工科大学化学2
大学基础化学II课程教学大纲
大学基础化学II课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；大学基础化学II——有机化学；物理学院材料化学专业，主干基础课；4学分；（二）课程简介、目标与任务；有机化学是化学学科的一个重要分支，是研究有机化合物的组成、结构、性质、相互转化、合成以及与此相关的理论问题的学科，是一门理论性和实践性并重的课程。
有机化学课程是高等学校化学、材料、生物专业教学计划中一门必修的基础课程。
《有机化学（第二版）》共17章，按照以官能团分章的方式编排，每章最后都设置了相应的习题。
教材内容精练，重点突出。
在选材和举例方面，注重实用性和前沿性，许多实例都来自于科研。
在内容设置上，在教授基础知识的同时，注重培养学生的思考和探究能力，几乎每个章节都设立了思考、引导和探究项目，可供学生讨论。
还设置了拓展阅读部分，以拓展学生的知识面。
《有机化学（第二版）》的另一特色是，引入理论计算，对每种官能团的代表化合物都拟合出形象的电子分布密度图，便于读者形象地理解化合物结构与反应性的关系。
课程任务：要求学生通过理论学习和实验能够掌握并运用一些常见重要有机物的化学性质，掌握有机化学的基本理论、基本知识和基本技能，了解本学科范围内重大的科学技术新成就，培养学生具有分析和解决有机化学一般问题的初步能力，为学习后续课程和培养造就应用型人才打好一定基础。
（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；无机化学与化学原理。
先修课程对学生在掌握学习有机化学结构理论和立体化学、反应动力学和化学平衡等化学理论方面具有重要的学习意义。
可通过前期的基本了解学习，为后续学习奠定良好的理论基础。
（四）教材与主要参考书。
教材：李艳梅等，有机化学（第二版），科学出版社，2014.参考资料：高坤、李瀛等，有机化学（第二版），科学出版社，2011.李瀛等，有机化学质疑暨考研指导，兰州大学出版社，2011.古练权等，有机化学，高等教育出版社，2008.伍越寰等，有机化学，中国科学技术大学出版社，2010.邢其毅等编著，基础有机化学(第三版)，高等教育出版社，2005.二、课程内容与安排第一章绪论第一节有机化合物和有机化学第二节有机化合物的特征第三节共价键第四节分子间相互作用力第五节有机反应中的酸碱概念第六节有机化合物的分类第七节有机化合物构造式的写法第八节有机化合物命名的基本原则第九节有机化学的研究方法第二章饱和烃：烷烃和环烷烃第一节通式、同系列和同分异构第二节烷烃的命名第三节烷烃的结构第四节烷烃的物理性质第五节烷烃的化学反应第六节环烷烃的命名第七节环烷烃的结构与构象第八节环烷烃的物理性质第九节环烷烃的化学反应第十节烷烃和环烷烃的制备第三章不饱和烃：烯烃、炔烃和二烯烃第一节烯烃的结构第二节烯烃的异构和命名第三节烯烃的物理性质第四节烯烃的化学反应第五节炔烃的结构第六节炔烃的命名第七节炔烃的物理性质第八节炔烃的化学反应第九节二烯烃的分类和命名第十节共轭二烯烃的结构和共轭效应第十一节共轭二烯烃的化学反应第十二节烯烃和炔烃的制备第四章芳烃第一节芳烃的分类、异构和命名第二节苯的结构第三节芳烃的物理性质第四节单环芳烃的化学性质第五节芳烃亲电取代反应的定位规律第六节稠环芳烃第七节非苯芳烃第八节芳烃的来源及煤炭产业第五章对映异构第一节手性和对称性第二节含一个不对称碳原子的化合物第三节含两个及多个不对称碳原子的化合物第四节环状手性化合物第五节其他不含不对称碳原子的手性化合物第六节前（潜）手性碳和分子的前（潜）手性第七节不对称合成与拆分第八节手性与药物第九节异构体的分类第六章卤代烃、金属有机化合物第一节卤代烃的分类、异构、命名和结构第二节卤代烃的物理性质第三节卤代烃的化学反应第四节饱和碳原子上的亲核取代反应第五节影响亲核取代反应的因素第六节消除反应历程第七节影响消除反应发因素第八节取代反应与消除反应的竞争第九节其他卤代烃第十节卤代烃的制备第七章波谱分析在有机化学中的应用第一节电磁辐射第二节红外光谱第三节核磁共振第四节紫外光谱第五节质谱第八章醇、酚、醚第一节醇的分类、命名和结构第二节醇的物理性质与波谱特征第三节一元醇的化学性质第四节多元醇的特殊反应第五节醇的制备第六节酚的分类和命名第七节酚的物理性质与波谱特征第八节酚的化学性质第九节酚的制备第十节醚的分类和命名第十一节醚的物理性质和波谱特性第十二节醚的化学反应第十三节醚的制备第十四节环醚第十五节冠醚第九章醛、酮、醌第一节醛和酮的分类和命名第二节醛和酮的结构第三节醛和酮的物理性质和波普特性第四节醛和酮的亲核加成反应第五节醛和酮的α-H的反应第六节醛和酮的氧化和还原反应第七节 Cannizzaro反应第八节α,β-不饱和醛、酮第九节醛、酮的制备第十节醌的结构第十一节醌的化学性质第十二节醌与染料第十章羧酸及其衍生物第一节羧酸的分类、命名和结构第二节羧酸的物理性质和波谱特征第三节羧酸的化学性质第四节羧酸衍生物的命名第五节羧酸衍生物的物理性质和波谱特征第六节羧酸衍生物的化学性质第七节羟基酸的分类和命名第八节羟基酸的化学反应第九节β-二羰基化合物第十节羧酸的制备第十一章含氮化合物第一节硝基化合物的分类、命名和结构第二节硝基化合物的物理性质和波谱特征第三节硝基化合物的化学性质第四节胺的分类、命名和结构第五节胺的物理性质和波谱特征第六节胺的化学性质第七节季铵盐和季铵碱第八节胺的制备第九节芳香族重氮和偶氮化合物第十节腈和异腈第十二章含硫、含磷及含硅有机化合物第一节含硫有机化合物第二节含磷有机化合物第三节含硅有机化合物第十三章杂环化合物第一节杂环化合物的分类、命名和结构第二节五元杂环化合物第三节六元杂环化合物第四节杂环类药物第十四章类脂化合物第一节油脂第二节蜡第三节磷脂第四节萜类化合物第五节甾族化合物第十五章碳水化合物第一节碳水化合物的分类第二节单糖第三节二糖第四节多糖第十六章氨基酸、多肽、蛋白质及核酸第一节氨基酸第二节多肽第三节蛋白质第四节酶第五节核酸第六节生物技术和生物技术药物第十七章周环反应第一节前线轨道理论第二节电环化反应第三节环加成反应第四节 -迁移反应（一）教学方法与学时分配采用课堂多媒体讲授的方式开展教学活动。
工科化学答案第二章化学反应进行的方向和限度
第二章 化学反应进行的方向和限度教学内容1. 焓变与变化方向；2. 熵变与变化方向；3. 吉布斯函数变与变化方向；4. 化学反应的限度——化学平衡。
教学要求理解标准熵、标准生成吉布斯函数变、标准平衡常数等有关概念；掌握反应的熵变与吉布斯函数变的求算方法；熟悉等温等压条件下化学反应进行方向的判断方法；掌握吉布斯方程及转化温度的计算方法；掌握标准平衡常数（ΘK ）的表达和ΘK 与标准吉布斯函数变的关系及化学平衡的相关计算；了解影响化学平衡移动的有关因素。
知识点与考核点1．熵（S ）系统内微观质点混乱度的量度。
Ωln k S =（k 是Boltzmann 常数，Ω是微观状态数（与混乱度密切相关）。
熵是状态函数。
2． 热力学第三定律在0K 时，任何纯物质、完整晶体的绝对熵为0，（固体在0K 时，任何物质的 热运动停止，只有一种微观状态，即Ω=1）。
3． 标准摩尔熵（θm S ）一定温度下，1mol 纯物质在标准情况下的规定熵。
人为规定：处于标准条件下的水合H + 离子的标准熵为零，其它离子的标准熵为其相对值。
4．影响熵的因素① 相同物质S g ＞ S l ＞ S s ；② 分子数越多、分子量越大、物质结构越复杂，熵越大； ③ 固体溶解于水，熵增加，而气体溶解于水，熵减小； ④ 温度越高，熵越大。
5．反应熵变的计算对化学反应a A + f F ＝ g G + d D=θ∆m r S gS θm ，G + dS θm ，D – aS θm ，A – fS θm ，F ＝∑θνBB ,m B S 。
注意：①计量系数；②物质的聚集状态。
6． 熵变与化学反应方向等温等压条件下，熵变大于零（S ∆＞ 0）有利于变化过程自发进行，但 不能单独作为判断化学反应方向的标准。
7． 焓变与化学反应方向等温等压条件下，焓变小于零（H ∆＞ 0）有利于变化过程自发进行，但 不能单独作为判断变化过程方向的标准。
8． 吉布斯函数TS H G -= （G 为状态函数，为复合函数）。
大学化学2知识点归纳
原子轨道杂化原则
形成分子时才发生杂化，孤立原子的s、p 、d等轨道不发生杂化。
能量相近原则
只有能量相近的轨道才能发生杂化（如ns和np)。
轨道数目守恒原则
新组成的杂化轨道数目等于原来的原子轨道数目。
能量重新分配原则
杂化前原子轨道能量各不相同，杂化轨道的能量相同
最大重叠原则
杂化时，都有s轨道的参与，s轨道的Ψ为正值，导致杂化 轨道一头大一头小。大头部分参与形成稳定化学键。
（3）氧化还原反应进行的次序 反应首先发生在电极电势差值较大的两个电对之间
（4）氧化还原反应进行程度的衡量
lnKθ ＝ zFEθ/RT
lgKθ ＝ zEθ/0.0592V
（5）电极电势的相对大小不能判断反应速率的大小
6. 化学电源： 掌握铅蓄电池电极反应及充放电原理
7. 电解(△G>0)：
（1）电解池与原电池的区别： 组成，原理，电极反应 （2）分解电压，反电动势，超电势 （3）极化：浓差；电化学. 结果: E(阳)增大， E(阴)减小
第5章 原子结构与周期系
1.波尔理论：定态假设；轨道假设；跃迁假设 2.微观粒子的波﹑粒二象性:
λ= h/p =h/mv; 波恩的统计解释; 概率波
3.电子运动的三大特性：
能量量子化；波粒二象性；统计性
4.薛定谔方程与波函数y：
波函数 = 薛定锷方程的合理解 = 原子轨道 概念意义；s,p轨道角度分布图（形状特点及描述）
c(HAc)/ Ka ≥400 c(NH3·H2O)/ Kb ≥400
c(OH－) ≈ { Kb. c(B) }1/2
5.缓冲溶液：（1）定义；组成；缓冲原理（加酸，加碱，稀释）
c(弱酸)
化学 工科大学 第二版 (强亮生 徐崇泉 著) 高等教育出版社 课后答案.pdf
该反应的
∆
r
H
Θ m
=
-3.35 × 10
4
kJ · mol-1
，问如以当代男大学生平均每人每日耗能
10125.3kJ，且以完全消耗这种脂肪来计算，每天需消耗多少脂肪？
n = 10125.3 = 10125.3 = 0.302(mol)
解：每天消耗脂肪物质的量
∆r
H
Θ m
33500
该脂肪相对分子量为 884； 每天消耗脂肪的质量为：0.302×884=267.0 (g)
制取 1 kg HNO3(g)时的反应热为
80% ×15.9 × (−1344.36) + 20% ×15.9 × (−1041.32) = −2.04 ×104 kJ / kg
9．甘油三油酸脂是一种典型的脂肪，当它在人体内代谢时发生下列反应
C57H104O6（s）+ 80 O2（g）= 57CO2（g）+52H2O（l）
答：对
（7） K Θ 与 KC、KP 在数值上是相等的，但量纲不一定相同，
∑ 答：(有关数值) KC 与 K Θ 的数值相等；当
νB
B
=0 时， K P 与 K Θ 的数
∑ 值也相等。（有关量纲） K Θ 没有量纲；
当
B
υB
=0
时，KC 与 KP
也都没有量
6．通过计算说明，为什么称硼的氢化物（硼烷），硅的氢化物（硅烷）是高能燃料[ 已
知
B2H6（g）的
∆
f
H
Θ m
＝36.56
kJ·mol-1，B2O3（s）的
∆
f
H
Θ m
＝-1132.55
kJ·mol-1；SiH4
《工科大学化学》课后习题答案机工版
16.B 17. A 18.C 19.B 20.D 21.B 22.D 23.D 24.C 25.C 二、填空题 1. H3PO4 和 HPO42– 2.增大；减小；增大；不变 3. HClO4 ，HSO4- ，NH4+ ，H4SiO4 ，C2H5OH ，NH3 4. 5.20 ，4.0×10-10 5. 8×10-8 ，7.10 6.降低 减小 7. 1.4×10–5 8. 1.7×10-28 9.1.1×10-10
T/K
PCl5 (g)
P C3l ( g+ )C 2l ( g )
5 / 17
初始/mol 1 平衡/mol 1-x
x
x
p p eq
eq
PCl3 Cl2
yPCl3 p
yeq Cl2
p
Kθ
pθ pθ peq
PCl5
pθ pθ y p eq
PCl5
0.3125；x
0.3676
；=
n PCl3
n
36.76% ；2)
世界能源利用开始第三次大转变，即从以石油、天热气等为主的能源系统，转向以可再生、
清洁能源为基础的可持续发展的能源系统。
四、计算题
1. 解：体系为 1mol A态[P ,373.2K, H2O(l)] B态[373.2K, P , H2O(g)] 这是一个等压、等温的相变过程。
W P(V2 V1) P[Vm(g) Vm(l)] PVm(g) RT 8.314 373.2 3103J
S
θ m
(SiO2)
=
360.6
J
·mol
-1
·K
-1
r
G
m
=
r
H
大学化学第二版部分习题参考答案
lgKө =
-ΔrGmө=(1500K)
- (-74.32)
=2.588
2.303RT
2.303×8.314×10-3×1500
∴ Kө = 102.588 = 3.87×102
大学化学第二版部分习题参考答案
【P33: 第5题】解题思路
解: 查附录4可知：
CuO(s) +CO(g)＝Cu(s) +CO2(g)
lgKө = -ΔrGmө(T) 2.303RT
- (-130.31)
=
= 9.75
2.303×8.314×10-3×698.15
∴ Kө = 109.75 = 5.62×109
与(1)比较: 表明温度不同, ΔrGmө(T)不同, 平衡常数也不同。
大学化学第二版部分习题参考答案
第二章部分习题参考答案
(1) 在标准态下自发进行的温度T的计算：
△rHmө(298.15K)＝∑vi△fHmө(生成物)-∑vi△fHmө(反应物) ＝ [1×(-1433)] – [1×(-635.09)+1×(-296.83) +1×0] ＝-500.08 kJ·mol-1
大学化学第二版部分习题参考答案
△rSmө(298.15K) ＝∑viSmө(生成物) -∑viSmө(反应物) ＝[ 1×106.7] –[1×39.75 + 1×248.22 + 1/2×205.14] ＝ -283.84J·mol-1·K-1
的水溶液, 逐步加入0.100mol·dm-3 HCl 溶液, 试计算:
(1) (2)
当加入10.00cm3 当加入20.00cm3
HCl后, HCl后,
混合液的pH; 混合液的pH;
工科化学(第二版)邱治国张文莉主编课后答案
第一章化学反应热教学内容1．系统、环境等基本概念； 2. 热力学第一定律； 3. 化学反应的热效应。
教学要求掌握系统、环境、功、热（恒容反应热和恒压反应热）、状态函数、标准态、标准生成焓、反应进度等概念；熟悉热力学第一定律；掌握化学反应标准焓变的计算方法。
知识点与考核点1．系统（体系）被划定的研究对象。
化学反应系统是由大量微观粒子（分子、原子和离子等）组成的宏观集合体。
2．环境（外界）系统以外与之密切相关的部分。
系统和环境的划分具有一定的人为性，划分的原则是使研究问题比较方便。
系统又可以分为敞开系统（系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换）；封闭体系（系统与环境之间没有．．能量交换）；．．物质交换，只有孤立系统（体系与环境之间没有物质交换，也没有能量交换）系统与环境之间具有边界，这一边界可以是实际的相界面，也可以是人为的边界，目的是确定研究对象的空间范围。
3．相系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。
在同一个系统中，同一个相可以是连续的，也可以是不连续的。
例如油水混合物中，有时水是连续相，有时油是连续相。
4．状态函数状态是系统宏观性质（T、p、V、U等）的综合表现，系统的状态是通过这些宏观性质描述的，这些宏观性质又称为系统的状态函数。
状态函数的特点：①状态函数之间往往相互制约（例如理想气体状态方程式中p、V、n、T之间互为函数关系）；②其变化量只与系统的始、末态有关，与变化的途径无关。
5*．过程系统状态的变化（例如：等容过程、等压过程、等温可逆过程等）6*．途径完成某过程的路径。
若系统的始、末态相同，而途径不同时，状态函数的变量是相同的。
7*．容量性质这种性质的数值与系统中的物质的量成正比，具有加合性，例如m（质量）V、U、G 等。
8*．强度性质这种性质的数值与系统中的物质的量无关，不具有加合性，例如T、 （密度）、p（压强）等。
9．功（W）温差以外的强度性质引起的能量交换形式[Ｗ＝Ｗ体+Ｗ有]。
物理化学B2教学大纲-化学工程与工艺专业
《物理化学B2》课程教学大纲课程代码：080131029课程英文名称：Physical Chemistry B2课程总学时：36 讲课：36 实验：0 上机：0适用专业：化学工程与工艺专业大纲编写（修订）时间：2017.7一、大纲使用说明（一）课程的地位及教学目标1. 课程的地位物理化学是工科院校化学工程与工艺专业一门必修的基础理论课，本课程是在先行课的基础上，运用物理和数学的有关理论和方法进一步定量地研究物质化学变化的普遍规律。
本大纲贯彻理论联系实际与少而精的原则，使学生了解并掌握物理化学的基础知识、基本理论和基本方法，同时还应得到一般科学方法的训练和逻辑推理能力的培养，并初步具备运用物理化学方法解决实际问题的能力。
2.教学目标通过教学的各个环节使学生达到各节中所提出的基本要求，使其具有初步的分析问题和解决问题的能力。
讲授内容应分清主次，在注意系统性的原则下，针对本学科解决问题的思想和方法，着重讲解教材的重点与难点，重视习题课，课外辅导和批改作业等各个重要教学环节。
为学生成为高级化工人才打下坚实的理论基础。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求作为工科专业物理化学的教学以掌握基础理论，基本方法为主要内容，教学中学生必须掌握的知识如下：1.相平衡掌握相、相数、自由度等概念；会应用相律进行有关计算；掌握单组分系统的相图；掌握杠杆规则；掌握二组分系统理想液态混合物和真实液态混合物的气-液平衡相图；掌握二组分液态部分互溶及完全不互溶系统的气-液平衡相图；掌握二组分固态不互溶和固态互溶系统液-固平衡相图；掌握生成化合物的二组分凝聚系统相图。
2.电化学熟练掌握电解质溶液中的基本概念和基本理论，电解质溶液的导电能力及法拉第定律，熟练掌握可逆电池的相关知识，电极电势和电池电动势的计算，了解极化、超电势、电解时的电极反应等内容。
3. 界面现象掌握表面吉布斯自由能、表面张力的概念及其应用；了解拉普拉斯方程、开尔文公式及其应用；掌握朗缪尔吸附理论及吸附等温式的应用；掌握接触角、润湿、铺展等概念及杨氏方程的应用。
工科大学化学
绪论（无机化学第二章气体）通过学习本章内容，了解气体的性质和理想气体方程式、道尔顿分压定律和气体分子运动理论及其应用。
具体要求如下：1．熟练掌握理想气态方程式，并能很好地运用其计算不同条件下气体的压力、体积、温度、物质的量、气体的密度和气体物质的摩尔质量等；2．熟练理解道尔顿分压定律，掌握混合气体中总压与各组分分压、总体积与分体积、总物质的量与分量的关系和压力分数与体积分数、摩尔分数的关系；并能很好地运用其解决混合气体中各组分气体的分压、分体积、物质的量以及总压、总体积、总物质的量；３．理解气体分子运动的基本要点，气体扩散速率与气体分子摩尔质量的关系（注意单位），掌握恒温时不同气体的扩散速率与气体的密度和摩尔质量的关系。
第1章原子结构（无机化学第9章）通过学习本章内容，了解物质结构决定其性质的一般规律，能运用结构化学基础理论解释物质的基本性质。
具体要求如下：1．了解原子的内部组成、微观粒子的基本特征和微观粒子运动的一般规律以及处理方法；2．认识单电子原子（氢原子）的结构，理解薛定鄂方程的解–波函数的概念及图解方法，电子云的概念及图解方法。
掌握四个量子数的基本概念使用方法以及相互联系；３．理解多电子原子核外电子能量高低的影响因素、核外电子排布原则；掌握多电子原子结构的表示、原子结构（核外电子的排布方式）与元素周期表的关系；认识元素基本性质（含原子半径、电离能、电子亲合能与电负性）的基本概念与周期性变化规律。
第2章分子结构与晶体结构（无机化学第10章和第11章）1．了解物质结构的基本层次、化学键的类型和性质对物质性质的影响，了解晶体结构的表示方法与分类。
掌握分子结构的基本概念与表示方法：了解共价键的定义和共价键的性质与分子性质的关系；使用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论判断分子的空间几何构型；了解分子轨道理论基本原理，学会使用分子轨道解释分子的性质（分子的键级、磁性和分子的稳定性），掌握分子结构简式。
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作业16——17页7，11 (2)第一章化学反应热1.1 几个基本概念1.1.1 系统（体系）和环境（外界）为了明确研究对象，人为地将一部分物质与其余物质分开，被划定的研究对象称为系统；系统之外，与系统密切相关，影响所能及的部分称为环境。
在烧杯中加入稀H2SO4和几粒Zn粒(图)，如把H2S04+Zn粒当成研究对象，则H2SO4+Zn粒就是体系，而烧杯等就是环境；如把烧杯和H2SO4+Zn粒当成体系，则周围的空气就是环境等。
按照系统和环境之间物质和能量的交换情况，通常可将系统分为以下三类：1．敞开系统（图）系统和环境之间既有能量交换，又有物质交换，则该体系就是敞开体系。
2．封闭系统（图）系统与环境之间没有物质交换，但可以有能量交换。
如将上述烧杯放入一个不绝热的密闭容器内，则是封闭体系。
3. 孤立系统（图）系统和环境之间没有任何物质和能量的交换。
就象上例，如将盛H2SO4+Zn粒的烧杯装如一绝热的密闭容器内，则烧杯、H2SO4+Zn粒、和绝热容器所组成的体系就是孤立体系。
若将化学反应（包括作用物和产物）作为研究对象，应该属于什么系统？那就属于封闭体系了。
注意！在研究化学反应时，不加特殊说明，都是按封闭体系处理。
1.1.2 状态与状态函数系统的状态就是系统宏观性质（例如压力、温度、体积、能量、密度、组成等）的综合表现。
或者说系统的宏观性质的总合确定了系统的状态。
由于系统的宏观性质是状态的单值函数，亦称状态函数。
即用来描述系统宏观状态的物理量称为状态函数。
状态函数的变化值只决定于系统的始态和终态，与变化的途径无关。
如一杯水的始态是20℃、100kPa、50克，其终态是60℃、100kPa、50克。
不管采取什么途径，其温度的改变量ΔT都是40℃。
1.2 热力学第一定律在任何过程中（当然也包括化学反应）能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中能量的总值不变，这就是能量守恒定律。
将能量守恒定律应用于热力学就是热力学第一定律。
在化学热力学中，研究的是宏观静止系统，不考虑系统整体运动的动能和系统在外力场（如电磁场、离心力场等）中的位能，只着眼于系统的热力学能（内能）。
热力学能是指系统内分子的平动能、转动能、振动能、分子间势能、原子间键能、电子运动能、核内基本粒子间核能等能量的总和。
1.2.1 热力学第一定律的内容假设系统由始态（热力学能为U1）变为终态（热力学能为U2），若在此过程中，系统从环境吸热为q，环境对系统作功为W，则系统热力学能变化是ΔU = U2-U1= q + W （1.1）式（1.1）就是热力学第一定律的数学表达式。
它表明变化过程中系统内能的增量等于系统所吸收的热加上系环境对系统所作的功。
这也是能量守恒定律。
热力学能是状态函数，与温度、压强等状态函数一样，系统的热力学能增量ΔU只与始末状态有关，与所经历的过程无关。
1.2.2 功和热是系统和环境间能量的交换形式，它们都不是状态函数，其数值与途径有关。
热力学中规定，系统吸热q为正值；系统放热q为负值。
系统对环境作功时，W取负值；环境对系统作功时，W取正值（某些书上是将系统对环境作功为正，环境对系统作功为负，这时第一定律的数学表达式为ΔU = q-W）。
热力学中将功分为体积功（膨胀功）和非体积功（有用功），即Ｗ＝Ｗ体+Ｗ有。
热力学中把除体积功以外的功统称为有用功（或称非体积功），以Ｗ有表示，如电功、表面功等。
化学反应如要做有用功，则需要特别的按排或者需要一定的装置。
热力学系统体积变化时对环境（外界）所作的功称为体积功。
体积功对于化学过程有特殊意义，因为许多化学反应是在敞口容器中进行的。
如果外压p不变，这时的体积功为W体＝-PΔV。
1.3 化学反应的反应热[课上演示实验]：安全火柴为什么为什么不安全？所谓安全火柴是相对第二代不安全火柴而言的。
第二代火柴是1816年由法国人德鲁逊发明的。
这种火柴头上涂有硫磺，再覆以白磷，铅丹（Pb3O4）或二氧化锰（MnO2）及树胶的混合物。
白磷受热后容易熔化，在40℃就会起火燃烧。
白磷是巨毒的物质，人误服0.1～0.2克就会死亡。
用白磷制成的火柴，在较粗糙的物体上一擦就着。
虽然很方便，但容易引起火灾，很不安全。
所以这种火柴问世不久就被世界各国普遍禁止制造。
红磷要到260℃才开始燃烧，也不象白磷那样有巨毒。
但红磷单靠摩擦是不能起火的。
可是当它与氯酸钾混合后，比白磷更容易起火，发生燃烧或爆炸。
1855年，伦塔斯脱姆运用其独特的思维方法，想出了一个巧妙而简单的方法，解决了上述难题。
他把引火剂分成两部分，用可燃物氯酸钾、二氧化锰等及树胶调成浆糊沾在浸过石蜡的小木棒上制成火柴头；把红磷、细沙做成胶粘涂在火柴盒的侧面做成火柴皮。
火柴头只有在火柴盒的侧面上摩擦时才会点着。
这种火柴既没有毒，又不易引起火灾，因此被称为“安全火柴”。
KClO3+H2SO4（浓）＝KHSO4+HClO3，HClO3不稳定又分解成O2和Cl2等。
同时上述反应又放出大量的热，所以火柴自然。
化学反应热是指有用功为0，等温过程的反应热，通常还要有等容或等压的条件。
因此有等容反应热和等压反应热两种。
1.3.1 等容反应热在恒容、不作有用功的条件下，热力学第一定律中Ｗ体+Ｗ有＝０。
所以ΔU =q v （1.2）式中q v 就是等容反应热，左下脚标字母v 表示等容过程。
式（1.2）表明，等容反应热全部用于改变系统的内能。
q v 只与始态和终态有关，而与途径无关。
1.3.2 等压反应热在等压，不作有用功的条件下，热力学第一定律中Ｗ体＝－P ΔV ＝－p （V 2-V 1），故ΔＵ＝Ｕ２-Ｕ1＝q p - p （V 2-V 1）q p ＝（U 2+PV 2）-（U 1+PV 1）如令 H ≡U+Pv （1.3）q p ＝H 2-H 1＝ΔH （1.4）式中q p 就是等压反应热。
H 就是物理学中提到的焓，式（1.3）是焓的定义式。
H 是状态函数U 、p 、V 的组合，所以焓H 也是状态函数。
式（1.4）中ΔH 是焓的改变量，称为焓变。
由（1.4）式还可以看出，等压反应热也与途径无关，在数值上等于焓变。
因为我们遇到的化学反应，大部分是在100kPa 下，在敞口容器中进行的，而且许多反应都伴有明显的体积变化。
所以，我们遇到的反应大部分是在等压下进行的，其反应热是等压反应热，刚好和焓变数值相同。
故通过焓变值ΔH 就可以知道恒压反应热的大小了。
因此就用ΔH 表示等压反应热。
今后我们提到化学反应热，不加特殊说明都指等压反应热。
例1.1 在等温T 、压力p 及非体积功W 有＝０的条件下，要实验测得反应C+1/2O 2=CO的反应热是很困难的。
因为无法保证只生成CO ，而没有CO 2生成。
但我们可以设计如下反应，如下图所式 ：因为ΔH 与途径无关，故有：Δr H m ，1＝Δr H m ，2+Δr H m ，3式中的下脚标r 表示是化学反应的热效应，m 表示是1mol 反应（1mol 反应先可以简单理解为按所给的反应方程式进行的反应）。
在100kPa 和298K 下，已经测得反应（1）和反应（3）的等压反应热（这应是可以做到的）分别是（1） C （s ）+O 2（g ）→CO 2（g ） Δr H m ，1=-393.5kJ ·mol -1（3） CO （g ）+21O 2（g ）→CO 2（g ） Δr H m ，3=-283.0kJ ·mol -1 3 m r H ∆ 2.m r H ∆1.m r H ∆反应（2） C （s ）+21O 2（g ）→CO （g ）的Δr H m ，2＝Δr H m ，1-Δr H m ，3＝-393.5kJ ·mol -1-（-283.0kJ ·mol -1）＝-110.5 kJ ·mol -1。
盖斯定律是19世纪中叶俄国科学家盖斯综合分析大量实验数据总结出来的，所以叫盖斯定律，又叫反应热加和定律。
利用盖斯定律可由分步反应的Δr H m ，i ，求总反应的Δr H m ；当然也可以从已知的n-1反应（n 是总反应和所有分步反应数的总和），求另一个未知反应的Δr H m 。
例1.2试求以下反应（1）CO （g ）+ H 2O （g ）= CO 2（g ）+ H 2（g ） 在298K ，100Kpa 条件下的反应热是多少（该反应是工业制氢的重要反应）？已知下列反应在298K ，100KPa 时的Δr H θm 为（2）C （石墨）+21O 2（g ） = CO （g ） Δr H θm = -110.5 kJ ·mol -1 （3）H 2（g ）+ 21O 2（g ）= H 2O （g ） Δr H θm = -242kJ ·mol -1 （4）C （石墨）+ O 2（g ）= CO 2（g ） Δr H θm = -393.5kJ ·mol -1解：从分析四个反应可知，（3）-（1）+（2）=（4）代入有关数据，可得反应（4）的Δr H m = -41 kJ ·mol -1。
１.3.3 热力学标准态所谓标准状态是指在温度T 和标准压力ΘP （100kPa ）下该物质的状态，简称标准态。
纯理想气体的标准态是指该气体处于标准压力ΘP （100kPa ）下的状态。
而混合理想气体中任一组分的标准态是指该气体组分的分压力为 Θ时P 的状态。
纯液体（或纯固体）物质的标准态是指压力ΘP 下的纯液体（纯固体）的状态。
关于溶液中溶质的标准态的选择问题，较为复杂，这里选其浓度1mol •L -1为标准态。
应注意的是，标准态只规定了标准压力ΘP （100kPa ），而没有限定温度。
但通常我们从手册或专著查到的有关热力学数据一般都是298.15K 时的数据（我们书后的数据也是如此）。
在标准态时，化学反应热（严格讲应是恒压反应热）用Δr H Θm 表示。
下标“r ”表示反应，“ θ”表示标准态，“m ”表示进行1mol 反应。
1.3.4 单质和化合物的标准（摩尔）生成焓所谓标准摩尔生成焓，就是在一定温度、标态下，由最稳定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的焓变称为该物质的标准（摩尔）生成焓，以符号Δf H m Θ表示。
常用单位是kJ ·mol -1。
由定义可知，最稳定单质的标准生成晗为0。
在标准条件下石墨和金刚石，石墨是最稳定单质。
当石墨转化为1mol 金刚石时需要吸收1.91kJ 的热量，即C （石墨）→C （金刚石） Δf H m Θ（金刚石）=1.91kJ ·mol -1如果是氯化氢（HCl ）和硫酸钠（Na 2SO 4）这类电解质，它们在水中将解离成正、负离子，而各种正、负离子在水溶液中都有不同程度的水合，形成水合离子。