53普通化学第一章PPT课件

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1.1 化学反应中的能量守恒和热化学
热化学： 研究化学反应时放热或吸热的规律
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1.1.1 基本概念及术语
1. 系统和环境 系统：研究的对象
环境：系统以外对系统发生影响的部分
系统可以通过一个边界(范围)与环境区分开 来。这个边界可以是具体的，也可以是想象 的
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功：体积功 ( 膨胀功 W ) 非体积功 ( W ′)
1.1.1基本概念及术语
当P外为定值时，系统的体积由V1 → V2 W = - P外 ( V2 - V1 )
计算式中的负号的由来：
因为 系统膨胀时， V2 > V1 系统对环境做功
W<0
压缩系统时，
V2 < V1 W > 0
若有一参数(如 T )改变，系统的状态就发生 变化，称温度T为状态函数。同样 P，V 等也 是状态函数
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状态函数的特征：
1.1.1基本概念及术语
1) 状态一定，状态函数值一定
2) 状态改变，状态函数值也改变，而且 改变值与途径无关，只与系统的始态 和终态有关
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ΔT与始态和终态的温度有关，而与变化的途径
完全无关
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状态函数的两种类型：
1.1.1基本概念及术语
1) 强度性质
系统中整体和部分中的数值相同
表现系统“质”的特 不具有加和性 2) 征广延性质 (容量性质)
系统中整体和部分中的数值不同
表现系统“量”的特 具有加和性
征
T、P 等 — 强度性质
kJmol-1
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1.1.2 化学反应热效应和盖斯定律
书写热化学方程式时注意两点：
1) 方程式中要标明反应的温度、压力、聚集 状态等(如果温度是298K，标准压力100kPa 可不注明)
2) 反应热效应的数值与反应方程式的写法有 关(化学计量系数)。它表示在温度 T、压力 P下, 按规定化学计量方程式进行的每摩尔 反应(ξ=1) 放出或吸收的热量
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1.1.1基本概念及术语
气体作为我们研究的对象 —系统
气体以外的部分 —环境
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1.1.1基本概念及术语
2. 状态和状态函数 状态: 系统一切性质的总和
状态函数: 确定系统状态的各个性质
如：根据理想气体状态方程 PV=nRT, 理想 气体的状态是用这些参数来确定
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参考书
《普通化学》
浙江大学( 第四版) 高等教育出版社
《工科无机化学》 华东理工大学
华东理工大学出版社
《现代基础化学》 朱裕贞 顾达 黑恩成 化学工业出版社
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第一章 化学反应中的能量关系 两个问题：
1. 化学反应中热量变化的规律— 热化学 2. 判断化学反应进行的方向
系统得功(环境做功)
30从.10.2而020 正好与功的正负规定相一致
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1.1.1基本概念及术语
4．过程 系统状态发生的一切变化均称为过程
恒温过程 恒压过程
T始 = T终 = T环 = 常数 P始 = P终 = P外 = 常数
恒容过程
V始 = V终 = 常数
可逆过程
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一种可以简单逆转，完全复 原的过程
(第五章) (第六章) (第八章)
3．重要单质和化合物的基本知识
非金属元素及其化合物
(第七章)
金属通论,主副族重要单质和无机化合物
性质及其变化规律
(第八章)
有机高分子化合物
(第九章)
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课程内容
4．结合化学知识，了解工业生产中典型产品的 生产原理、工艺条件及流程
合成氨工业、氯碱工业、高分子化工 (第九章)
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1.1.1基本概念及术语
例如：H2O (l) 298K →H2O (l) 323K 变化途径有多种：
1) 直接加热，298K → 323K
2) 2K 9 8 冷 却 2K 7 3 Δ 3K 23
3) 2K 9 8 Δ 3K 4 3 冷 却 3K 23
但状态函数的变化量 ΔT = 323K - 298K =25K
普通化学
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课程内容
1．化学反应的基本原理 ： 化学反应中的能量关系 化学反应速率和化学平衡 离子平衡 氧化还原平衡 配位平衡
(第一章) (第二章) (第三章) (第四章) (第八章)
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课程内容
2． 物质结构的基础理论 原子结构和元素周期系 分子结构和晶体结构 配合物的结构
例如：298K及100kPa下的热化学方程式：
(1) CaCO3(s) → CaO(s)+CO2(g)
QP = +178 kJmol-1
(2) H2(g) +
1 2
O2(g) → H2O(l) QP = -285.85 kJmol-1
1
(3)
H2(g) + 2
O2(g) →
H2O(g) QP = -241.84
Qp1
CO2(g)
Qp2
Qp3
1
CO(g)+ 2 O2(g)
根据盖斯定律
Qp1 = Qp2 + Qp3
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1.1.2 化学反应热效应和盖斯定律
应用： 由已知的化学反应热效应间接计算相关的其他 反应热效应，尤其是一些难于直接测量热效应 的反应
V、n 、H 、u 、G — 广延性质
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3. 热和功
1.1.1基本概念及术语
源自文库
热 (Q) — 系统与环境间存在温差时，高温 物体向低温物体传递的能量
功(W ) — 除热以外其它形式传递的能量
Q 、 W 的符号规定：
系统吸热 Q > 0 系统放热 Q < 0
系统得功 W > 0 系统做功 W < 0
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1.1.2 化学反应热效应和盖斯定律
热效应(反应热)： 在恒温恒压或恒温恒容且只做体积功条件下 化学反应放出或吸收的热量(用Q表示)
恒温恒容 —— 恒容热效应 恒温恒压 —— 恒压热效应
用QV 表示 用QP 表示
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1.1.2 化学反应热效应和盖斯定律
1．热化学方程式 标出反应热效应的化学方程式
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2. 盖斯定律
1.1.2 化学反应热效应和盖斯定律
1840年盖斯归纳出一个定律：
一个化学反应不论是一步完成还是分几步完成， 其总的热效应是完全相同的
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1.1.2 化学反应热效应和盖斯定律
例如：C(s) + O2 (g) = CO2(g)
C(s) + O2(g)