kJ·mol-12.fHmΘ代數(shù)值越小,化合物越穩(wěn)定3.必須注明溫度，若為298.15K時(shí)可省略1.最穩(wěn)定純態(tài)單質(zhì)fHmΘ=0,如fHmΘ(石墨)=0

注意：高溫時(shí)分解-157.3CuO(s)加熱不分解-635.09CaO(s)穩(wěn)定性fHm/(kJ·mol-1)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓定義：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)生成1m

標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變等于生成物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的總和減去反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的總和?；瘜W(xué)反應(yīng)：cC+dD=yY+zZ(任一物質(zhì)均處于溫度T的標(biāo)準(zhǔn)態(tài))rHm=[yfHm(Y)+zfHm(Z)]

-[cfHm(C)+dfHm(D)]rHm=νifHm(生成物)+νifHm(反應(yīng)物)計(jì)算時(shí)，注意系數(shù)和正負(fù)號(hào)標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變等于生成

計(jì)算時(shí),注意系數(shù)和正負(fù)號(hào)

計(jì)算恒壓反應(yīng):4NH3(g)+5O2(g)

→4NO(g)+6H2O(g)的rHm

例1解：4NH3(g)+5O2→4NO+6H2O(g)fHmΘ/kJ·mol-1-46.11

090.25-241.82rHmΘ=[4fHmΘ(NO,g)+6fHmΘ(H2O,g)]

-[4fHmΘ(NH3,g)+5fHmΘ(O2,g)]={[4(90.25)+6(-241.82)]-[4(-46.11)]}kJ·mol-1=-905.48kJ·mol-1計(jì)算時(shí),注意系數(shù)和正負(fù)號(hào)計(jì)

(rHm)3=2(rHm)2=-22.6kJ·mol-1反應(yīng)rHm/kJ·mol-1序號(hào)2Cu2O(s)+O2(g)→4CuO(s)-292１CuO(s)+Cu(s)→Cu2O(s)-11.3２計(jì)算fHm(CuO,s)

例2解:(2)式×2=(3)式:2CuO(s)+2Cu(s)→2Cu2O(s)(3)式+(1)式=(4)式:2Cu(s)+O2(g)→2CuO(s)(rHm)4=(rHm)3+(rHm)1=-314.6kJ·mol-1

fHm(CuO,s)=(rHm)4/2=-314.6kJ·mol-1/2=-157.3kJ·mol-1

(rHm)3=2(rHm)2=-22.6kJ·mo第三節(jié)結(jié)束

第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系無(wú)機(jī)化學(xué)多媒體電子教案

第三節(jié)結(jié)束第一章化學(xué)反應(yīng)中的無(wú)機(jī)化學(xué)多媒體電子教案天津大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第一章化學(xué)中的計(jì)量和質(zhì)量關(guān)系幻燈片本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請(qǐng)自行刪除，謝謝！天津大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第一章化學(xué)中的計(jì)量和質(zhì)量關(guān)系幻燈片本1-2-2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)【讀音[nju:]】

化學(xué)反應(yīng)cC+dD=yY+zZ移項(xiàng)0=-cC-dD+yY+zZ

令-c=νC、-d=νD、y=νY、z=νZ

規(guī)定，反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為負(fù)，產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)為正。

1-2-2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)【讀音[nj1-2-2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)因此，對(duì)任一化學(xué)反應(yīng)cC+dD=yY+zZ可得：0＝∑BB

ν

B可簡(jiǎn)化寫(xiě)出化學(xué)計(jì)量式的通式：0=νCC+νDD+νYY+νZZ

B——包含在反應(yīng)中的分子、原子或離子νB——(物質(zhì))B的化學(xué)計(jì)量數(shù)【讀音[nju:]】1-2-2化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)(ν)因此，對(duì)任例N2+3H2=2NH30=－

N2－

3H2+2NH3=ν(N2)N2+ν(H2)H2+ν(NH3)NH3N2、H2、NH3的化學(xué)計(jì)量數(shù)ν(N2)=－1、ν(H2)=－3、ν(NH3)=2表明反應(yīng)中每消耗1molN2和3molH2

生成2molNH3例N2+3H2=2NH30=－N2－3H反應(yīng)進(jìn)度0＝∑

BB

ν

B對(duì)于化學(xué)計(jì)量方程式dξ=dnB/νB

nB——B的物質(zhì)的量ξ的單位為mol，【讀音[ksai]】

νB——為B的化學(xué)計(jì)量數(shù)改寫(xiě)為dnB=νB

dξ開(kāi)始時(shí)ξ0=0,、nB=０

反應(yīng)進(jìn)度為ξ時(shí)：nB=νBξ

反應(yīng)進(jìn)度0＝∑BBνB對(duì)于化學(xué)計(jì)量方程式nB——B反應(yīng)進(jìn)度nB=νBξ即任一化學(xué)反應(yīng)各反應(yīng)物及產(chǎn)物的改變量(nB)均與反應(yīng)進(jìn)度(ξ)及各自的計(jì)量系數(shù)(νB)有關(guān)。反應(yīng)進(jìn)度nB=νBξ即任一化學(xué)反應(yīng)各反應(yīng)物及產(chǎn)物的改變量例反應(yīng)：N2+3H2=2NH3N2、H2、NH3的化學(xué)計(jì)量數(shù)

ν(N2)=－1、ν(H2)=－3、ν(NH3)=2根據(jù)ξ＝nB/νB

可確定反應(yīng)進(jìn)度。n(N2)/moln(H2)/moln(NH3)/molξ/mol0000

-1/2

-3/21

1/2-1-321-2-642例反應(yīng)：N2+3H2=2NH3N2、H2、NH3的n(N2)/moln(H2)/moln(NH3)/molξ/mol0000

-1/2

-3/21

1/2-1-321-2-642對(duì)同一化學(xué)反應(yīng)方程式，反應(yīng)進(jìn)度(ξ)的值與選用反應(yīng)式中何種物質(zhì)的量的變化進(jìn)行計(jì)算無(wú)關(guān)。例反應(yīng)：N2+3H2=2NH3n(N2)/moln(H2)/moln(NH3)/mo注意:同一化學(xué)反應(yīng)如果化學(xué)反應(yīng)方程式的寫(xiě)法不同（亦即νB不同），相同反應(yīng)進(jìn)度時(shí)對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的量的變化會(huì)有區(qū)別。例如：當(dāng)ξ=1mol時(shí)反應(yīng)方程式

N2+H2=NH3N2+3H2=2NH3n(N2)/mol

-1/2-1n(H2)/mol

-3/2-3n(NH3)/mol

121232注意:例如：當(dāng)ξ=1mol時(shí)反應(yīng)方程式N2+第二節(jié)結(jié)束

第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系無(wú)機(jī)化學(xué)多媒體電子教案

第二節(jié)結(jié)束第一章化學(xué)反應(yīng)中的無(wú)機(jī)化學(xué)多媒體電子教案第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系第一章化學(xué)反應(yīng)中的第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物分子中舊鍵的削弱、斷裂和產(chǎn)物分子新鍵形成的過(guò)程。前者需要吸收能量,后者則會(huì)釋放能量。因此，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程往往伴隨有能量的吸收或釋放?；瘜W(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物分子中舊鍵的削弱、斷裂和產(chǎn)物分子新鍵如：煤燃燒時(shí)放熱；碳酸鈣分解要吸熱；原電池反應(yīng)可產(chǎn)生電能；電解食鹽水要消耗電能；鎂條燃燒時(shí)會(huì)放出耀眼的光；葉綠素在光作用下使二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為糖類(lèi)。

如：煤燃燒時(shí)放熱；1-3-1基本概念和術(shù)語(yǔ)

體系和環(huán)境體系:研究的對(duì)象。環(huán)境:體系之外與體系有一定聯(lián)系的其它物質(zhì)或空間。體系環(huán)境物質(zhì)能量體系敞開(kāi)體系封閉體系孤立體系1-3-1基本概念和術(shù)語(yǔ)體系和環(huán)境體系:研究的對(duì)象。環(huán)

狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)能表征體系特性的宏觀性質(zhì)稱(chēng)為狀態(tài)函數(shù)如：物質(zhì)的量、壓力、體積、溫度等。狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)(1)體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)函數(shù)均有確定值。(2)體系狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，各狀態(tài)函數(shù)的改變量，只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無(wú)關(guān)。狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)如：物質(zhì)的量、壓力、體積、溫度等。

狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)(1)體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)函數(shù)均有確定值(2)體系狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，各狀態(tài)函數(shù)的改變量，只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無(wú)關(guān)(3)描述體系所處狀態(tài)的各狀態(tài)函數(shù)之間是有聯(lián)系的理想氣體T=280K理想氣體T=300K理想氣體T=350K△T1=350K-300K=50K△T2=(350-280)K+(280-3000)K=50K狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)(1)體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)

功和熱熱(Q)：體系和環(huán)境之間因溫度不同而傳遞或交換的能量的形式。功和熱是體系的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，體系與環(huán)境之間傳遞或交換能量的兩種形式。體系吸熱，Q為正值；體系放熱，Q為負(fù)值功(W)：除了熱之外，體系與環(huán)境之間其它的傳遞或交換能量的形式。功體積功:體系體積變化反抗外力所做的功非體積功:除體積功外的功，如電功環(huán)境對(duì)體系做功，W為正值；體系對(duì)環(huán)境做功，W為負(fù)值。[注意]單位均為J、kJ功和熱不是狀態(tài)函數(shù)功和熱熱(Q)：體系和環(huán)境之間因溫度不同而傳遞或交換的能量

熱力學(xué)能(以往稱(chēng)內(nèi)能)

熱力學(xué)能(U)——體系內(nèi)部能量的總和。包括體系內(nèi)分子的內(nèi)動(dòng)能、分子間相互作用能、分子內(nèi)部能量，但不包括體系整體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和在外力場(chǎng)中的位能。由于體系內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)及相互作用很復(fù)雜，所以體系熱力學(xué)能的絕對(duì)值無(wú)法測(cè)知。單位——J、kJ是狀態(tài)函數(shù)U=U(終態(tài))-U(始態(tài))熱力學(xué)能(以往稱(chēng)內(nèi)能)熱力學(xué)能(U)——體系內(nèi)部能量的

在任何變化過(guò)程中，能量不會(huì)自生自滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，能量總值不變。能量守恒定律——熱力學(xué)第一定律封閉體系：始態(tài)(1)→終態(tài)(2)

U=U2-U1=Q+W

熱力學(xué)能的變化等于體系從環(huán)境吸收的熱量加上環(huán)境對(duì)體系所做的功。能量守恒定律——熱力學(xué)第一定律封閉體系：始態(tài)(1)→終1-3-2反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)時(shí)，如果體系不做非體積功，當(dāng)反應(yīng)終態(tài)的溫度恢復(fù)到始態(tài)的溫度時(shí)，體系所吸收或放出的熱量，稱(chēng)為該反應(yīng)的反應(yīng)熱。如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)Qp=-571.66kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)Qp=-285.83kJ·mol-1通常，反應(yīng)熱的數(shù)值為反應(yīng)進(jìn)度

=1mol(即發(fā)生1mol反應(yīng))時(shí)的反應(yīng)熱。1-3-2反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)時(shí)，如果體系不做

恒壓反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變

恒壓反應(yīng)熱:

化學(xué)反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行，如果體系不做非體積功，此時(shí)的反應(yīng)熱稱(chēng)為該反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱。有氣體參與的反應(yīng)：反應(yīng)始態(tài)(1)→反應(yīng)終態(tài)(2)U=Qp+W=Qp-pV恒壓反應(yīng)熱不等于體系熱力學(xué)能的變化恒壓反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變恒壓反應(yīng)熱:化學(xué)反應(yīng)在恒溫恒壓

反應(yīng)焓變

U=Qp+W=Qp-pVU2-U1=Qp

-p(V2-V1)Qp=(U2+pV2)–(U1+pV1)

焓:H=U+PV說(shuō)明：（1）H無(wú)明確物理意義（2）H是狀態(tài)函數(shù)（3）單位J、kJ

（4）絕對(duì)值無(wú)法測(cè)知Qp=H2-H1=H

反應(yīng)焓變U=Qp+W焓:H=U+

反應(yīng)焓變

H=H2-H1=Qp

化學(xué)反應(yīng)在封閉體系中、恒壓條件下進(jìn)行，如果體系不做非體積功：化學(xué)反應(yīng)的焓變等于恒壓反應(yīng)熱

吸熱反應(yīng)：Qp>0,

H>0放熱反應(yīng)：Qp<0,

H<0如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

H＝Qp=-571.66kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)

H＝Qp=-285.83kJ·mol-1反應(yīng)焓變H=H2-H1=Qp化學(xué)反應(yīng)在

熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式rHm——摩爾反應(yīng)焓變r(jià)Hm=-241.82kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)

298.15K100kPa如:表示在298.15K、100kPa下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度=1mol時(shí)(1molH2(g)與1/2molO2(g)反應(yīng)，生成1molH2O(g)時(shí)),放出241.82kJ熱量。熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式rHm——

熱化學(xué)方程式注意：

1.注明反應(yīng)的溫度、壓力等;2.注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài);3.同一反應(yīng),反應(yīng)式系數(shù)不同,rHm不同;4.正、逆反應(yīng)的Qp的絕對(duì)值相同,符號(hào)相反.

如:rHm=-241.82kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)298.15K100kPa

rHm=-483.64kJ·mol-1

2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)

HgO(s)→Hg(l)+O2(g)rHm=90.83kJ·mol-112Hg(l)+O2(g)→HgO(s)rHm=-90.83kJ·mol-112熱化學(xué)方程式注意：如:rHm=-241.82

赫斯(Hess)定律在恒溫恒壓或恒溫恒容條件下，體系不做非體積功，則反應(yīng)熱只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化過(guò)程的具體途徑無(wú)關(guān)。即化學(xué)反應(yīng)的焓變只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化過(guò)程的具體途徑無(wú)關(guān)。C(s)+O2(g)rHm

CO(g)+1/2O2(g)H1H2CO2(g)rHm=H1+H2應(yīng)用赫斯定律可以計(jì)算難以測(cè)定或無(wú)法用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的反應(yīng)熱。H1=rHm-H2=[(-393.51)-(282.98)]kJ·mol-1=-110.53kJ·mol-1赫斯(Hess)定律在恒溫恒壓或恒溫恒容條件下，體系不做1-3-3標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)(狀)態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)準(zhǔn)壓力(pΘ=100kPa)下純氣體液體固體標(biāo)準(zhǔn)壓力(pΘ=100kPa)下純液體、純固體溶液中的溶質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)壓力(pΘ)下質(zhì)量摩爾濃度為1mol·kg-1(近似為1mol·L-1)1-3-3標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)(狀)態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)