理工基础化学 第一章 热化学2016
第一章-热一律
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一．化学热力学
化学热力学：
热力学在化学过程中的应用构成了化学热力 学；是热力学的一个重要分支。
化学热力学的基本内容：
1. 热平衡（热化学）：利用热力学第一定律 研究化学变化和相变化中热效应的规律。
2. 化学平衡、相平衡：利用热力学第二定律 解决化学变化与相变化的方向和限度。
注：热力学第三定律对化学平衡的计算具有重要 意义。
第一章 热力学第一定律与热化学
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特别提示
我们拥有一个家 名字叫状态函数 兄弟姐妹都很多 但不包括热和功
…………
第一章 热力学第一定律与热化学
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一．热一律的经验叙述
能量守恒定律： 热功当量的转化关系：1cal = 4.184J
热力学第一定律的经验叙述： ➢ 热力学第一定律就是能量定恒定律。 ➢ 孤立体系中，能量的形式可以转化，但能量的总
的速度如何。
第一章 热力学第一定律与热化学
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一．体系和环境
体系：所要研究的对象。 环境：体系之外，而又
与体系发生直接 联系的相邻部分。
体系
所研究的 物质对象
说明：划分体系与环境时应注意如下几点：
➢ 体系和环境之间一定有一个边界； ➢ 根据研究的需要划分体系与环境； ➢ 体系一但选定后，不应随意更换。
第一章 热力学第一定律与热化学
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四．可逆过程与最大功
热力学可逆过程的特点：
➢ 可逆过程是一系列连续平衡过程（准静态过程）
➢ 只要循原来过程的反方向进行，可使体系恢复原 状，而在环境中无损耗。
➢ 在可逆过程中，体系做最大功；环境做最小功。
注：不具有以上特点的一切实际过程都是热力学 不可逆过程。
➢ 热力学不可逆过程的特点：
第一章化学热力学基础参考答案
第一章2．计算下行反应的标准反应焓变△r Hθm:解：①2Al(s) + Fe2O3(s) → Al2O3(s) + 2Fe(s)△f Hθm(kJ•mol-1) 0 -824.2 -1675.7 0 △r Hθm=△f Hθm(Al2O3,s)+2△f Hθm(Fe,s)-2△f Hθm(Al,s)- △f Hθm(Fe2O3 ,s)= -1675.7 + 2×0 - 2×0 - (-824.2)= - 851.5 (kJ•mol-1)②C2H2 (g) + H2(g) → C2H4(g)△f Hθm(kJ•mol-1) 226.73 0 52.26△r Hθm = △f Hθm(C2H4 ,g) - △f Hθm(C2H2,g) - △f Hθm(H2,g)= 52.26 - 226.73 - 0= -174.47 (kJ•mol-1)3. 由下列化学方程式计算液体过氧化氢在298 K时的△f Hθm(H2O2，l)：① H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (g) △r Hθm = - 214.82 kJ•mol-1② 2H(g) + O(g) = H2O (g) △r Hθm = - 926.92 kJ•mol-1③ 2H(g) + 2O(g) = H2O2 (g) △r Hθm = - 1070.6 kJ•mol-1④ 2O(g) = O2 (g) △r Hθm = - 498.34 kJ•mol-1⑤ H2O2 (l) = H2O2 (g) △r Hθm= 51.46 kJ•mol-1解：方法1：根据盖斯定律有：[（方程①-方程②+方程③-方程⑤）×2-方程④]÷2可得以下方程⑥H2(g)+O2(g)=H2O2(l) △r Hθm△r Hθm=[(△r Hθ1-△r Hθ2+△r Hθ3-△r Hθ5) ×2-△r Hθ4] ÷2={[-214.82-(-926.92)+(-1070.6)-51.46] ×2-(-498.34)} ÷2=[(-409.96)×2+498.34] ÷2=(-321.58) ÷2= -160.79(kJ•mol-1)△f Hθm(H2O2 ,l)= △r Hθm= -160.79 kJ•mol-1方法2：(1)由①可知H2O的△f Hθm(H2O,g)= - 214.82 kJ•mol-1(2)根据④计算O的△f Hθm(O,g)2O(g) = O2 (g) △r Hθm = - 498.34 kJ•mol-1△r Hθm = △f Hθm(O2 ,g)- 2△f Hθm(O,g)= 0 - 2△f Hθm(O,g)= - 498.34 kJ•mol-1△f Hθm(O,g)= 249.17 kJ•mol-1(3) 根据②求算△f Hθm（H,g)2H(g) + O(g) = H2O (g) △r Hθm = - 926.92 kJ•mol-1△f Hθm(kJ•mol-1) 249.17 - 214.82△r Hθm = △f Hθm(H2O,g) - 2△f Hθm(H,g) -△f Hθm(O,g)= - 214.82 - 2△f Hθm(H,g)- 249.17= - 926.92△f Hθm(H,g)= 231.465 kJ•mol-1(4) 根据③求算△f Hθm（H2O2 ,g)2H(g) + 2O(g) = H2O2 (g) △r Hθm = - 1070.6 kJ•mol-1△f Hθm(kJ•mol-1) 231.465 249.17△r Hθm = △f Hθm(H2O2 ,g) - 2△f Hθm(H,g) -2△f Hθm(O,g)=△f Hθm(H2O2 ,g) -2×231.465 - 2×249.17= - 1070.6△f Hθm(H2O2 ,g)= - 109.33 kJ•mol-1(5) 根据⑤求算△f Hθm(H2O2 ,l)H2O2 (l) = H2O2 (g) △r Hθm= 51.46 kJ•mol-1△f Hθm(kJ•mol-1) -109.33△r Hθm = △f Hθm(H2O2 ,g) - △f Hθm(H2O2 ,l)= -109.33 - △f Hθm(H2O2 ,l)= 51.46△f Hθm(H2O2 ,l)= -160.79 kJ•mol-14. 在373 K，101.3 kPa下，2.0 mol H2和1.0 mol O2反应，生成2.0 mol的水蒸气，总共放热484 kJ的热量，求该反应的△r H m和△U。
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
第一章热力学第一定律及热化学
化学热力学基础题1. 将装有0.1mol 乙醚液体的微小玻璃泡，放入35℃，100kPa ，10dm 3的恒温瓶中，其中充满N 2气，将小玻璃泡打碎后，乙醚完全汽化，此时形成一混合理想气体。
已知乙醚在100kPa 时的沸点为35℃，其汽化焓为25.104 kJ·mol -1，请计算：（1）混合气体中乙醚的分压p (乙醚) =（ ）（设该混合气体可视为理想气体）。
（2）氮气变化过程的 △H =（ ），△S =（ ），△G =（ ）。
（3）乙醚变化过程的 △H =（ ），△S =（ ），△G =（ ）。
题2. 已知硝基苯C 6H 5NO 2(l)，在正常沸点483K 时的摩尔蒸发焓为40.75kJ·mol -1，试求：（1）1mol 硝基苯在483K ，100kPa 定温定压完全汽化过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 和△G 。
（2）1mol 硝基苯在483K ，130 kPa 定温定压完全汽化过程的△G ，并判断该过程能否自动进行？题3 将298K ，p 下的1dm 3的O 2(理想气体)绝热不可逆压缩到5p ，消耗功502J ，求终态的T 2、S 2及△H 、△G 。
已知：S m （O 2，298K ）= 205.14 J·K -1·mol -1题4. 在－10℃，100kPa 下，1mol 的过冷水恒温凝固为冰。
试计算过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 和△G 。
已知：1g 的水在0℃，100kPa 下结冰放热333.4J ，在－10℃，100kPa 下结冰放热312.3J 。
水和冰的平均质量定压热容分别为c p （水）= 4.184 J·K -1·gl -1，c p （冰）= 2.089 J·K -1·g -1；水和冰的平均体积质量分别为r （水）=1.000g ·cm -3，r （冰）=0.917g·cm-3 答案1. [题解]系统中存在的物质：n （乙醚，l ）= 0.1mol ，mol 400K15308mol K J 3148m 1010Pa 100g N 11331112...RT V p ),(n =⨯⋅⨯⨯==--- 系统的始态：p 1 = 101325Pa ，V 1=10dm 3，T 1 =308.15K系统的终态：p 2，V 2 = V 1 = 10dm 3 ，T 2 =T 1 = 308.15K（1）乙醚完全汽化后形成混合理想气体的总压力为：Pa 128105m 0110K 15308m ol K J 3148m ol 5033111=⨯⨯⋅⨯==---...V RT n p 乙醚的分压为：Pa 25620Pa 12810520mol40mol 10mol 10)()(=⨯=+=⨯=....p y p 乙醚乙醚（2）系统的变化过程为定温定容变化，对氮气，其始、终态没有变化，即其状态函数没有改变：△H = 0，△S = 0，△G = 0。
【化学课件】第一章 热力学第一定律及热化学
显然, 容量性质除以物质的量后就与系统的量无 关变成了强度性质, 如：摩尔体积Vm、摩尔内能 Um……。
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
如果系统内各部分所有强度性质皆相同, 则此 系统是均匀的, 成为均相系, 否则为复相系统.
注意: 孤立系统在热力学中是一个十分重要的 概念; 但是一个相对的概念, 绝对的孤立系统是不存 在的, 因为系统与环境之间量交换是不可避免的, 只 能尽量减小. 通常研究问题是把系统与环境合并在 一起作为孤立体系.
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
系统的状态与状态性质
热力学状态 是系统所有宏观性质(包括物理性 质和化学性质)的综合表现.
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
§1.1 热力学概论(thermodynamics)
热力学的目的和内容 热力学是研究热和其他形式能量之间的转化关 系.广义上是研究体系宏观性质变化之间的关系.
1. 热力学的研究内容 (1)平衡热力学（经典热力学） (2)非平衡热力学
2. 化学热力学关注的两个问题
应当注意: 系统各个性质之间是相互依赖相互联 系的, 并不完全是独立的. 只有少数几个性质确定 后, 其余的性质也就完全确定了, 系统的状态也就 确定了. 大量事实证明, 在无外场存在的条件下,对 于无化学变化和相变化的均相封闭系统, 只要指定 两个独立变化的性质, 则体系的其余性质就随着确 定, 这种系统叫做双变量系统.
第一章 热力学第一定律及热化学 Nhomakorabea物理化学电子教案
大学化学 第一章 热化学 能源
思考题：下图中试管内的物质由几相组成?
思考题：下图中的复合材料中有几相?
从上面三个思考题中，你能归纳出哪些规律性的东西? 答： 1、 对于系统中的气体来说，无论是纯气体还是混 合气体，都是单相系统。 2、对于系统中的液体来说，如果是纯液体或是完 全互溶的两种液体所形成的溶液，则为单相系统； 如果是互不相溶的几种液体所形成的溶液，则为两 相或多相系统。 3、对于系统中的固体来说，不论固体分散得多么 细，只要存在相界面，每种固体就是一相。例如： 白糖和食盐的混合物是两相。
途径一 和途径二的热效应之间有什么关系呢？ 1840年由瑞士籍俄国化学家盖斯在分析定压下反应 热效应的大量实验结果的基础上总结出的一条重要 定律：盖斯定律 。 盖斯定律
在定压或定容条件下，总反应的热效应只与反应 的始态和终态(包括温度、反应物和生成物的量及 聚集状态等)有关，而与变化的途径无关。
根据盖斯定律，这两条途径的热效应应该相等 qp1(298.15K) = qp2(298.15K) + qp3(298.15K) qp2(298.15K) = qp1(298.15K)-qp3(298.15K) = -393.5kJ· mol-1-(-283.0kJ· mol-1) = -110.5kJ· mol-1
则 Δ nB = n B = Δ nB / n B 可见，随着反应进行，反应进度 与物质B的物质的量的 改变量（ Δ nB ）及各自的化学计量数(n B )有关。
例题
合成氨反应：
N2 + 3H2 = 2NH3
n (N2)= -1 当 0 =0 时
n (H2)= -3
n (NH3)=+2
若系统中有1mol N2 与3mol H2反应生成2mol NH3时 则其反应进度 为：( = Δ nB / n B ) 对N2 而言， =Δn(N2) / n (N2)= -1mol/-1 = 1mol 对H2 对NH3
第一章 化学热力学基础
第一章 化学热力学基础1．计算下列体系热力学能的变化（ΔU ）（1） 体系吸收了60kJ 的热，并对环境做了40kJ 的功。
（2） 体系放出了50kJ 的热和环境对体系做了70kJ 的功。
解：（1）Q = +60kJ W = －40kJ;ΔU = Q + W = +(60) + (－40) = +20KJ (2) Q = －50KJ W = +70KJΔU = Q + W = (－50) + 70 = +20KJ2．298K 时，在恒容量热计中测得1.00mol C 6H 6 (1)完全燃烧生成H 2O （1）和CO 2 （g ）时，放热3263.9KJ 。
计算恒压下1.00mol C 6H 6 (1)完全燃烧时的反应热效应。
解：C 6H 6完全燃烧时的反应式：C 6H 6(l)+7.5O 2(g)=3H 2O (l)+6CO 2(g) 实验是在恒容条件下, 即 Q V=－3263.9KJ Δn=6-7.5= －1.5据Q p = Q V +ΔnRT = －3263.9 + (－1.5) × 8.314 × 298 × 10 -3 = －3267.6(KJ·mol -1) 3．在弹式量热计里燃烧氮化铌反应为： NbN (s) + 45O 2 (g) =21Nb 2O 5 (s) + 21N 2 (g)在298下测得热力学能的变化为－712.97KJ.mol -1，求此反应的焓变。
解：在弹式量热计里测量恒容反应热：Q V =ΔU = －712.97KJ·mol -1 Δn==21 － 45 = －43据Q p = Q V +ΔnRTQ p = H r ∆ = －712.97+(－43) × 8.314 × 298 × 10 –3 = －714.83(KJ·mol -1)4.已知反应： A + B = C + DΘ∆1H r = －40.0 KJ·mol -1 C + D = E Θ∆2H r = +60.0 KJ·mol -1试计算下列反应的Θ∆H r :（1）C + D = A + B （2）2C + 2D = 2A + 2B （3）A + B = E解：（1）Θ∆H r =－Θ∆1H r = +40.0 KJ·mol -1 (2) Θ∆H r =2(－Θ∆1H r )= +80.0 KJ·mol -1(3) Θ∆H r = Θ∆1H r + Θ∆2H r = (－40.0) + ( +60.0) = +20.0 (KJ·mol -1)5.已知下列热化学方程式：(1)Fe 2O 3 (s) + 3CO(g) = 2Fe(s) +3CO 2(g) Θ∆1H r =－27.6 KJ·mol -1 (2)3 Fe 2O 3 (s) + CO(g) = 2Fe 3O 4(s) +CO 2(g) Θ∆2H r =－58.58 KJ·mol -1(3) Fe 3O 4 (s) + CO(g) = 3FeO(s) +CO 2(g) Θ∆3H r =+38.07 KJ·mol -1不查表计算下列反应的Θ∆H r : FeO (s) +CO (g) = Fe (s) +CO 2 (g) 解：[（1）×3－（2）－（3）×2]／6 为下式： FeO (s) +CO (g) = Fe (s) +CO 2 (g)Θ∆H r =[3Θ∆1H r －Θ∆2H r －2Θ∆3H r ]／6 =[3×（－27.6）－（－58.58）－2×（+38.07）]／6 = －16.73（KJ·mol -1） 6．已知： （1）Cu 2O (s)+21O 2 (g)=2CuO (s) Θ∆1H r =－143.7 KJ·mol -1； （2）CuO (s)+Cu (s)=Cu 2O (s) Θ∆2H r =－11.5 KJ·mol -1计算CuO (s)的标准生成热(Θ∆m f H )解：(1) + (2) 式得： CuO (s) +21O 2 (g) = CuO (s) 故标准生成热：Θ∆m f H = Θ∆1H r +Θ∆2H r = (－143.7)+( －11.5) =－155.2（KJ·mol -1）7. 已知：(1)MnO 2 (s) =MnO (s) +21O 2 (g) Θ∆1H r =+134.8 KJ·mol -1； (2)Mn (s)+ MnO 2 (s) = 2MnO (s) Θ∆2H r =－250.1KJ·mol -1计算MnO 2 (s)的Θ∆m f H 值。
物理化学第一章--化学热力学
Qp不是状态函数，而△H是状态函数的变化，
只有在等温、等压、不做其他功的条件下， 二者才相等。
通常用△H代表Qp（恒压反应热）。
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反应热：在等温非体积功为零的条件下，封闭系统中发
生某化学反应，系统与环境之间所交换的热量称为该化学 反应的热效应，亦称为反应热。
热化学方程式：表示化学反应及其反应热关系的化学反
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•有一封闭系统从状态1变化经a到状态2，又从 状态2经过b回到状态1，如果已知1-a-2过程 吸收热量为10kJ；2-b-1过程放出热量9kJ， 并且环境对系统所做功为8kJ，那么1-a-2过 程的做功为( )。
A．8kJ
B．7kJ
C．9kJ
D．6kJ
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• 对一定质量的理想气体，下列四种状态变 化中，哪些是可能实现的（ ）
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第一章 化学热力学基础
第二节 焓、熵、G
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• 鸡腿堡 441千卡 • 墨西哥鸡肉卷1个： 600千卡 34克脂肪 • 香辣鸡翅膀6个：471千卡 33克脂肪 • 上校鸡块3个： 340千卡 16克脂肪 • 薯条( 小)： 205千卡 • 苹果派： 260千卡 • 奶昔： 360千卡 9克脂肪 • 蛋塔： 290千卡 13克脂肪
系统吸热: Q >0; 系统放热: Q <0。 系统对环境做功：W <0； 环境对系统做功：W > 0
《基础化学》课件——第一章
4．自旋量子数（ms）
状态函数的基本特征
4．自旋量子数（ms）
描述电子自旋方式的量子数。 电子自旋有两种方式，即 ms 取值仅有两个。即 :＋1/2 或－1/2，用 “↑” 或 “↓” 表示。
主量子数
角量子数
磁量子数 自旋量子数
核外电 子的运 动状态
6s
6 (6s4f5d6p)
5 (5s4d5p)
4p 3d
4s
4 (4s3d4p)
3p 3s
3 (3s3p)
2p 2s
2 (2s2p)
1
1s
(1s)
n＝ 1 n＝ 2 n＝ 3 n＝ 4 n＝ 5 n＝ 6 n＝ 7
鲍林的原子轨道近似能级图
周期 . 七
六 五 四 三 二 一
能 级 组 数
周 期 数
思考题
某原子核外电子的运动状态，用下列一套量 子数表示，是否正确，为什么？
n＝3，l＝3，m＝－1， ms＝＋1/2
1.2多电子原子核外的排布 规则
泡利不相容原理 能量最低原理 洪特规则
状态函数的基本特征
1. 泡利不相容原理
同一原子中不允许有四个量子数完全相同的电子存在。
主量子数n = 角量子数l = 磁量子数m → 自旋量子数相反
状态函数的基本特征
2．角量子数（l）
又称电子亚层，描述核外电子运动所处原子轨道（或电子云）形状的，也是决 定电子能量的次要因素。
l ≤ n－1，常用 s、p、d、f 等光谱符号表示。
角量子数（l）
0
1
2
3
...
光谱符号
s
p
d
第一章 化学热力学基础 公式总结
第一章 化学热力学基础 公式总结 1.体积功 We = －Pe △V2．热力学第一定律的数学表达式 △U = Q + W 3．n mol 理想气体的定温膨胀过程。
定温可逆时：Wmax=-Wmin=4.焓定义式 H = U + PV在封闭体系中，W ′= 0,体系发生一定容过程 Qv = △U在封闭体系中，W ′= 0，体系发生一定压过程 Qp = H2 – H1 = △H5.摩尔热容 Cm （ J ·K —1·mol —1 ):定容热容 CV（适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 定容过程适用对象 : 任意的气体、液体、固体物质 ）定压热容 Cp⎰=∆21,T T m p dTnC H （适用条件 :封闭体系、无相变、无化学变化、 W ′=0 的定压过程适用对象 ： 任意的气体、液体、固体物质 ）单原子理想气体： Cv,m = 1.5R ， Cp,m = 2.5R 双原子理想气体： Cv，m = 2。
5R , Cp,m = 3.5R 多原子理想气体： Cv,m = 3R ， Cp ，m = 4RCp ，m = Cv ，m + R6。
理想气体热力学过程ΔU 、ΔH 、Q 、W 和ΔS 的总结7。
定义:△fHm θ（kJ ·mol —1)-- 标准摩尔生成焓△H —焓变； △rHm —反应的摩尔焓变 △rHm θ-298K 时反应的标准摩尔焓变;△fHm θ（B)—298K 时物质B 的标准摩尔生成焓； △cHm θ（B ） —298K 时物质B 的标准摩尔燃烧焓。
8.热效应的计算1221ln ln P PnRT V V nRT =nCC m =⎰=∆21,T T m V dTnC U由物质的标准摩尔生成焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = ∑νB △fH θm ，B 由物质的标准摩尔燃烧焓计算反应的标准摩尔焓变 △rH θm = -∑νB △cH θm ，B 9.Kirchhoff （基尔霍夫） 方程△rHm （T2） = △rHm （T1） +如果 ΔCp 为常数，则 △rHm （T2) = △rHm （T1） + △Cp （ T2 - T1）10。
理工基础化学第一章 热化学
理工基础化学绪论化学的研究内容为什么要学习理工基础化学？ 本课程的教学目的与教学内容 学习要求化学的研究内容化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律和变化过程中能量关系的学科。
涵盖无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学各分支(二级)学科。
无机化学——无机物的组成、结构、性质和无机化学反应与过程有机化学——碳氢化合物及其衍生物物理化学——研究化学行为的原理、规律和方法分析化学——测量表征物质的组成和结构高分子化学—研究高分子化合物的结构、性能与反应、合成方法、加工成型及应用的化学为什么要学习《理工基础化学》？化学与古代生活化学与现代生活化学是现代科技的一块重要基石“化学是一门中心科学，它与社会发展各方面的需要都有密切关系。
”——〔美〕Pimentel G C、《化学中的机会——今天和明天》化学不仅是化学工作者的专业知识，也是广大人民科学知识的组成部分，化学教育的普及是社会发展的需要，是提高公民文化素质的需要。
本课程的教学目的与教学内容 教学目的：使学习者具备必要的近代化学的基本理论、基本知识、基本技能，了解其在工程上的应用，建立化学观念，为今后的学习和工作打下一定的化学基础。
教学内容：理论知识（化学热力学、化学动力学）、实际应用（电化学、水溶液中的化学）、实验学习要求听课、作业（平时成绩占20%）实验——未完成实验者没有考试资格（实验成绩占10%）考试（卷面成绩占70%）Genius is 1 percent inspiration and 99 percent perspiration. As a result, genius is often a talented person who has simply done all of his homework.——Thomas Edison作业要求书写要求：A4，每题空一行，题目可不写（以原题号标注）引用公式，有数据带入过程，不能直接写答案实验课安排实验起止时间：实验地点：8201，8202.实验要求：实验报告纸（教材科购买，四个实验需四张），处理数据用坐标纸实验内容 实验一；实验四；实验五；实验六；实验时间（第周）周一周二周三周四周五1，23，4中午12:20-13:505，67，8学习内容的变化中学：\学习接受实验事实，了解实验规律——知其然大学：\从理论的高度分析之所以产生实验事实的原因——知其所以然学习方法的变化教学内容多、学时少，很难在课堂上掌握全部知识，注重自学；注意获取知识的能力培养，掌握获取知识的方法比获取知识更重要，但必要的知识积累也是必不可少的。
大学物理化学课件 第一章(热化学)
U(产物) -
U（反应物）
B
BUm,
B
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化学反应焓变与温度的关系
（1）理想气体
始态
等温等压，W′=0
T，p，V1
0 vBB B
pU , r H Qp
等温等容
pU TU rU W′=0
r H pU ( pV ) rU QV
rU TU ( pV )
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五、反应热与温度的关系
R(T1, p)
等T1, p rHm(T1)
等T2, p
R(T2, p) rHm(T2)
P(T1, p) P(T2, p)
rHm(T1) ≠ rHm(T2)
r Hm T
p
B Hm,B
T
p
B
H m, B T
p
BC p,m
Δr Hm T
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① 意义：
② r Hm(298K)可由手册数据计算
例： 2HCl (g) + 2Ag(s)
2AgCl(s) + H2(g)
rHm(298K) = 2 fHm(AgCl, s) - 2 fHm(HCl, g)
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2. 由燃烧焓计算反应热 (1) 燃烧焓：在标准状态下，1mol有机物B完全燃烧时 反应的摩尔焓变， cH m(B),
注：标准压力 p= 101325Pa
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② fHm( 298.15K , B )可查手册
③ fHm(稳定单质) = 0
普通化学 第一章 热化学.
始态T1=298.15K
降温
升温
终态T2=373.15K
升温
T3=273.15K 热力学根据过程发生时的条件，将过程分为：
恒温、定(恒)压、定(恒)容过程、 绝热过程、可逆过程等。
9
（3）热力学可逆过程
定义：系统经某过程：由状态Ⅰ→状态Ⅱ 后，当系统沿该过程的逆过程复原时环境 也同时复原。 这种理想化的过程称为热力学可逆过程。 实际过程都是不可逆过程。 实用意义：指出了能量利用的最大限度 （系统做最大功，环境消耗最小功）。 可用来衡量实际过程完善程度，并将其作 为改善、提高实际过程效率的目标。
21
1.2 反应热的理论计算
1.2.1 热力学第一定律
即：1.能量守恒定律 “在任何过程中，隔离系统的能量既不能创造， 也不能消灭， 只能从一种形式转化为另一种 形式。从一个物体传递给另一个物体。而在 转化和传递中能量的总数量不变” 2.几个概念：
热力学能、热和功
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(1)热力学能 即内能—系统内部能量的总和。 不含整体势能、动能。 符号：U ， 包括分子势能，平动能, 单位：kJ。 转动能、振动能、电子运 U 是状态函数；
注：q 是过程函数，U是状态函数，
恒容下:
△ U = qV
(1.12)
2.定压反应热 q P与焓
p=p(环)=常数：w= -p(环)(V2-V1) = -pΔV
∵ △U =qp + w = qp -p△V
∴ qP =△U +p△V
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式qP =△U +p△V可化为： qP=（U2-U1）+ p（V2-V1） 即： qP=（U2+p2V2）-（U1+p1V1） 令: H ≡ U +pV (1.13) (称为焓,单位kJ) 则：qP =H2-H1=ΔH (焓变) (1.14) ΔH <0 qP <0 恒压反应系统放热; ΔH>0 qP >0 恒压反应系统吸热。 在恒压下：qP = ΔH （数值等恒关系） 注：1. q 是过程函数，H是状态函数 2. q与反应进度ξ之比为摩尔反应热： qm=q/ ξ
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邓杰
绪论
化学的研究内容 为什么要学习理工基础化学？ 本课程的教学目的与教学内容 学习要求
化学的研究内容
化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、 结构、性质及其变化规律和变化过程中能量 关系的学科。
涵盖无机化学、有机化学、分析化学、物理 化学和高分子化学各分支(二级)学科。
注意获取知识的能力培养，掌握获取知识的 方法比获取知识更重要，但必要的知识积累 也是必不可少的。
第一章 热化学
主要内容
\介绍化学反应中所伴随的热量变化（热效应）的 相关问题
\热化学定律及计算
1.1热力学基本概念和术语Байду номын сангаас
1.1.1 系统和环境 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。
——Thomas Edison
作业要求
书写要求： A4，每题空一行，题目可不写 （以原题号标注）
引用公式，有数据带入过程，不能直接写答 案
实验课安排
实验起止时间： 实验地点：8201，8202. 实验要求：实验报告纸（教材科购买，四个实
验需四张），处理数据用坐标纸
实验一； 实验四； 实验五； 实验六；
状态1
1.2 热力学第一定律
状态2
本章讨论的对象
能量
热 功
体积功 非体积功
1.2.1 热
热（Q）：系统和环境之间存在温差而引起 能量传递的形式。
符号规定：系统吸热Q >0，系统放热 Q <0 热不是状态函数 恒容热、恒压热、蒸发热等
1.2.2 功
功（W）：系统与环境之间除热之外以其它 形式传递的能量.
无机化学 ——无机物的组成、结构、性质和 无机化学反应与过程
有机化学 ——碳氢化合物及其衍生物 物理化学 ——研究化学行为的原理、规律和
方法 分析化学 ——测量表征物质的组成和结构 高分子化学 —研究高分子化合物的结构、性
能与反应、合成方法、加工成型及应用的化学
为什么要学习《理工基础化学》？
成绩占10%） 考试（卷面成绩占70%）
Genius is 1 percent inspiration and 99 percent perspiration. As a result, genius is often a talented person who has simply done all of his homework.
二者关系 每单位广度性质即强度性质
1.1.4 热力学平衡状态
即系统的各部分性质不随时间而变化的状态 应满足热平衡、力平衡、相平衡和化学平衡
1.1.5 过程与途径
系统状态发生任何的变化称为过程 完成一个过程的具体步骤称为途径
常见过程：
\恒温过程（T = T外 = 常数） \等温过程（ T始 = T末 = T外 = 常数） \恒压过程（p = p外 = 常数） \等压过程（ p始 = p末 = p外 = 常数） \恒容过程（V = 常数） \等容过程（V2 = V1 = 常数） \绝热过程、循环过程
化学与古代生活
化学与现代生活
化学是现代科技的一块重要基石
“化学是一门中心科学，它与社会发展各方面 的需要都有密切关系。” ——〔美〕 Pimentel G C、《化学中的机会——今天和 明天》
化学不仅是化学工作者的专业知识，也是广 大人民科学知识的组成部分，化学教育的普 及是社会发展的需要，是提高公民文化素质 的需要。
实验内容
周一
1，2
3，4
中午 12:20-
13:50 5，6
7，8
实验时间（第
周二
周）
周三 周四 周五
学习内容的变化
中学：
\学习接受实验事实，了解实验规律——知其然
大学：
\从理论的高度分析之所以产生实验事实的原 因——知其所以然
学习方法的变化
教学内容多、学时少，很难在课堂上掌握全 部知识，注重自学；
和非均相体系(或多相体系)。
系统中相数的确定：
气体系统： 一相 液体混合系统：互溶为单相，不互溶为多相 固体混合系统：一般一种固体为一相
思考：1) 611.73Pa，273.16K(0.01°C)下， H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同时共存时系统中的相 数为多少？
水的“三相点”： 611.73Pa，273.16K
分类： 敞开系统：与环境有能量和物质交换 封闭系统：与环境有能量交换，无物质交换 隔离系统：与环境无物质和能量交换
敞开系统
封闭系统
隔离系统
1.1.2 相 相:系统中物理性质和化学性
质完全相同的任何均匀部分。 相和相之间有明显的界面. 相变：从一相变化为另一相，
其物理性质发生突变。 可分为均相体系(或单相体系)
2) CaCO3(s)分解为CaO (s)和CO2(g)并达到平衡的 系统中的相数？
1.1.3 状态函数
状态——系统的全体物理、化学性质的总和，即各 种宏观性质的综合表现。
状态函数——用于描述系统状态的物理量。如：p、 V、T、密度ρ、热容Cs、摩尔数n、摩尔分数y等。
状态函数特点:
状态一定，状态函数都确定，有唯一定值。 状态函数的值变化，状态也随之而变； 状态函数的变化值只与系统的始终态有关，而与变
本课程的教学目的与教学内容
教学目的：使学习者具备必要的近代化学的 基本理论、基本知识、基本技能，了解其在 工程上的应用，建立化学观念，为今后的学 习和工作打下一定的化学基础。
教学内容：理论知识（化学热力学、化学动 力学）、实际应用（电化学、水溶液中的化 学）、实验
学习要求
听课、作业（平时成绩占20% ） 实验——未完成实验者没有考试资格（实验
化的途径无关。 循环过程，值变为零。 在同一状态下，状态函数的任意组合或运算仍为系
统的状态函数
状态函数的基本性质：
外压从3P变为P
状态一定，其值一定；殊途同归， 值变相等；周而复始，值变为零。
状态函数的分类
广度性质 具有加和性，如V、m、n、 Cs等
强度性质 取决于系统自身的性质，不 具有加和性，如 p、 T、 ρ、 cs