第二章物質(zhì)的變化

第二章物質(zhì)的變化第1頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章學(xué)習(xí)要求1、了解物質(zhì)的集聚狀態(tài)；2、掌握理想氣體狀態(tài)方程式及有關(guān)計(jì)算；3、掌握氣體的分壓定律、分體積定律；4、掌握溶液濃度的計(jì)算方法；5、熟悉熱力學(xué)第一定律；6、掌握化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)和熱化學(xué)方程式；7、掌握反應(yīng)熱、焓變的計(jì)算方法；8、掌握蓋斯定律以及相關(guān)計(jì)算。第2頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月等離子體2.1物質(zhì)的集聚狀態(tài)物質(zhì)集聚狀態(tài)氣體液體固體第3頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體1.基本特征：擴(kuò)散性和可壓縮性

氣體的存在狀態(tài)主要決定于四個(gè)因素：

體積溫度壓力物質(zhì)的量2．理想氣體狀態(tài)方程式

理想氣體：假設(shè)的氣體模型，要求氣體分子之間完全沒(méi)有作用力，分子本身也只是一個(gè)幾何點(diǎn)，只具有位置而不占有體積。第4頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)n和T一定時(shí)，氣體的V

與p

成反比。

波義耳-馬略特定律第5頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)n和p一定時(shí)，氣體的V與T成正比。蓋·呂薩克定律第6頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)p和T一定時(shí)，氣體的V和n成正比。阿伏伽德羅定律第7頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月理想氣體狀態(tài)方程式：綜合以上三個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式，得實(shí)驗(yàn)測(cè)得，其比例系數(shù)是R，

則pV=nRT或第8頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月試驗(yàn)證明，R的數(shù)值與氣體的種類無(wú)關(guān)

摩爾氣體常數(shù)R可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。如測(cè)得1.000mol氣體在273.15K、101.325kPa的條件下所占的體積為22.414×10–3m3，則得：R=pVnT101.325×103Pa×22.414×10–3m3

1.000mol×273.15K==8.314J·mol–1·K–1

2.1.1氣體第9頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物質(zhì)的量(n)mol溫度T(temperature)

T

＝(t+273.15)K壓力p(pressure)1atm＝760mmHg＝101325Pa≈101kPa≈0.1MPa體積V(volume)

1m3

＝103L＝103dm3

＝106cm3第10頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解：依據(jù)題意可知V1＝V2

，n1＝n2此時(shí)當(dāng)溫度達(dá)到900K以上時(shí)，燒瓶會(huì)炸裂。例1一玻璃燒瓶可以耐壓3.08×105Pa，在溫度為300K和壓強(qiáng)為1.03×105Pa時(shí)，使其充滿氣體。

問(wèn)在什么溫度時(shí)，燒瓶將炸裂。第11頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2：一個(gè)體積為40.0dm3的氮?dú)怃撈?，?5℃時(shí)，使用前壓力為12.5MPa。求鋼瓶壓力將為10.0MPa時(shí)所用去的氮?dú)赓|(zhì)量。2.1.1氣體使用前鋼瓶中的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為：

使用后鋼瓶中的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為：

所用的氮?dú)獾馁|(zhì)量為：

解：第12頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體

例3在25℃和101.325kPa下，把1.308克鋅與過(guò)量稀鹽酸作用，可以得到干燥氫氣多少升？(MZn=65.4g/mol)解：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑第13頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例4300K和101kPa下，1.0dm3

某氣體質(zhì)量為0.65

g，求它的相對(duì)分子質(zhì)量。解：由理想氣體的狀態(tài)方程

pV＝

nRT

把帶入得：第14頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)題：在300k、1.013×105Pa時(shí)，加熱一敞口細(xì)瓶頸到500K，然后封閉其細(xì)頸口，并冷卻到原來(lái)的溫度，求此時(shí)瓶頸內(nèi)的壓強(qiáng)。第15頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

理想氣體實(shí)際上是一個(gè)科學(xué)的抽象概念，客觀上并不存在理想氣體，它只能看做是實(shí)際氣體在壓力很低時(shí)的一種極限情況。

理想氣體嚴(yán)格遵從理想氣體狀態(tài)方程，從微觀角度來(lái)看，分子本身無(wú)體積和分子間也沒(méi)有作用力。當(dāng)壓力很低時(shí)，實(shí)際氣體分子間的距離很大，彼此間的引力可以忽略不計(jì)，接近于理想氣體。第16頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)氣體處于高壓或者低溫條件下，它們的狀態(tài)變化就較顯著地偏離氣態(tài)方程，對(duì)方程需要按實(shí)際情況加以修正。在壓力不太高和溫度不太低的情況下，一般實(shí)際氣體可看作理想氣體。第17頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體3．混合氣體的分壓定律

混合氣體：由兩種或兩種以上的，相互之間不發(fā)生反應(yīng)的氣體混合在一起組成的體系。

組分氣體：混合氣體中的每一種氣體混合氣體的物質(zhì)的量為n各組分氣體的物質(zhì)的量ni則氮七八，氧二一，零點(diǎn)九四是惰氣，還有兩個(gè)零零三，二氧化碳和雜氣。第18頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1)道爾頓理想氣體分壓定律對(duì)于雙組分體系，T，V一定時(shí)pA+pBnA+nBnApAnBpBpB

＝nBRT/VpA＝nART/Vp總

＝

pA

+pB+第19頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于多組分體系

在溫度和體積恒定時(shí)，混和氣體的總壓力等于各組分氣體分壓力之和，某組分氣體的分壓力等于該氣體單獨(dú)占有總體積時(shí)所表現(xiàn)的壓力。總第20頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體總或總總總第21頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）分體積定律p，T

一定時(shí)nBp，VBp，V總nA+nBpVA

＝nARTpVB

＝nBRTV總＝VA+VB在恒溫恒壓下，某組分的分體積等于該組分產(chǎn)生與混合氣體相同的壓力時(shí)所占據(jù)的體積。p，VAnA第22頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.1氣體解：n總

=n(H2)+n(He)+n(Ne)

=(2.50×10-3+1.00×10-3+3.00×10-4)mol=3.80×10-3

mol例50.0100m3容器中含有2.50×10-3molH2，1.00×10-3molHe和5.00×10-4molNe，在27℃時(shí)總壓為多少？第23頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例6制取氫氣時(shí)，在27℃和102.5kPa下，用排水集氣法收集到氣體1.26dm3，在此溫度下水的蒸氣壓為2.5kPa，求所得氫氣的質(zhì)量。解：由此法收集到的是氫氣和水蒸氣的混合氣體其中水蒸氣的分壓p(H2O)=2.5kPa則p(H2)=102.5kPa–

2.5kPa=100kPa第24頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

故所得氫氣的質(zhì)量為:

第25頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2液體

液體分子間的距離比氣體小得多，分子間的作用力較強(qiáng)。液體具有流動(dòng)性，具有體積而無(wú)形狀，可壓縮性小。1、液體的蒸氣壓(1)蒸發(fā)：

(2)凝聚：

液體分子蒸發(fā)成為氣態(tài)分子時(shí)，一些氣態(tài)分子撞擊液面重新返回液體的過(guò)程。液體表面某些運(yùn)動(dòng)速度較大的分子具有足夠的能量，可以克服分子間的吸引力而逸出液面，成為氣態(tài)分子的過(guò)程。當(dāng)蒸發(fā)和凝聚達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：

液體

蒸氣蒸發(fā)凝聚在液體上部的蒸氣量不再改變，蒸氣具有恒定的壓力。第26頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月a.

是物質(zhì)的一種特性，與液體的質(zhì)量和容器的體積無(wú)關(guān)。(3)

飽和蒸氣壓（蒸氣壓）2.1.2液體飽和蒸氣在恒定溫度下，與液體平衡的蒸氣c.

液體的蒸氣壓隨溫度的升高而增大。b.

蒸氣壓大的物質(zhì)為易揮發(fā)物質(zhì)，蒸氣壓小的物質(zhì)為難揮發(fā)物質(zhì)。飽和蒸氣壓第27頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月丙酮溶液壓力計(jì)丙酮溶液的蒸氣壓低于純?nèi)軇┤芤旱娘柡驼魵鈮旱?8頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.2液體2．液體的沸點(diǎn)

液體的蒸氣壓

=

外界壓力液體沸騰的條件：

當(dāng)液體蒸氣壓力等于外界的壓力時(shí)，液體沸騰，此時(shí)的溫度稱為該液體的沸點(diǎn)。當(dāng)外壓為101.3kPa時(shí)，液體的沸點(diǎn)為正常沸點(diǎn)。沸騰：在液體表面和內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的劇烈汽化現(xiàn)象。第29頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)影響沸點(diǎn)高低的因素與物質(zhì)的本性有關(guān)，在一定的外壓下，易揮發(fā)的液體沸點(diǎn)低；對(duì)于同一物質(zhì)，沸點(diǎn)與外壓有關(guān)，外壓越大，沸點(diǎn)越高；外壓一定時(shí)，純凈物具有固定的沸點(diǎn)。第30頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．液體的濃度的表示方法2.1.2液體1）物質(zhì)的量濃度溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即單位體積溶液中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量，用cB

表示。

特點(diǎn)：較方便，實(shí)驗(yàn)室最常用；由于體積受溫度的影響，使用時(shí)要指明溫度。SI單位mol/m3

第31頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2)質(zhì)量分?jǐn)?shù)溶質(zhì)B的質(zhì)量與溶液總的質(zhì)量之比。

wB：SI單位為1總第32頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3)質(zhì)量摩爾濃度溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶劑A的質(zhì)量，用符號(hào)m表示，SI單位是mol/kg。特點(diǎn)：與溫度無(wú)關(guān)，可用于沸點(diǎn)及凝固點(diǎn)的計(jì)算。第33頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4）

摩爾分?jǐn)?shù)溶質(zhì)和溶劑都用mol表示，溶質(zhì)的物質(zhì)的量占全部溶液的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)，用xB

表示?？偟?4頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例4：將30gNaOH溶于水，配成500ml溶液，計(jì)算該溶液的物質(zhì)的量濃度。n（NaOH）=m(NaOH)M(NaOH)==0.75(mol)解：已知M(NaOH)=40g/mol,m(NaOH)=30g,則：c（NaOH）=n(NaOH)V(NaOH)==1.5(mol/L)第35頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.3固體

固體是物質(zhì)存在的一種狀態(tài)。與液體和氣體相比固體有比較固定的體積和形狀、質(zhì)地比較堅(jiān)硬。固體里的粒子是緊緊相扣，不易進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；固體是固定在物質(zhì)里一個(gè)特定的空間。當(dāng)有外力對(duì)物質(zhì)施加作用時(shí)，固體的型態(tài)會(huì)被扭曲，引致永久性變形；盡管任何固體都會(huì)有熱能量，粒子間可以相互震動(dòng)，此粒子運(yùn)動(dòng)卻相對(duì)不那么劇烈，并不輕易靠感覺(jué)來(lái)觀察。

固體的特性：第36頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月固體的膨脹和收縮：

固體受熱時(shí)會(huì)膨脹、遇冷時(shí)會(huì)收縮固體的融化：固體物質(zhì)受熱達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，能融化成液體存在；

但也有少數(shù)固體不經(jīng)過(guò)液體階段直接變成氣體，即能發(fā)生升華；利用固體的升華現(xiàn)象可以提純一些揮發(fā)性的固體物質(zhì)。

另外，一些氣體在一定條件下也能直接變成固體，即能發(fā)生凝華。第37頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月固體分為晶體和非晶體。

晶體特性：

(1)有一定的幾何外形；(2)有固定的熔點(diǎn)；(3)各向異性。

第38頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月非晶體性質(zhì)：

(1)沒(méi)有固定的幾何外形；(2)沒(méi)有固定的熔點(diǎn)；(3)沒(méi)有各向異性的特點(diǎn)。

第39頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1.4等離子體等離子狀態(tài)是指物質(zhì)原子內(nèi)的電子在高溫下脫離原子核的吸引，使物質(zhì)呈為正負(fù)帶電粒子狀態(tài)存在。在日常生活中，我們會(huì)遇到各種各樣的物質(zhì)。根據(jù)它們的狀態(tài)，可以分為三大類，即固體、液體和氣體。任何一種物質(zhì)，在一定條件下都能在這三種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變。如果溫度不斷升高，氣體會(huì)怎樣變化呢？固體液體氣體水10000℃等離子體第40頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月隨著溫度的升高，構(gòu)成分子的原子發(fā)生分裂，形成為獨(dú)立的原子——?dú)怏w分子的離解。

如氮分子（N2）會(huì)分裂成兩個(gè)氮原子（N）如果再進(jìn)一步升高溫度，原子中的電子就會(huì)從原子中剝離出來(lái)，成為帶正電荷的原子核（稱為離子）和帶負(fù)電荷的電子——原子的電離。當(dāng)這種電離過(guò)程頻繁發(fā)生，使電子和離子的濃度達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，物質(zhì)的狀態(tài)也就起了根本的變化，它的性質(zhì)也變得與氣體完全不同。為區(qū)別于固體、液體和氣體這三種狀態(tài)，我們稱物質(zhì)的這種狀態(tài)為物質(zhì)的第四態(tài)，又起名叫等離子體。第41頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月等離子體存在處

宇宙中90％以上的物質(zhì)都處于等離子狀態(tài)。有地球表面向外，等離子體是幾乎所有可見(jiàn)物質(zhì)的存在形式，如大氣外側(cè)的電離層、日地空間的太陽(yáng)風(fēng)、太陽(yáng)日冕、太陽(yáng)內(nèi)部、星際空間、閃電、極光、星云以及星團(tuán)毫無(wú)例外的都是等離子體。第42頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月太陽(yáng)等離子體噴流第43頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第44頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空間天體等離子體逃離太陽(yáng)的等離子體第45頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空間天體等離子體

聚變反應(yīng)堆第46頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月地球上，人造的等離子體也越來(lái)越多的出現(xiàn)在我們的周圍。

日常生活中：日光燈、電弧、等離子體顯示屏、臭氧發(fā)生器典型的工業(yè)應(yīng)用：等離子體刻蝕、鍍膜、表面改性、噴涂、燒結(jié)、冶煉高技術(shù)應(yīng)用：氫彈、強(qiáng)流束、離子源、飛行器鞘套與尾跡、慣性約束聚變第47頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第48頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月滑動(dòng)電弧放電等離子體霓虹燈第49頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月等離子電視第50頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系

2.2.1質(zhì)量守恒定律

質(zhì)量守恒定律：參與化學(xué)反應(yīng)前各物質(zhì)的總質(zhì)量等于反應(yīng)后全部生成物的總質(zhì)量。質(zhì)量守恒定律在化學(xué)反應(yīng)中，具體表現(xiàn)為化學(xué)反應(yīng)方程式。宏觀上：

舊物質(zhì)→新物質(zhì)

微觀上：

H-HCl-ClH-Cl

化學(xué)鍵重組

例如：H2+Cl22HCl第51頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2反應(yīng)的熱效應(yīng)焓變

化學(xué)鍵重組過(guò)程：舊鍵斷裂─吸收能量新鍵生成─放出能量所以，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中必然伴隨著能量變化。反應(yīng)的熱效應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)時(shí)，系統(tǒng)不作非體積功，且反應(yīng)前后溫度相同，則系統(tǒng)吸收或放出的熱量。反應(yīng)的熱效應(yīng)分為恒壓熱效應(yīng)(Qp)和恒容熱效應(yīng)(QV)Qp=H生成物

-H反應(yīng)物

=△H

若焓變△H>0，為吸熱反應(yīng)；焓變△H<0，為放熱反應(yīng)。

第52頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.3熱化學(xué)方程式

1．熱化學(xué)方程式

表示化學(xué)反應(yīng)及其焓變的化學(xué)方程式。例如：H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g)；△rHm?(298K)=-241.8kJ·mol-1其中r─某一指定反應(yīng)(reaction)；

m─反應(yīng)進(jìn)度為1mol，單位為kJ·mol-1；?─標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)，指反應(yīng)各物質(zhì)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；△rHm?(298K)：讀作溫度在298K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變。第53頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．熱化學(xué)方程式的注意事項(xiàng)

（1）需要注明反應(yīng)的溫度和壓力條件。（2）△H與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)，應(yīng)與具體的反應(yīng)聯(lián)系，否則無(wú)意義。

（3）需在反應(yīng)式中注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。“g”為氣態(tài)，“l(fā)”為液態(tài)，“s”為固態(tài)。（4）逆反應(yīng)的熱效應(yīng)與正反應(yīng)的熱效應(yīng)數(shù)值相等而符合相反。2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)；△rHm?(298K)=-483.6kJ·mol-12H2(g)+O2(g)→2H2O(l)；△rHm?(298K)=-572.0kJ·mol-12H2O(l)→2H2(g)+O2(g)；△rHm?(298K)=572.0kJ·mol-1第54頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.4熱化學(xué)定律

黑斯定律：一個(gè)反應(yīng)若能分成兩步或多步實(shí)現(xiàn)，則總反應(yīng)的△H等于各步反應(yīng)的△H之和。即化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。例如：Sn(s)+Cl2(g)→SnCl2(s)；△r1Hm?=-349.8kJ·mol-1SnCl2(s)+Cl2(g)→SnCl4(l)；△r2Hm?=-195.4kJ·mol-1

上面兩式相加得Sn(s)+2Cl2(g)→SnCl4(l)；△r3Hm?=△r1Hm?+△r2Hm?=-545.2kJ·mol-1第55頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例5已知298K時(shí)，有下列反應(yīng)：

C(s)+O2(g)→CO2(g)；△r1Hm?=-393.51kJ·mol-1CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)；△r3Hm?=-282.99kJ·mol-1求反應(yīng)C(s)+1/2O2(g)→CO(g)的熱效應(yīng)。

解：反應(yīng)C(s)+O2(g)→CO2(g)；△r1Hm?(1)

可以分解為下列兩個(gè)反應(yīng)之和：C(s)+1/2O2(g)→CO(g)；△r2Hm?(2)CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)；△r3Hm?(3)反應(yīng)式(1)=(2)+(3)則：△r1Hm?=△r2Hm?+△r3Hm?

△r2Hm?=△r1Hm?

-△r3Hm?=[-393.51-(-282.99)]kJ·mol-=-110.52kJ·mol-1

第56頁(yè)，課件共60頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.5生成熱（生成焓）

1．生成熱（生成焓）

定義：在一定溫度（通常為298K）及標(biāo)準(zhǔn)壓力下，由元素