大学化学第一章1
大学化学第一章1讲解
解：（1）△U系统＝（-60）＋（-40）＝-100kJ （2）△U系统＝（-40）＋（+60）＝+20kJ （3）△U系统＝（+60）＋（+40）＝100kJ （4）△U系统＝（+40）＋（-60）＝-20kJ
化学反应的反应热 化学反应系统与环境进行能量交换的 主要形式是热，称反应热或热效应。
化学反应动力学 现实性—速率 计算任意反应的∆U、∆H、∆S 、∆G和速率v。
为了便于讨论，我们先介绍以下几 个基本概念： 包括： 系统、 环境、 相、
质量守恒、 能量守恒、 状态 和 状态函数、 热和功
热力学基本概念
◆系统和环境 (system and surroundings) 系统： 作为研究对象的那一
∴ QP =△U +P△V
QP = △U +P△V
上式可化为： QP=（U2-U1）+ P（V2-V1）
即： QP=（U2+P2V2）-（U1+P1V1）
此时，令： H = U +PV 称：焓
则： QP =H2-H1=ΔH
意义：
焓：
符号：H ； H 是状态函数；
无绝对数值；
其值与n 成正比；
单位： kJ。 根据 Q 符号的规定，有：
• 也说明ΔU ，ΔH 可以通过量热实验进行直接测定。
注意下列各组状态函数表示的意义：
1.U , H 当泛指一个过程时状态函数改变量的
表示法
2.rU , r H
指明某一反应而没有指明反应进度即 不做严格的定量计算时，两个状态函
数改变量的表示法
3.rU m , r H m 表示某反应按所给定反应方程式进
大学化学第一章
第一章 习题选解3. 20℃时某地空气中水的实际蒸汽压为1.001KPa 。
此时的相对湿度是多少？若温度降低到10℃，相对湿度又如何变化？解：设水蒸气服从PV=nRT ，其他因素不变时，P 正比于绝对温度T ，故10℃时：P H2O 实际＝ 1.001×2.2932.283＝0.9669（KPa ） 查表1-1（P10）知，P H2O ，饱和是2.339 KPa （20℃）和1.228 KPa （10℃） 按相对湿度＝饱和实际，O H O H P P 22,计算，此地空气的相对湿度分别是42.80%（20℃）和78.74%（10℃），温度降低至10℃，其值增大为20℃值的80.4274.78=1.840（倍） 4. 比较并简述原因（1）不同浓度蔗糖溶液的凝固点高低；解：b/mol·Kg -1 0.1 0.2 0.5/b K t f f ⋅=∆℃ 小 大 更大/0f f t t ∆-=℃ 高 低 更低（2）同浓度不同溶质水溶液的凝固点高低；解：溶质 微粒b/mol·kg -1 /f t ∆℃ /f t ℃C 6H 12O 6 0.1 小 高NaCl=Na ++Cl - 0.2 大 低Na 2SO 4=2Na ++SO 42- 0.3 更大 更低（3）不同浓度Na 2SO 4溶液的渗透压高低。
解：Na 2SO 4⎩⎨⎧∙≈⋅-KPa RT b p kg m ol b //1渗低1.0 高2.0 更高5.05. 比较并说明理由：解：（1） BaCl 2 FeCl 2 AlCl 3 CCl 4 晶体类型 离子 过渡型（偏离子） 过渡型（偏分子） 分子熔 点 由高到低（2） SiO 2 BaO CO 2 晶体类型 原子 离子 分子硬 度 由大到小（3） MgO CaO CaF 2 CaCl 2离子键强度 由强到弱熔 点 由高到低（4） SiC SiBr 4 SiF 4 晶体类型 原子 分子 分子结合力 共价键 色散力较强 色散力，较弱熔 点 由高到低（5） 液态HF 、HCl 、HBr 、HI 靠分子间力（主要是色散力）凝聚，从左到右因分子体积增大，色散力增强，故沸点升高。
大学化学1溶液和胶体
14
溶液的通性 — 溶液的沸点上升的原因
3．溶液的沸点上升（boiling point）
液体的沸点 ( boiling point ) 当P 液 = P 外，液体沸腾时的温度。
正常沸点：当P外=P标时的液体的沸点。
溶液的沸点升高
是溶液蒸气压下降的直接结果
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溶液的通性 — 溶液的沸点上升的数值
p溶液= p*-⊿p = 2.338kPa - 0.021kPa = 2.317kPa
溶液的通性 — 凝固点下降
2．液体的凝固点降低（freezing point）
凝固点：某物质的液相蒸汽压与固相蒸汽压相等时 的温度。用Tf表示 或在一定外压下，物质固、液两相平衡共存时的温 度。
如 ：H2O(l) 273K,101.3kPa H2O(s)
该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压。
加入一种难挥发的非电解质
束缚一部分高能水分子
P↓
占据了一部分水的表面
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溶液的通性 — Raoult定律
在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压
(P)等于纯溶剂的蒸气压（PA*）乘以溶液中溶剂的 摩尔分数（xA ）。
p
p* A
xA
xA
nA nA nB
1.蒸气压下降 2.凝固点降低 3.沸点升高 4.渗透压力
p
p* A
xB
ΔTf＝kf • bB
ΔTb =kb• bB
= CBRT
的数值与溶液中质点 的个数成正比
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第 4 章 酸碱解离平衡和沉淀溶解平衡
4.1 电解质溶液 4.2 酸碱理论 4.3 弱电解质的解离平衡 4.4 缓冲溶液 4.5 沉淀溶解平衡
大学化学课后习题答案
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]。
大学化学01第一章 气体和溶液
第一章 气体和溶液学习要求1. 了解分散系的分类及主要特征。
2. 掌握理想气体状态方程和气体分压定律。
3. 掌握稀溶液的通性及其应用。
4. 掌握胶体的基本概念、结构及其性质等。
5. 了解高分子溶液、乳状液的基本概念和特征。
1.1 气体1.1.1 理想气体状态方程气体是物质存在的一种形态，没有固定的形状和体积，能自发地充满任何容器。
气体的基本特征是它的扩散性和可压缩性。
一定温度下的气体常用其压力或体积进行计量。
在压力不太高(小于101.325 kPa)、温度不太低(大于0 ℃)的情况下，气体分子本身的体积和分子之间的作用力可以忽略，气体的体积、压力和温度之间具有以下关系式：V=RT p n (1-1)式中p 为气体的压力，SI 单位为 Pa ；V 为气体的体积，SI 单位为m 3；n 为物质的量，SI 单位为mol ；T 为气体的热力学温度，SI 单位为K ；R 为摩尔气体常数。
式(1-1)称为理想气体状态方程。
在标准状况(p = 101.325 Pa ，T = 273.15 K)下，1 mol 气体的体积为 22.414 m 3，代入式(1-1)可以确定R 的数值及单位：333V 101.32510 Pa 22.41410 m R T1 mol 27315 Kp n .-⨯⨯⨯==⨯3118.314 Pa m mol K --=⋅⋅⋅11= 8.314 J mol K --⋅⋅ (31 Pa m = 1 J ⋅)例1-1 某氮气钢瓶容积为40.0 L ，25 ℃时，压力为250 kPa ，计算钢瓶中氮气的质量。
解：根据式(1-1)333311V 25010Pa 4010m RT8.314Pa m mol K 298.15Kp n ---⨯⨯⨯==⋅⋅⋅⨯4.0mol =N 2的摩尔质量为28.0 g · mol -1，钢瓶中N 2的质量为：4.0 mol × 28.0 g · mol -1 = 112 g 。
大学化学(上)基础化学 (1)
——基础化学
University Chemistry（A）
——Foundational Chemistry
基础化学
基础化学
第1章
绪论
Introduction
基础化学
第1章 绪论
1.1 化学及其特征、形成和作用 1.2 化学与医学的关系 1.3 基础化学课程简介
基础化学
1.1 化学及其特征、形定义 化学是在原子和分子层次上研究
物质的组成、结构、性质及其变化规 律的科学 。
基础化学
化学的研究对象 是物质，是具有静止质量的实物。 场：没有静止质量，不是化学的主要研究对象 。
实物(substance) ：
场(field) ： 基础化学
星球
汽车
基础化学
分析化学
是测量和表征物质的组成（成分与含量） 和结构的学科
基础化学
物理化学
是运用物理学和数学的原理和方法研 究所有物质系统的化学行为的基本规 律的学科
基础化学
思考题
随着化学与信息、生命、材料、环境、能源、 地球、空间和核科学等朝阳科学的相互联系、 交叉和渗透，化学学科必将形成了更多的边 缘分支学科，这种说法，对吗？
分子
无线电波（电磁场）
光子
化学研究的具体对象
原子、分子、结构单元 高分子、生物大分子、超分子 分子、原子的维数、尺度 分子、原子的不同聚集态和组装态 分离和分析 结构和构象 粒度和形貌 物理和化学性质 生理和生物活性
基础化学
C60分子分别吸附在STM针 尖上和生长于金表面的硫 醇单分子层自组装膜上构
成的双隧道节示意图
化学的主要分支
无机化学 有机化学 物理化学（含结构化学） 分析化学
大学化学-第1章-物质结构基础
Y22p y
第 章 物质结构基础
1
1.1 原子结构
第 章 物质结构基础
1
1.2 化学键与分子结构
1.1.2 多电子原子结构
Linus Carl Pauling USA California Institute of Technology (Caltech) Pasadena, CA, USA b.1901.2.18 d.1994.
该电子在 s 亚层(l = 0)上，
运动区域为球形；
基态氢原子 该电子处于1s 轨道上，
空间有一种取向(m=0) ；
该 1s 电子能量最低，
运动区域离核很近。
第 章 物质结构基础
1
1.1 原子结构
(4) 自旋量子数 ms 取值： ，常用“ ”和“ ”表示。
意义： 描述电子绕轴自由旋转的状态。
电子自旋状态
第 章 物质结构基础
1
1.1 原子结构
(2) 角量子数 l
取值
球 哑复复 形 铃 杂 杂 …… 形形形
, 共 n 个值。 符号: s p d f g h 等 (电子亚层)。
意义：
①表示原子轨道的形状。 ②决定电子绕核运动的轨道角动量。
③表示电子层中分为若干个电子亚层(也称能级)。
④多电子原子中，电子的能量取决于 n 、l。
1
1.1 原子结构
SchrÖdinger方程
——量子力学中描述电子运动规律的基本方程
m：电子的质量 V: 电子的势能 E: 电子的能量 x,y,z: 空间坐标
: 波函数(原子轨道)，描述原子 核外电子运动状态的函数。
Erwin Schrö dinger (1887-1961) 奥地利物理学家 诺贝尔物理学奖(1933年)
大学化学课件第一章
思考
1. 101.325 kPa，273.15 K下，H2O(l), H2O(g)和 H2O(s)同时共存时，系统中的相数为多少？
2. CaCO3(s)分解为CaO (s)和CO2(g)并且达到平 衡的系统中有多少相？
二、状态与状态函数 (state function )
1. 状态是体系内一切性质的总和。
例1.1 在容积为10.0 L的真空钢瓶内，充入氯气， 当温度为288 K时，测得瓶内气体的压强为 1.01×107 Pa。 试计算钢瓶内氯气的质量，以千克表示。
解：由pV=nRT， 推出 m MpV RT
m 71.0103 1.01107 10.0 103 8.314 288
单相体系：均匀体系，只有一个相的体系。 多相体系：不均匀系，有两相或两相以上的体系。 相变：同一物质的气相、液相、固相间的相互转
化，叫做相变。固态物质不同晶形间的转 化也属相变。
TiO2/MgTiO3 界面结构
高分辨透射电子显微镜(HRTEM) High-resolution Transmission Electron Microscope
1. 理想气体 为了研究的方便，假设有一种气体：
只有位置不占有体积，是一个具有质量的几何点。 分子之间没有相互作用力， 分子间及分子与器壁间的碰撞不造成动能损失。 这种气体称之为理想气体。
说明
1) 理想气体只是一种人为的气体模型， 实际中它是不存在的。
2) 研究结果表明: 在温度不太低，压力不太高（高温、低压）条件下， 气体分子间的距离相当大， 气体分子自身体积与气体体积相比可以忽略， 分子间的作用力也显得微不足道， 可以近似认为是理想气体。 高温、低压： 温度高于0 oC， 压强低于1 atm。
大学化学-第1章 热化学与能源
环 热
Q﹥
境
Q﹤
体
w﹥
系
w﹤
功
热：由于温度不同而在体系和环境之间传 递的能量，用符号“Q ”表示。 热的变化与具体途径有关，不是状态函数。 体系吸热 : Q >0； 体系放热 : Q <0。
功：除热外，体系与环境间所传递的一切能量， 叫做功。用符号W表示。热力学规定，体系对环 境做功，W为负值；环境对体系做功，W为正值。
或
θ θ r H m Δ r H m ( i )
化学反应不管是一步完成还是分几步 完成，其反应热总是相同的.
H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l)
rH=-285.8kJ· -1 mol rH1=+431.8kJ· -1 mol rH2=+244.3kJ· -1 mol rH3=-917.9kJ· -1 mol
体系：研究的对象 环境：而体系以外的与体系有密切关系的周围部分称
为环境。
体系和环境间可以有明确的界面, 也可能是虚拟或模糊的界面。 敞开体系：体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换 封闭体系：体系与环境之间没有物质交换，只有能量交换 孤立体系：体系与环境之间既没有物质交换，也没有能量 交换
2. 状态和状态函数（ state and state function）
PV产=n产RT
∴QP=△U +△nRT=Qv+△nRT
2.热化学方程式 (thermochemical equation)
热化学方程式: 表示化学反应及其反 应热关系的化学反应方程式
2H 2 g O 2 g 2H 2Og
θ r H m 298.15K 483.64kJ mol -1
大学化学 第一章
例1.2 某体系吸收了40 kJ热量，对环境做了 20 kJ的功，那么体系内能的改变量为? 解：对体系而言: ∆U(体系) = Q － w = 40 － 20 = 20 (kJ)
pV nRT
2.气体分压定律(道尔顿分压定律)
piV ni RT pi ni xi 或 pi xi p pV nRT p n
即：组分气体的分压等于 总压与该组分气体的摩尔分数的乘积。
§1.2 能量和能量守恒定律
一、体系 (系统) 和环境 (system and surrounding ) 体系(系统)就是所要研究的对象； 系统以外与系统有密切联系的其他物质或 空间部分，叫做环境。
1molN2 1molO2
答：相等。 ∵ pV=nRT ，而V、T、n均相同。 2) 容器1中O2和N2对器壁的压力相等? 答：相等。 ∵pV=nRT，而V、T、n均相同。 3) 两个容器的器壁承受的压力是否相同？ 答：否。
1molO2
p2 pO2；p1 pO2 pN2 2 p2
2.气体分压定律(道尔顿分压定律)
2. 理想气体状态方程
波义尔
Robert Boyle 1627-1691
查理
Jackues-Alexandre Charles 1746-1823
盖-吕萨克
Joseph-Louis Gay-Lussac 1778-1850
阿伏加德罗
大学化学第一章(化学工业出版社).doc
第一章化学反应的基本原理1.某乙醇溶液的质量为196.07g，其中H2O为180g，求所含C2H5OH物质的量。
解：由题意可知：n(C2H5OH)=m/M=(196.07-180)/46=0.35mol2.已知化学反应方程式：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，求1t含95%碳酸钙的石灰石在完全分解时最多能得到氧化钙和二氧化碳各多少千克？解：由题意可知：m(CaO)=(56×1000×95%)/100=532kgm(CO2)=( 44×1000×95%)/100=418kg3.已知铝氧化反应方程式：4Al(s)+3 O2(g)=2Al2O3(s)，试问：当反应过程中消耗掉2molAl时，该反应的反应进度为多少？分别用Al，O2，Al2O3进行计算。
解：由题意可知：4Al(s)+3 O2(g)=2Al2O3(s)ξ(Al)=Δn(Al)/ν(Al)=(-2mol)/(-4)=0.5molξ(O2)= Δn(O2)/ν(O2)=(-1.5mol)/(-3)=0.5molξ(Al2O3)= Δn(Al2O3)/ν(Al2O3)=1mol/2=0.5mol4.水分解反应方程式：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)，反应进度ξ=3mol时,问消耗掉多少H2O，生成了多少O2？解：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g), ξ=3molΔn(H2O)= ξ×ν(H2O)= (-1) ×3mol=-3molΔn (O2)= ξ×ν(H2O)= (1/2) ×3mol=1.5mol5.甲烷是天然气的主要成分，试利用标准生成焓的数据，计算甲烷完全燃烧时反应的标准焓变Δr H mθ(298.15K)。
1molCH4完全燃烧时能释放多少热能？解：由题意可知：CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)Δf H mθ/ kJ·mol-1 -74.85 0 -393.50 -241.82Δr H mθ(298.15K)={Δf H mθ(CO2)+2Δf H mθ(H2O)-Δf H mθ(CH4)-2Δf H mθ(O2)}=-802.29kJ·mol-16.已知N2H4(l)和N2O4(g)在298.15K时的标准摩尔生成焓分别为50.63kJ·mol-1.和9.66kJ·mol-1。
大学化学 第一章
例题
计算下列反应的rGm： H2O2(l) == H2O(l) +1/2 O2(g) 解：查表得 fGm(H2O2,l)= -120.42 kJ· -1 mol fGm(H2O,l)= -237.18 kJ· -1 mol rGm=fGm(H2O,l)- fGm(H2O2,l) =(-237.18)-(-120.42) = -116.76 (kJ· -1) mol
化学与化工学院
影响熵的因素 (2)
同族元素组成的化合物，聚集态、温度、 原子个数都相同时，原子半径越大熵越大: Sm(HF) < Sm(HCl) < Sm(HBr) < Sm(HI) 同分异构体中，对称性低或结构复杂的异 构体，其Sm大： Sm(CH3OCH3,g) < Sm(CH3CH2OH,g)
化学与化工学院
化学反应的G与自发性
H S G= H－TS 低温 高温
–
+
+
–
–
+
–
+
+
–
+
–
+
– 自发反应
T转
–
+
正向反应自发性 随温度的变化 任何温度下 均自发 任何温度下 均非自发 低温时 非自发 高温时 自发 低温时 自发 高温时 非自发
化学与化工学院
影响熵的因素 (3)
温度：同物质的同种聚集态，温度越高， 物质的混乱度增大，物质的熵也增大： Cu: Sm(s,298.15K)<Sm(s,773K)<Sm(s,1273K) 4. 压力：压力增大时，将物质限制在较小的 体积之中，物质的混乱度减小，因此物质 的熵也减小。压力对固体或液体物质的熵 影响很小，但对气体物质的熵影响较大。
大学化学习题解答第一章
6 一支40W的霓虹灯管,体积为5.0×10-2dm3,内部充有氩气 1.00×10-6mol,假设灯管开亮以后,平均温度达到353K,计算 管内氩气的压力是多少?
7 300K时,A气体在6.0×104帕下,体积为1.25×10-4m3,B气体在8.0×105 帕下,体积为0.15dm3,现将这二种气体在300K下混合(彼此不发生反应)于 0.50dm3容器中,求混合气体的总压力是多少?
8 在293K,用排水取气法收集氧气,其体积为0.50dm3,压力为 1.00×105帕,在此温度下水的蒸气压力为2.30×103帕,计算 氧气的物质的量为多少摩?
9 294K时,在1.00dm3容器中,盛有百分之十的盐酸溶液0.100dm3 (ρ=1.1g/cm3)现在加入0.654g Zn,并塞紧瓶口,反应完全后,计算瓶中的压 力是多少?(设瓶内温度在反应前、后相同;瓶内空气、水蒸气 、HCl气体 的总压力为1.0×105帕,反应前进后它们的分压力都不变.)
大学化学习题解答
第一章 大气 大气污染与防治
1、利用真空泵抽气，可使容器内压力降到 1.33×10-5Pa,试计算在300K时,对一个5.0×10-2m3 的氧气瓶进行抽气,最后瓶内还剩下多少个氧分子?
2、一个体积为V的容器中，盛有压力为2.0×105帕的某种气体，现在从 容器内放出部分气体，容器内气体压力降到1.5×105帕，而放出来的气 体在1.0×105有多少立方 米?(整个过程温度都保持恒定)
10 用金属锌与稀硫酸反应制取氧气时，在298K和1.0×105帕下用排水 集气法收集到气体（为氢和水蒸气的混合气体）0.82dm3，计算（1）氢 气的量；（2）氢气和水蒸气的体积分数。
3 在温度400K时,计算0.22kgCO2气体在0.020m3容器中产 生的压力是多少?
大学化学课本习题答案
2-
21.（1）CH4 是非极性分子晶体，熔化时只需克服色散力； （2）CaCl2 为离子晶体，必须克服 其间作用的库仑力； （3）BN 为共价型的原子晶体，要克服其共价键力，因此需很高的温度 方可实现； （4）CO2 干冰，非极性分子晶体，其中只存在极弱的色散力，很容易分开，这表 现为干冰的升华性； （5）Ag，金属晶体，破坏金属键力，需较高的能量； （6）Ar，非极性分 子晶体，只存在微弱的色散力，故常温下即为气态； （7）NH3，极性分子晶体，三种分子间 力外，还存在氢键； （8）CuF2，离子晶体，克服其正、负离子间的库仑作用力。 22.（1）X 为 Si，原子晶体，熔点、沸点高，脆性，硬度大，机械加工性差，晶体中电子跃 迁较易，是典型的半导体元素； （2）XY—Si3P4,近于原子晶体，熔、沸点较高，脆性，硬度 大，机械加工性差； （3）XZ—SiCl4，非极性分子晶体，熔、沸点较低，不导电，导热性差， 不能机械加工。
4. 比较下列各组物质的焓变情况： （1）273K 1mol CO(g)和 373K 的 1mol CO(g) H 高温物>H 低温物 ； H 0 ； （2）1mol C6H6（l）和 1mol C6H6 (g) ； H 0 ； H 气>H 液>H 固， （3）1mol 反应 CaCO3（s）→ CaO（s）+ CO2(g)的生成物和反应物 此反应为吸热反应， ； H 0 ； （4）1mol 反应 I2（g）+H2（g）→2 HI(g) 的生成物和反应物 此反应为放热反应， ； H 0 。
2+ 42+ －
粒子间作用力 库仑力 （离子键） 色散力 共价键 三种分子间力 加氢键 离子型 共价键 库仑力
主要物理性质 硬度较大，脆性，熔、沸点较高， 熔化或水溶液导电，机加工性差 质软，熔、沸点极低，导热性差， 绝缘性好，机加工性级差 硬度大，脆，熔、沸点高，导热性 差，室温绝缘，高温半导体 与 O2 大致相同 硬度大，脆性，熔、沸点高，导电 性差，耐热性好，机加工性差 与 MgCl2 大致相同
大学化学第二版(科学出版社)第一章第一节
ξ=△nR/vR= [nR(ξ) - nR(0)]/vR
反应进度的微变定义为：
dξ= dnR/vR
说 明: (1) vR 符号: 反应物为负(-)；生成物为正(+)。
(2) 化学反应进度（ξ)的单位：mol。 (3)反应进度表示的意义：若ξ=1, 表明发生了1mol反应。
例如: 合成氨反应的有关数据见下表。试比较下列 两个反应式中反应进度是否相同？ 反应式 (1) N2 + 3H2 = 2NH3 vR -1 -3 2 开始时物质的量/mol 10 20 0 t 时刻物质的量/mol 9 17 2
b.体积功W（膨胀功，expansile work）
在恒定外压下 W ＝ － p外 • △V
C.热和功不是体系的状态函数,它们是途径函数。
六、反应进度(ξ)
1.定义： 反应进度是用来定量地描述和表征化学反应进行程度的物 理量。符号：ξ ，单位：mol 2.化学反应的一般形式：
对于某一反应：
可写为：
2.焓和焓变
焓(enthalpy)
焓变
根据 △U ＝ U2－U1 ＝ QP － P (V2－V1) 则有 QP＝(U2－U1 )＋P (V2－V1 )＝(U2＋Pபைடு நூலகம்2)－(U1 ＋PV1) 令： H ＝ U + P V 则 ： QP ＝ H2－H1 ＝ △H 即：△H ＝ QP
结论：恒压过程的热效应在数值上等于该系统在变化过程中的焓变。
热化学与能量转化—热和功
五、热和功
1、热 ( heat , Q） 体系和环境间因存在温度差而传递的能量。
2、功 ( work, W )
除热以外其它各种形式传递的能量,统称为功。 W ＝W(体积功) + W′(非体积功) 说明：a 热力学规定：
南昌大学大学化学第一章课后答案
南昌⼤学⼤学化学第⼀章课后答案第⼀章1．⽤作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为0.030，这种⽔溶液的密度为1.0g?mL-1，请计算这种⽔溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质的量浓度和摩尔分数。
解：1L溶液中，m( H2O2) = 1000mL?1.0g?mL-1?0.030 = 30gm( H2O) = 1000mL?1.0g?mL-1?(1-0.030) = 9.7?102gn( H2O2) = 30g/34g?moL-1=0.88moln( H2O) = 970g/18g.?mol-1=54molb( H2O2)= 0.88mol /0.97kg = 0.91mol?kg-1c( H2O2)= 0.88mol/1L = 0.88mol?L-1x( H2O2) = 0.88/(0.88.+54) = 0.0162．计算5.0%的蔗糖(C12H22O11)⽔溶液与5.0%的葡萄糖(C6H12O6)⽔溶液的沸点。
解：b(C12H22O11)=5.0g/(342g.?mol-1?0.095kg)=0.15mol?kg-1b(C6H12O6)=5.0g/(180g.?mol-1?0.095kg)=0.29mol?kg-1蔗糖溶液沸点上升T b=K bb(C12H22O11)= 0.52Kkgmol-10.15molkg-1=0.078K蔗糖溶液沸点为：373.15K+0.078K=373.23K葡萄糖溶液沸点上升T b=K bb(C6H12O6)= 0.52Kkgmol-10.29molkg-1=0.15K葡萄糖溶液沸点为：373.15K + 0.15K = 373.30K3．⽐较下列各⽔溶液的指定性质的⾼低(或⼤⼩)次序。
(l)凝固点: 0.1mol?kg-1 C12H22O11溶液，0.1mol?kg-1 CH3COOH溶液，0.1mol?kg-1 KCl溶液。
(2)渗透压：0.1mol?L-1 C6H12O6溶液，0.1mol?L-1CaCl2溶液，0.1mol?L-1 KCl溶液，1mol?L-1 CaCl2溶液。
工科大学化学--第一章
1.2.3 水资源保护
（3）水体的富营养化
污水中碳、 氮、 磷等植物生长所必需的营养物质过剩, 使得藻类、 浮游生物迅速繁殖, 不但大量消耗掉水中的氧, 而且遮挡阳光, 导致水中的 鱼类和其他生物大量死亡、腐烂, 水质恶化, 这种现象称为水体富营养化。
富营养化污染发生于海洋,将使海洋中的浮游生物暴发性增殖、聚集而 引起水体变色, 称为赤潮。 富营养化污染发生于淡水, 将引起蓝藻、绿藻、 硅藻等藻类迅速生长, 使水体呈蓝色或绿色, 称为水华。
(2) 生活污染源 这种污染源主要为家庭炉灶排气, 是一类排放量大、 分布广、 危害性不容忽视的空气污染源。
(3) 汽车尾气 汽车尾气污染指由汽车排放的废气造成的环境污染, 主要污染物为碳氢化合物、 氮氧化物、 一氧化碳等, 可以引起光化学烟雾。
1.1.3 大气污染与防治
3. 大气污染物
（1）颗粒物 颗粒物指除气体之外, 包含于大气中的物质, 包 括各种固体、 液体和气溶其中有固体的灰尘、 烟雾以及液体的云雾和雾滴, 其粒径范围主要在 200 ~ 0. 1μm 之间。
3. 质量摩尔浓度
在溶液中，溶质B的物质的量nB除以溶剂A的质量mA，即为溶质B的 质量摩尔浓度，用bB表示，单位为mol·kg-1。
4. 摩尔浓度
在溶液中，物质B的物质的量nB为mol·L-1。
1.2.2 稀溶液的依数性
1.液体的蒸气压下降
分压等于相同温度下, 组分气体单独占有与混合气体相同体积时具 有的压强。
混合气体的总压等于各组分气体的分压之和, 这种关系称为道尔顿 分压定律。
pB
nB n
p=yB p
（nB/n）是组分气体B的物质的量分数（摩尔分数），可用yB表示，
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若将此定律用于热力学系统中，称为热力学第一定律。
通常表示为：
ΔU=Q+W
在任何过程中，系统热力学能（U）的增加等于
系统从环境吸收的热（Q）与环境对系统所做的功
（W）之和。
状态与状态函数
状态 是指用来描述系统的所有宏观性质的综 合表现。 状态函数: 在热力学中，把用于确定系统状态的物理量（宏观性）。如：状态函数分类：
广度性质：(extensive property) 广度性质的量值与系统中物质的 量成正比，在系统内具有加和性。 如：m、n、V、U、H、S、G 等。
强度性质：（intensive property） 强度性质的量值与系统中物质的 量无关，不具有加和性. 如：T、P ，摩尔体积，密度等
2、状态函数的变化值只取决于系统的始态 和终 态，与变化的具体途径无关。只要系统恢复原状， 状态函数恢复原值。
若： 系统的始态和终态确定，各状态函数的变 化值确定
T1 V1 始态 P1 → T2 V2 P2 ΔT = T2-T1
终态
ΔV = V2-V1
ΔP = P2-P1
概括：状态函数有特征，状态一定值一定， 殊途同归变化等，周而复始变化零。
2.热力学能 即内能—系统内部能量的总和。
符号：U 单位：kJ 或 J U 是状态函数；
无法确定绝对数值；
其值与n 成正比。
* 热 热力学中将能量交换形式分为热和功。 热是系统与环境因温度不同而传递的 能量。
符号：Q ，
单位：kJ； Q 不是状态函数； 系统吸热：Q > 0 ； 系统放热：Q < 0
可写为： 0 = -N2 -3H2 +2NH3
即： 对于一般的反应：
N2 +3H2 == 2NH3 aA+bB == gG+dD
其化学反应计量方程为：
0=BBB 其中B的符a、b为负值；g、d为正值
化学反应的能量转化与守恒定律
“在任何过程中，能量既不能创造，也不能消灭， 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”
化学反应中的质量守恒和能量守恒
化学反应中的质量守恒定律
“在化学反应中，质量既不能创造， 也 不能毁灭。 只能由一种形式转变为另一
种形式。”（物质不灭定律）
通常用化学反应计量方程式表示反应物 与生成物之间的原子数目和质量的平衡关系， 通式为： 0= B B B B称化学计量数。
以合成氨反应为例：N2 +3H2 = 2NH3
第一章
化学反应基本规律
许多反应我们可以看得到，如： Pb(NO3)2 + 2KI
= PbI2 + 2KNO3
有的反应难以看得到： Pb2+ + EDTA = Pb-EDTA
（乙二胺四乙酸根）
有的反应式可以写出来，却不知到能 否发生？ Al2O3 + 3CO = 2Al + 3CO2 CO + 2NO = CO2 + N2 这就需要了解化学反应的基本规律, 其中最重要的是化学热力学。
可行性、方向性及 反应进行的程度 现实性—速率
计算任意反应的∆U、∆H、∆S 、∆G和速率v。
为了便于讨论，我们先介绍以下几
个基本概念： 包括： 系统、 环境、 相、 质量守恒、 能量守恒、
状态 和 状态函数、
热和功
热力学基本概念
◆系统和环境
(system and surroundings)
系统： 作为研究对象的那一 部分物质； 环境：系统之外，与系统密 切联系的其它物质。
Zn(s) + 2HCl = ZnCl2 + H2
系统特点：
a) 是宏观的； b) 系统要占有空间； c) 系统是多种多样的，可以是气、液
、固及多个 相 的系统。
环境特点：
a) 系统与环境之间有确切的界面；
b) 这种界面可以是真实的，也可以是虚构的； c) 系统与环境的划分不是固定不变的。
化学反应一般将反应物和产物作为研究系统。
本章主要研究和解决的中心问题：
• 反应过程中能量变化的问题
化 学 热 力 学
• 反应的可行性及进行方向的问题
• 反应进行的程度 (化学平衡)问题 • 研究反应的现实性问题 —— 化学动力学
化学热力学——应用热力学的基本原理 和方法研究化学反应的科学。 研究对象 — 宏观的、大量质点的集合体 优点：
◆ 只考虑研究对象的始态和终态,
不涉及物质的微观结构和反应原理。
◆ 不考虑时间因素.
局限性：
不能解释变化发生的原因；
只能处理平衡状态；
不能解决过程的速率问题。
化学热力学有三个定律，我们重点讨论
第一、第二定律。
本章知识框架：
基本概念 热力学第一定律
能量转化
热力学第二定律 第三定律 化学反应动力学
三种热力学系统：
敞开系统 open system 封闭系统 closed system 孤立系统 isolated system
能量 物质
能量
能量
×
物质 ×
物质 ×
热力学上研究最多的是封闭系统。
◆ 相： 系统中任何物理和化学性质完全相
同的部分。 相与相之间有明确的界面。 例如：
H2O
注意：
CCl4
(1) 一相不一定是一种物质. 例如，气体混合物。 系统只有一相，称为单相系统或均匀系统。 盐水溶液？
(2) 要注意“相”和“态”（聚集态）的区别
含两个相或多于两个相的系统称为 多相系统或不均匀系统。
(3) 同一物质可因聚集态不同而组成多相系统。
练习： 由相的概念可知，由液态物质组成的系统为单相系统（）
*功
系统与环境交换能量的另一种形式—功 ★功分为：体积功 W (W= - PΔ V )； 非体积功 W′。 ★单位：kJ。 ★ W 不是状态函数； ★系统对环境作功: W <0；
★环境对系统作功: W >0。
W和 Q不是体系所储存的能量， 有变化过程, 才有能量，是过程量。
可逆过程 ③
p始=4.0kPa V始=1.00L T=298K I p终=1.0kPa V终=4.00L T=298K II
T、V、P、n、 H、U、S、G 等.
例如,研究的系统为一理想气体，其 n=1mol, P=100kPa, V=22.4l, T=273K, 则该系统处于一种状态— —标准状态。其中n,p,V,T均为状态函数
状态函数主要性质（或特征）： 1.状态一定时，状态函数有确定值， 反之亦然。
系统的一个状态函数或几个状态函数发生 了 改变，则系统的 状态就发生改变。 始态和终态：变化前状态为始态，变化后的状态为终态。