浙江大学普通化学(第六版)第一章课件-热化学与能源
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浙大版_普通化学第六版知识点归纳【通用】.ppt
（4）多重平衡规则： Kθ= Kθ1. Kθ2 3.化学反应等温方程式：
（1） ΔrGm(T) ＝ -RTlnK(T)
（2）ΔrGm (T)＝ RT lnJc/K
ΔrGm (T) ＝ RT lnJp /K
（3） ln Kθ(T)＝-ΔrHθm / RT +ΔrSθm / R
＝ （ ） ln K2θ
K1θ
➢ n=1,2,3,4,5,6等正整数，电子层分别用K,L,M,N,O,P表示, 称 为电子层的符号。
➢在氢原子中n值越大的电子层，电子的能量越高。但在多电 子原子中，核外电子的能量则由主量子数n和角量子数l两者决 定。
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2.角量子数 l
角量子数 l 可表示原子轨道或电子云的形状。
l= 0, 1, 2, 3, …, (n-1) ➢ l=0时（s轨道），原子轨道或电子云呈球形分布； ➢ l=1时（p轨道），原子轨道的角度分布图为双球面，电子云 的角度分布的图为两个交于原点的橄榄形曲面； ➢ l=2（d轨道）及3（称f轨道）时,原子轨道的形状更为复杂。 ➢ 角量子数就表示同一电子层n的不同“电子亚层”。 ➢ n, l相同的各原子轨道属于同一 “电子亚层”，简称“亚 层”。
（2）生成沉淀（配离子）影响：氧化型形成沉淀 ，E↓；还原型形成沉淀 ，
E↑； 氧化型和还原型都形成沉淀，看二者Ks 的相对大小。
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4. 电动势E与△G的关系
-DrG =Welec,max
DrGm= --zFE 或 DrGmθ = --zFE θ
5.电极电势的应用
（1）氧化剂和还原剂相对强弱的比较 E（O/R) O氧化能力 R还原能力
a O + z e - = b R (R=8.315 J ·K -1 ·mol-1 ；F = 96,485 C ·mol-1 ;T＝298.15K）
普通化学 课件 第一章-热化学
1.1.1几个基本概念
①实际过程皆为不可逆过程。（可逆仅为抽象的理想）
②可逆过程是在系统近于平衡状态下发生的无限缓慢 的过程。
1.1.1几个基本概念
注意：
化学上的可逆反应与热力学上的可逆过程含义 不同 可逆反应是指在同一条件下，既能向一个方 向又能向相反方向进行的反应。
可逆过程是在系统接近于平衡状态下发生的 无限缓慢的过程。即系统在整个变化中正向推 动力与逆向阻力几乎处于相等的状态。当然它 们又不是真正相等，否则系统就不会发生变化 了。
当需要测定某个热化学过程所放出或吸收的热时，可利 用测定一定组成和质量的某种介质的温度的改变，在利 溶液的质量 用下式求得： q =-csms (T2-T1)= -Cs T (1.容 J K-1
温差K
1.1.2反应热效应的测量 热容 （heat capacity）
3、固体，如果系统中不同种固体达到了分子程度的 均匀混合，就形成了固溶体，一种固溶体就是一个 相；否则系统中含有多少种固体物质，就有多少个 固相。
1.1.1几个基本概念
三、状态与状态函数 1、系统的状态：描述系统各宏观性质的综合表现。 如: 气态系统，P、V、T、n数值一定则系统状态一定 2、状态函数：描述系统状态的物理量。 例如：系统的质量、组成、温度、压力、体积等。 对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。状态函数之间的定量 关系式称为状态方程式。 例如，理想气体的状态方程可表示为：
n B n B ,0
B
B
nB,0和 nB分别代表任一组分B 在起始和 t 时刻的物质的 量。 B是任一组分B的化学计量数。 B对反应物取负 值，对生成物取正值.
1.1.1几个基本概念
热化学与能源
功的分类和计算
(2) 非体积功—除体积功以外的所有功。
例如，原电池所作的电功等。
在化学热力学中，常规定化学反应所作的非体积功为零， 即体系与环境之间只有热和体积功的传递。
例如，Zn+CuSO4 = ZnSO4+Cu •在烧杯中反应：放热，非体积功为零 •若装配成原电池：非体积功不为零。
例 某体系从始态变到终态，从环境吸热500kJ，同 时对环境做功300kJ，求体系和环境的热力学能 变。 解 体系从环境吸收热 q=500 kJ 体系对环境做功 w= - 300kJ 根据热力学第一定律 ΔU体系=q+w=500+(-300)=200(kJ) ΔU环境= -ΔU体= - 200(kJ)
状态函数的特点:
(1)系统的状态一定，状态函数有一定值。
状态一定，其值一定 殊途同归，值变相等 ③周而复始，值变为零 (3)系统一旦恢复到原来的状态，状态函数恢复原值
状态函数的分类: 广度性质和强度性质
① (2)系统的状态发生变化，状态函数随之变化，并且状态 函数的改变值只与系统的初始状态（始态）和终止状态 ② （终态）有关。
1）实际过程都是不可逆过程。
2）可逆过程：和平衡态密切相关，是系统接近于平衡态下发 生的无限缓慢的过程。状态函数变化值的计算可借助可逆过程。 3）通过计算，可逆过程作最大功，效率最高
4、化学计量数B和反应进度ξ p6
化学计量数B概念：
化学反应： 又可写为： 或
其中：
aA + dD = gG + hH 0 = gG + hH – aA - dD
0a 0d g 0 h0 1mol a d g h
摩尔反应：即当反应按所给反应式的系数比例进行了一个单
第一章 热化学与能源ppt
普通化学作为一门基础课程，是对化学科学各
分支的基础知识作一整体的介绍，使学生了解
当代化学学科的概貌，能运用化学的理论、观
点、方法分析问题、解决问题。了解化学对人
类社会的作用和贡献。
教学内容
● 基本理论和基本知识：
热化学，化学反应的方向、程度和速率，水化学， 电化学，物质结构基础，元素化学，有机高分子化
摩尔反应热qm：反应热q与反应进度ξ之比。
单位：J· -1。 mol
qm q
计算上题的摩尔反应热。（ qm 的大小与反应方程式的写 法有关吗？） qm（N2H4，l）=M联氨×9.69÷0.5
热化学方程式：表示化学反应与热效应关系的方程式。
书写热化学方程式时须注明物态、温度、压力、组成等条件。
2.0mol的NH3
若上述合成氨反应写成：（比较前面计算）
1 3 N 2 g H 2 g NH 3 g 2 2
t0
3.0
10.0
0
(mol)
t t1时
2.0
7.0
2.0
(mol)
' 1
n N2
N
2
(2.0 3.0)mol 2.0mol 1/ 2
故反应进度必须对应具体的反应方程式。
1.1.2 反应热的测量
反应热：化学反应时所放出或吸收的热叫做反应
的热效应，简称反应热。
热化学：对反应热进行精密的测定并研究与其他 能量转化的定量关系的学科。
(1) 水溶液中的反应
在封闭体系中，H2SO4与NaOH在水溶液中发生 中和反应，放出的热量全部被水溶液吸收，使水溶 液的温度升高。可用下式表示： q=-cs. ms. (T2-T1)
大学普通化学第一章
q q
Example 2
(系统吸热)= (系统吸热)=
m·cs · ΔT n·cm · ΔT
100.0 J 的热量可使 1mol 铁的温度上升 3.98 K,求铁的cm.
Solution
q 100.0J cm = = n ⋅ ΔT (1mol)(3.98K) = 25.1 J ⋅ mol ⋅ K
−1 −1
(a)
(b)
如下图所示，试管内的物质有几相组成?
因为试管a内的酒精和水互 因为试管a内的酒精和水互 溶，故溶液中任何部分的物理 溶，故溶液中任何部分的物理 性质和化学性质完全相同；而 性质和化学性质完全相同；而 试管b内，煤油和水互不相 试管b内，煤油和水互不相 溶，致使上下两层液体的物理 溶，致使上下两层液体的物理 性质和化学性质完全不相同， 性质和化学性质完全不相同， 而且上下层间有明确的界面隔 而且上下层间有明确的界面隔 开，因此上下层液体形成两个 开，因此上下层液体形成两个 相。 但是，如果把液体上方的 相。 但是，如果把液体上方的 空气也考虑进去，则试管a中 空气也考虑进去，则试管a中 有两相：气相和溶液相；试管 有两相：气相和溶液相；试管 b中有三相，分别是水相、煤 b中有三相，分别是水相、煤 油相及液体上方的气相。 油相及液体上方的气相。
3. 状态和状态函数 (state and state function)
状 态: 一定条件下系统存在的形式。 状态函数: 描述系统状态的物理量，例如 p，V，T 等。
Attention：
(1) 系统的状态确定，系统的各种性质即所有的状态函数也都 确定，反之亦然。 (2) 当系统的状态发生变化，系统的状态函数也变化，但不一 定所有的状态函数都变化，如等温、等压过程。 (3) 反过来，当系统有一个状态函数发生变化，系统的状态一 定发生变化。
(NEW)浙江大学《普通化学》(第6版)配套题库【名校考研真题+课后习题+章节题库+模拟试题】
目 录第1部分 名校考研真题第1章 热化学与能源第2章 化学反应的基本原理与大气污染控制第3章 水溶液化学第4章 电化学与金属腐蚀第5章 物质结构基础第6章 无机化合物第7章 高分子化合物第8章 生物大分子基础第9章 仪器分析基础第2部分 课后习题第1章 热化学与能源第2章 化学反应的基本原理与大气污染控制第3章 水溶液化学第4章 电化学与金属腐蚀第5章 物质结构基础第6章 无机化合物第7章 高分子化合物第8章 生物大分子基础第9章 仪器分析基础第3部分 章节题库第1章 热化学与能源第2章 化学反应的基本原理与大气污染控制第3章 水溶液化学第4章 电化学与金属腐蚀第5章 物质结构基础第6章 无机化合物第7章 高分子化合物第8章 生物大分子基础第9章 仪器分析基础第4部分 模拟试题浙江大学《普通化学》（第6版）配套模拟试题及详解（一）浙江大学《普通化学》（第6版）配套模拟试题及详解（二）第1部分 名校考研真题说明：本部分从指定浙江大学编写的《普通化学》（第6版）为考研参考书目的名校历年考研真题中挑选最具代表性的部分，并对其进行了详细的解答。
所选考研真题既注重对基础知识的掌握，让学员具有扎实的专业基础；又对一些重难点部分进行详细阐释，以使学员不遗漏任何一个重要知识点。
第1章 热化学与能源一、选择题1．下列过程或反应中，哪一个是熵增的过程或反应？（ ）[华南理工大学2016研]A．I2（g）＝I2（l）B．H2O（s）＝H2O（g）C．2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）D．2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）【答案】B【解析】熵增过程是系统的混乱度增高的过程，B项由固体变为气体的过程是系统的混乱度增高的过程，熵值增大。
2．如果系统经过一系列的变化后，又变回初始态，则系统的（ ）。
[华南理工大学2014研]A．Q＝0，W＝0，ΔH＝0，ΔU＝0B．Q＝0，W＝0，ΔH≠0，ΔU≠0C．Q≠－W，ΔU＝Q＋W，ΔH＝0D．Q＝－W，ΔU＝Q＋W，ΔH＝0【答案】D【解析】ΔU、ΔH为状态函数，与变化途径无关；Q、W为非状态函数，变化途径不同，数值不同。
普通化学热化学与能源99页PPT
— —西塞 罗
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
普通化学热化学与能源
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
普通化学热化学与能源
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
普通化学-第一章
2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)；
q p,m 570kJ mol 1
若不注明T, p, 皆指在T=298.15 K，p=100kPa下。 书写热化学方程式时应注意： 标明反应温度、压力及反应物、生成物的 量（化学计量系数）和状态；
问题：反应热与反应式的化学计量数有关么 ？
3. 盖斯定律
qp =ΔH
qV =ΔU
化学反应的恒压或恒容反应热数值只与物质的始态 或终态有关而与变化的途径无关。
始态 C(石墨) + O2(g)
r H m, 1
终态 CO2(g)
r H m, 2
中间态 CO(g) + ½ O2(g)
r H m, 3
r H m, 1 r H m, 2 r H m, 3
U1
q>0
w>0
ΔU = q +w
U2
热—无序能；功—有序能；能的品位不同。
4. 体积功w体的计算
等外压过程中，体积功 w体= – p 外(V2 – V1) = – p外ΔV p外 = F / A，l = ΔV / A2， 因此，体积功
等外压指系统 外压恒定。
l
p
p外 = F / A
w体= F · l = –(p外· A) · (ΔV/A) = – p外 Δ V ——体积功的定义式
1. 2. 2 化学反应的反应热与焓
通常把反应物和生成物具有相同温度时，系统吸收 或放出的热量叫做反应热。 根据反应条件的不同，反应热又可分为： 定容反应热 恒容过程，体积功w体 = 0，不做非体积功 w ′=0时， 所以， w= w体+ w ′=0 ，qV = ΔU 定压反应热 恒压过程，不做非体积功时， w体= – p(V2–V1)， 所以qp = ΔU + p(V2–V1) 这两个公式可用来计算定容、定压反应热
q p,m 570kJ mol 1
若不注明T, p, 皆指在T=298.15 K，p=100kPa下。 书写热化学方程式时应注意： 标明反应温度、压力及反应物、生成物的 量（化学计量系数）和状态；
问题：反应热与反应式的化学计量数有关么 ？
3. 盖斯定律
qp =ΔH
qV =ΔU
化学反应的恒压或恒容反应热数值只与物质的始态 或终态有关而与变化的途径无关。
始态 C(石墨) + O2(g)
r H m, 1
终态 CO2(g)
r H m, 2
中间态 CO(g) + ½ O2(g)
r H m, 3
r H m, 1 r H m, 2 r H m, 3
U1
q>0
w>0
ΔU = q +w
U2
热—无序能；功—有序能；能的品位不同。
4. 体积功w体的计算
等外压过程中，体积功 w体= – p 外(V2 – V1) = – p外ΔV p外 = F / A，l = ΔV / A2， 因此，体积功
等外压指系统 外压恒定。
l
p
p外 = F / A
w体= F · l = –(p外· A) · (ΔV/A) = – p外 Δ V ——体积功的定义式
1. 2. 2 化学反应的反应热与焓
通常把反应物和生成物具有相同温度时，系统吸收 或放出的热量叫做反应热。 根据反应条件的不同，反应热又可分为： 定容反应热 恒容过程，体积功w体 = 0，不做非体积功 w ′=0时， 所以， w= w体+ w ′=0 ，qV = ΔU 定压反应热 恒压过程，不做非体积功时， w体= – p(V2–V1)， 所以qp = ΔU + p(V2–V1) 这两个公式可用来计算定容、定压反应热
《热化学与能源》课件
核能技术的发展面临诸多挑战，如安全问题、核废料处理、资源利用等。
核能技术的发展需要加强国际合作，共同推进核能技术的安全、可持续发展。
热化学在能源领域的前景展望
高效利用化石燃料
通过热化学方法提高化石燃料的燃烧效率，降低污染物排放，实现能源的可持续发展。
新型热化学反应路径的开发
探索新型的热化学反应路径，降低能耗和减少污染物排放，实现绿色、环保的能源生产。
现状分析
全球及各地区能源消费结构、产量和需求量等现状。
问题探讨
能源利用中的环境污染、资源枯竭、能源安全等问题。
发展趋势
挑战分析
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
热化学与化石能源
1
2
3
储量丰富，分布广泛，但燃烧效率低，污染大。
煤
燃烧效率高，污染较小，但储量有限，开采成本高。
热化学是研究物质在热能作用下所发生的化学反应的科学，其分类主要根据反应过程中是否涉及化学键的断裂和形成。
总结词
热化学反应可以实现能量的有效转换和利用，主要通过燃烧、热电、热力循环等方式实现。
详细描述
燃烧是一种常见的热化学反应，通过燃烧燃料可以将化学能转化为热能和光能。热电是指利用温差实现电能转换的现象，而热力循环则是将热能转化为机械能的循环过程，如蒸汽机、燃气轮机等。
热化学在能源领域具有广泛的应用，如化石燃料、生物质能、核能等。
总结词
化石燃料是当前主要的能源来源之一，通过燃烧释放出大量的热能，可用于发电、供暖等领域。生物质能是利用生物质材料进行燃烧或发酵产生能量，具有可再生性。核能则是利用核裂变或核聚变反应释放出大量的能量，具有高效、清洁的特点。
核能技术的发展需要加强国际合作，共同推进核能技术的安全、可持续发展。
热化学在能源领域的前景展望
高效利用化石燃料
通过热化学方法提高化石燃料的燃烧效率，降低污染物排放，实现能源的可持续发展。
新型热化学反应路径的开发
探索新型的热化学反应路径，降低能耗和减少污染物排放，实现绿色、环保的能源生产。
现状分析
全球及各地区能源消费结构、产量和需求量等现状。
问题探讨
能源利用中的环境污染、资源枯竭、能源安全等问题。
发展趋势
挑战分析
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
热化学与化石能源
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储量丰富，分布广泛，但燃烧效率低，污染大。
煤
燃烧效率高，污染较小，但储量有限，开采成本高。
热化学是研究物质在热能作用下所发生的化学反应的科学，其分类主要根据反应过程中是否涉及化学键的断裂和形成。
总结词
热化学反应可以实现能量的有效转换和利用，主要通过燃烧、热电、热力循环等方式实现。
详细描述
燃烧是一种常见的热化学反应，通过燃烧燃料可以将化学能转化为热能和光能。热电是指利用温差实现电能转换的现象，而热力循环则是将热能转化为机械能的循环过程，如蒸汽机、燃气轮机等。
热化学在能源领域具有广泛的应用，如化石燃料、生物质能、核能等。
总结词
化石燃料是当前主要的能源来源之一，通过燃烧释放出大量的热能，可用于发电、供暖等领域。生物质能是利用生物质材料进行燃烧或发酵产生能量，具有可再生性。核能则是利用核裂变或核聚变反应释放出大量的能量，具有高效、清洁的特点。
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2
1 化学的地位和作用 化学仍是解决食物短缺问题的主要学 科之一 （农作物丰产，杂交水稻） 化学继续推动材料科学发展 （高分子复合 材料的研发） 化学是提高人类生存质量和生存安全的 有效保障 （提倡绿色化学，有机食品等） 化学在能源和资源的合理开发和高效 安全利用中起关键作用 化学是生命科学的重要支柱
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7
目录
1.1 热化学 1.2 反应热与焓 1.3 能源的合理利用
选读材料
核能
Ⅰ. 核燃料和核能的来源 Ⅱ. 核电的优势与发展趋势
本章小结
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8
1 .1
热化学
1.1.1 几个基本概念
1 系统与环境
系统：作为研究对象的那一部分物质和空间。 环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和 空间。
l
p
p外 = F / A
w体= F ·l
= –(p外· A) · (ΔV/A) = – p外 Δ V
图1.4 体积功示意图
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28
5
理想气体的体积功
pV nRT
根据理想气体的状态方程：
附例1.2 1 mol理想气体从始态100kPa, 22.4dm3经等温恒外 压p2 = 50kPa膨胀到平衡，求系统所做的功。 解：终态平衡时的体积为：
10000m高空，以400m/s飞行的飞机上，后者静止在地面上。 两者的内能相同吗？ 相同。
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24
2
热
在物理或化学变化的过程中，系统与环境 存在温度差而交换的能量称为热。 热的符号规定： 系统吸热为正，系统放热为负。
热量q不是状态函数
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3
功与体积功
在物理或化学变化的过程中，系统与环境除热以 外的方式交换的能量都称为功。
qV,m q / 9.69kJ / 0.0156mol 621.2kJ mol 1
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2 热化学方程式
表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方 程式。其标准写法是：先写出反应方程，再写出相 应反应热，两者之间用分号或逗号隔开。例如： 1 q 620 kJ mol N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l)； V,m
教材：《普通化学》 (第六版)
浙江大学普通化学教研组编
徐端钧 方文军 聂晶晶 沈宏修订
高等教育出版社，北京 出版年：2011年6月
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1
绪论
化学是一门既古老又年轻的科学。
化学是研究和创造物质的科学，同工农业生产和国防现代 化，同人民生活和人类社会等都有非常密切的关系。 化学是一门中心性的、实用的和创造性的科学，主要是研 究物质的分子转变规律的科学。 化学与物理一起属于自然科学的基础学科。 化学的分支比较多。 研究现状(2000年) 化合物>2000万种 时间分辨率：1 fs (飞秒（femtosecond）1 飞秒 为千万亿分之一秒 ) 空间分辨率：0.1nm 分析所需最小量：10-13 g。
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状态函数的性质
状态函数是状态的单值函数。 当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统 的始、末态有关，而与变化的实际途径无关。（特点） 以下例子说明：当系统由始态变到终态时，系统的状态函数 压力p和体积V的变化量与途径无关。
系统压力从3pº 变为p°
图1.2 状态函数的性质
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10
3
状态与状态函数
状态就是系统一切性质的总和。有平衡和非平衡 态之分。 如系统的宏观性质都处于定值，则系统为平衡态。 状态变化时，系统的宏观性质也必然发生部分或全 部变化。 状态函数 用于表示系统性质的物理量X 称状态函数，如气体的 压力p、体积V、温度T 等。
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5
具体课程要求安排：
40 + 8
理论学习：认真听课、做好笔记；及时消化、 完成作业 实践学习：实验前写好预习报告，实验后及时 完成实验报告。 课程考核：理论考试占80%左右 实验占15%左右 平时占5%左右
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6
第
1章
热化学与能源
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条件是恒容，后者的反应条件是恒压。用弹式量热计测量的 反应热是定容反应热还是定压反应热？ 答：定容反应热
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1
反应热的实验测量方法
设有n mol物质完全反应，所 放出的热量使弹式量热计与 恒温水浴的温度从T1上升到 T2，弹式量热计与恒温水浴 的热容为Cs(J· K-1)， 比热容 为cs(J· K-1kg-1 )，则：
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6
反应进度
d dnB
反应进度ξ 的定义：
B nB 为物质B的物质的量，d nB表示微小的变化量。或定 义
反应进度的单位是摩尔（mol），它与化学计量数的选配有关。
思考：反应进度与化学反应方程式的书写有关吗？
有关。如对于反应： 0 = –N2 – 3H2 + 2NH3 ，当有1mol NH3生成时，反应进度为0.5mol。若将反应写成 1 3 N 2 H 2 NH 3 2 2 则反应进度为1 mol。
2C(s) + O2(g) == 2CO(g)
为什么上述反应的反应热无法实验测定？
实验过程中无法控制生成产物完全是CO。
因此，只能用理论方法来计算反应热。
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22
1.2.1
热力学第一定律
封闭系统，不做非体积功时，若系统从环境吸 收热q，从环境得功w，则系统内能的增加ΔU (U2 – U1)为： ΔU = q + w
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13
4
过程与途径
系统状态发生任何的变化称为过程； 实现一个过程的具体步骤称途径。
思考：过程与途径的区别。 设想如果你要把20 °C的水烧开，要完成“水烧开”这个 过程，你可以有多种具体的“途径”：如可以在水壶中常 压烧；也可以在高压锅中加压烧。
可逆过程 体系经过某一过程，由状态Ⅰ变到状态Ⅱ之后， 如果通过逆过程能使体系和环境都完全复原，这 样的过程称为可逆过程。它是在一系列无限接近 平衡条件下进行的过程。
2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)；
q p,m 570kJ mol 1
mol-1 H2(g)+1/2O2(g)=H2O (l)； qp,m=-285 kJ·
一般标注的是等压热效应qp。 思考：qp与qv相同吗？。
不相同
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1.2 反应热与焓
并不是所有的反应热都可以实验测定。例如反应：
V2 p1V1 / p2 100000 Pa 22.410-3 m3 / 50000 Pa 44.810-3 m3
w体 p外V 50000 Pa (44.8 22.4) 103 m3 1120 J
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26
一封闭系统，热力学能U1，从环境吸收热q ，得功 w，变到状态2，热力学能U2，则有：
U1
q>0
w>0
ΔU = q +w
U2
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4
体积功w体的计算
等外压过程中，体积功 w体= – p 外(V2 – V1) = – p外ΔV
p外 = F / A，l = ΔV / A，因 此，体积功
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广度性质和强度性质
状态函数可分为两类： 广度性质：其量值具有加和性，如体积、质量等。 强度性质：其量值不具有加和性，如温度、压力等。 特点：①状态一定,状态函数一定。 ② 状态变化,状态函数也随之而变,且 状态函数的变化值只与始态、终态 有关,而与变化途径无关。 注意：摩尔体积(体积除以物质的量)是什么性质的物理量？
解：燃烧0.5g联氨放热为
q [q(H 2 O) qb ] [c(H 2 O) m(H 2 O)T cb T ] (4.18 1210 848) (294.82 293.18)J 9690J 9.69kJ
(0 0.5)g / 32.0g mol 1 /( 1) 0.0156mol
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3
2 学习的目的、内容和要求
学习目的
了解当代化学学科的概貌 用化学的观点分析、认识生活和工作中的化学问题,以 实现对学生的高素质化学通才教育。
学习内容
理论化学：两条“主线” 【宏观（1-4）和微观结构及物质 性 质（5-8）】 应用化学： 化合物知识；化学在相关学科中的应用 实验化学 学习要求 辨证的思维 发展的眼光 实践的方法
热力学第一定律的实质是能量守恒定律在热力 学中的的应用。
其中，内能现称为热力学能。
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23
1 热力学能
系统内部运动能量的总和。内部运动包括分子的平 动、转动、振动以及电子运动和核运动。
由于分子内部运动的相互作用十分复杂，因此目前尚无法 测定内能的绝对数值。
内能的特征： 状态函数 无绝对数值 广度性质 思考：同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在
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1.1.2
热效应及其测量
反应热指化学反应过程中系统放出或吸收的热量。 热化学规定：系统放热为负，系统吸热为正。 摩尔反应热指当反应进度为1 mol时系统放出或吸 收的热量。
2
1 化学的地位和作用 化学仍是解决食物短缺问题的主要学 科之一 （农作物丰产，杂交水稻） 化学继续推动材料科学发展 （高分子复合 材料的研发） 化学是提高人类生存质量和生存安全的 有效保障 （提倡绿色化学，有机食品等） 化学在能源和资源的合理开发和高效 安全利用中起关键作用 化学是生命科学的重要支柱
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7
目录
1.1 热化学 1.2 反应热与焓 1.3 能源的合理利用
选读材料
核能
Ⅰ. 核燃料和核能的来源 Ⅱ. 核电的优势与发展趋势
本章小结
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8
1 .1
热化学
1.1.1 几个基本概念
1 系统与环境
系统：作为研究对象的那一部分物质和空间。 环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和 空间。
l
p
p外 = F / A
w体= F ·l
= –(p外· A) · (ΔV/A) = – p外 Δ V
图1.4 体积功示意图
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28
5
理想气体的体积功
pV nRT
根据理想气体的状态方程：
附例1.2 1 mol理想气体从始态100kPa, 22.4dm3经等温恒外 压p2 = 50kPa膨胀到平衡，求系统所做的功。 解：终态平衡时的体积为：
10000m高空，以400m/s飞行的飞机上，后者静止在地面上。 两者的内能相同吗？ 相同。
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24
2
热
在物理或化学变化的过程中，系统与环境 存在温度差而交换的能量称为热。 热的符号规定： 系统吸热为正，系统放热为负。
热量q不是状态函数
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25
3
功与体积功
在物理或化学变化的过程中，系统与环境除热以 外的方式交换的能量都称为功。
qV,m q / 9.69kJ / 0.0156mol 621.2kJ mol 1
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2 热化学方程式
表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方 程式。其标准写法是：先写出反应方程，再写出相 应反应热，两者之间用分号或逗号隔开。例如： 1 q 620 kJ mol N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l)； V,m
教材：《普通化学》 (第六版)
浙江大学普通化学教研组编
徐端钧 方文军 聂晶晶 沈宏修订
高等教育出版社，北京 出版年：2011年6月
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1
绪论
化学是一门既古老又年轻的科学。
化学是研究和创造物质的科学，同工农业生产和国防现代 化，同人民生活和人类社会等都有非常密切的关系。 化学是一门中心性的、实用的和创造性的科学，主要是研 究物质的分子转变规律的科学。 化学与物理一起属于自然科学的基础学科。 化学的分支比较多。 研究现状(2000年) 化合物>2000万种 时间分辨率：1 fs (飞秒（femtosecond）1 飞秒 为千万亿分之一秒 ) 空间分辨率：0.1nm 分析所需最小量：10-13 g。
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11
状态函数的性质
状态函数是状态的单值函数。 当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统 的始、末态有关，而与变化的实际途径无关。（特点） 以下例子说明：当系统由始态变到终态时，系统的状态函数 压力p和体积V的变化量与途径无关。
系统压力从3pº 变为p°
图1.2 状态函数的性质
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10
3
状态与状态函数
状态就是系统一切性质的总和。有平衡和非平衡 态之分。 如系统的宏观性质都处于定值，则系统为平衡态。 状态变化时，系统的宏观性质也必然发生部分或全 部变化。 状态函数 用于表示系统性质的物理量X 称状态函数，如气体的 压力p、体积V、温度T 等。
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5
具体课程要求安排：
40 + 8
理论学习：认真听课、做好笔记；及时消化、 完成作业 实践学习：实验前写好预习报告，实验后及时 完成实验报告。 课程考核：理论考试占80%左右 实验占15%左右 平时占5%左右
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6
第
1章
热化学与能源
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条件是恒容，后者的反应条件是恒压。用弹式量热计测量的 反应热是定容反应热还是定压反应热？ 答：定容反应热
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1
反应热的实验测量方法
设有n mol物质完全反应，所 放出的热量使弹式量热计与 恒温水浴的温度从T1上升到 T2，弹式量热计与恒温水浴 的热容为Cs(J· K-1)， 比热容 为cs(J· K-1kg-1 )，则：
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15
6
反应进度
d dnB
反应进度ξ 的定义：
B nB 为物质B的物质的量，d nB表示微小的变化量。或定 义
反应进度的单位是摩尔（mol），它与化学计量数的选配有关。
思考：反应进度与化学反应方程式的书写有关吗？
有关。如对于反应： 0 = –N2 – 3H2 + 2NH3 ，当有1mol NH3生成时，反应进度为0.5mol。若将反应写成 1 3 N 2 H 2 NH 3 2 2 则反应进度为1 mol。
2C(s) + O2(g) == 2CO(g)
为什么上述反应的反应热无法实验测定？
实验过程中无法控制生成产物完全是CO。
因此，只能用理论方法来计算反应热。
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22
1.2.1
热力学第一定律
封闭系统，不做非体积功时，若系统从环境吸 收热q，从环境得功w，则系统内能的增加ΔU (U2 – U1)为： ΔU = q + w
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4
过程与途径
系统状态发生任何的变化称为过程； 实现一个过程的具体步骤称途径。
思考：过程与途径的区别。 设想如果你要把20 °C的水烧开，要完成“水烧开”这个 过程，你可以有多种具体的“途径”：如可以在水壶中常 压烧；也可以在高压锅中加压烧。
可逆过程 体系经过某一过程，由状态Ⅰ变到状态Ⅱ之后， 如果通过逆过程能使体系和环境都完全复原，这 样的过程称为可逆过程。它是在一系列无限接近 平衡条件下进行的过程。
2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)；
q p,m 570kJ mol 1
mol-1 H2(g)+1/2O2(g)=H2O (l)； qp,m=-285 kJ·
一般标注的是等压热效应qp。 思考：qp与qv相同吗？。
不相同
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1.2 反应热与焓
并不是所有的反应热都可以实验测定。例如反应：
V2 p1V1 / p2 100000 Pa 22.410-3 m3 / 50000 Pa 44.810-3 m3
w体 p外V 50000 Pa (44.8 22.4) 103 m3 1120 J
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一封闭系统，热力学能U1，从环境吸收热q ，得功 w，变到状态2，热力学能U2，则有：
U1
q>0
w>0
ΔU = q +w
U2
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体积功w体的计算
等外压过程中，体积功 w体= – p 外(V2 – V1) = – p外ΔV
p外 = F / A，l = ΔV / A，因 此，体积功
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广度性质和强度性质
状态函数可分为两类： 广度性质：其量值具有加和性，如体积、质量等。 强度性质：其量值不具有加和性，如温度、压力等。 特点：①状态一定,状态函数一定。 ② 状态变化,状态函数也随之而变,且 状态函数的变化值只与始态、终态 有关,而与变化途径无关。 注意：摩尔体积(体积除以物质的量)是什么性质的物理量？
解：燃烧0.5g联氨放热为
q [q(H 2 O) qb ] [c(H 2 O) m(H 2 O)T cb T ] (4.18 1210 848) (294.82 293.18)J 9690J 9.69kJ
(0 0.5)g / 32.0g mol 1 /( 1) 0.0156mol
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2 学习的目的、内容和要求
学习目的
了解当代化学学科的概貌 用化学的观点分析、认识生活和工作中的化学问题,以 实现对学生的高素质化学通才教育。
学习内容
理论化学：两条“主线” 【宏观（1-4）和微观结构及物质 性 质（5-8）】 应用化学： 化合物知识；化学在相关学科中的应用 实验化学 学习要求 辨证的思维 发展的眼光 实践的方法
热力学第一定律的实质是能量守恒定律在热力 学中的的应用。
其中，内能现称为热力学能。
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1 热力学能
系统内部运动能量的总和。内部运动包括分子的平 动、转动、振动以及电子运动和核运动。
由于分子内部运动的相互作用十分复杂，因此目前尚无法 测定内能的绝对数值。
内能的特征： 状态函数 无绝对数值 广度性质 思考：同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在
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热效应及其测量
反应热指化学反应过程中系统放出或吸收的热量。 热化学规定：系统放热为负，系统吸热为正。 摩尔反应热指当反应进度为1 mol时系统放出或吸 收的热量。