第二章 化学反应热效应
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教材：《普通化学》 (第五版)
浙江大学普通化学教研组编
王明华 徐端钧 周永秋 张殊佳 修订
高等教育出版社，北京 出版年：2002年7月
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。
17
1.1.2 反应热的测量
反应热 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
6
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
学习内容
理论化学：两条“主线” 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
7
第1章 热化学与能源
学习要求： 了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验 计 算 方法。 了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化 学定律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热 效应与热力学能变的关系。 掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。 了解能源的概况，燃料的热值和可持续发展战略。
百度文库 过程与途径
过程：系统状态发生任何的变化称为 途径：实现一个过程的具体步骤 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
开放系统 有物质和能量交换
封闭系统 只有能量交换
图1.1 系统的分类
隔离系统 无物质和能量交换
10
2相
系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分 称为相。根据相的概念，系统可分为：
单相（均匀）系统 多相（不均匀）系统
相与相之间有明确的界面。
思考：1) 101.325kPa，273.15K(0°C)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)并达到平衡 的系统中的相数。
研究现状(2000年) 化合物>2000万种 时间分辨率：1 fs
空间分辨率：0.1nm 分析所需最小量：10-13ug。
2
化学的定义与分支学科
定义：
化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构 和性质及其变化规律和变化过程中能量关系的科学
化学的分支学科
无机化学：无机物
有机化学：碳氢化合物 及衍生物
强度性质：其量值不具有加和性，如温度、压力等
思考：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即 压强(热力学中称为压力)是强度性质的物理量。由 此可以得出什么结论？
力和面积都是广度性质的物理量。结论是两个广度 性质的物理量的商是一个强度性质的物理量
推论：摩尔体积(体积除以物质的量)是什么性质的 物理量？
14
分析化学：测量和表征
物理化学：所有物质系统 高分子化学：高分子化合 物
若干新分支：环境化学、 核化学等等
3
COOH O C CH3
O
阿司匹林 AspirinTablets
2-（乙酰氧基）苯甲酸。 分子式：C9H8O4 分子量：180.16
4
H2N
N
NH2
NN
三聚氰胺 （Melamine）
15
5 化学计量数
一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒 关系， 通式为：
0 BB
B
B 称为B 的化学计量数。符号规定： 反应物： B为负；产物：B为正。
附例1.1 应用化学反应统通式形式表示下列合成氨的化学反 应计量方程式：
N2 + 3H2 == 2NH3
解：用化学反应通式表示为：
的性质
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。
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
13
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
8
目录
1.1 反应热的测量
1.2 反应热的理论计算
1.3 常见能源及其有效与清洁利用
1.4 清洁能源与可持续发展
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
9
1 .1 反应热的测量
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。
0= - N2 - 3H2 + 2NH3
16
6 反应进度
反应进度ξ
d dnB
或
nB ( ) nB (0)
B
B
nB 为物质B的物质的量
dnB表示微小的变化量
ξ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12 度N2为023.5Hm2ol。NH若3将反应写成 则反应进度为1 mol。
NH2
三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。 简称三胺，又叫2 ,4 ,6-三氨基-1,3,5-三嗪、蜜胺、氰 尿酰胺、三聚氰酰胺，分子式C3N6H6、C3N3(NH2)3，分子量 126.12
5
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 化学继续推动材料科学发展 化学是提高人类生存质量和生存安全的有效 保障 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
11
3 状态与状态函数
状态: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。
12
状态函数
状态函数是状态的单值函数。
浙江大学普通化学教研组编
王明华 徐端钧 周永秋 张殊佳 修订
高等教育出版社，北京 出版年：2002年7月
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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。
17
1.1.2 反应热的测量
反应热 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
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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
学习内容
理论化学：两条“主线” 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
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第1章 热化学与能源
学习要求： 了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验 计 算 方法。 了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化 学定律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热 效应与热力学能变的关系。 掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。 了解能源的概况，燃料的热值和可持续发展战略。
百度文库 过程与途径
过程：系统状态发生任何的变化称为 途径：实现一个过程的具体步骤 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
开放系统 有物质和能量交换
封闭系统 只有能量交换
图1.1 系统的分类
隔离系统 无物质和能量交换
10
2相
系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分 称为相。根据相的概念，系统可分为：
单相（均匀）系统 多相（不均匀）系统
相与相之间有明确的界面。
思考：1) 101.325kPa，273.15K(0°C)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)并达到平衡 的系统中的相数。
研究现状(2000年) 化合物>2000万种 时间分辨率：1 fs
空间分辨率：0.1nm 分析所需最小量：10-13ug。
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化学的定义与分支学科
定义：
化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构 和性质及其变化规律和变化过程中能量关系的科学
化学的分支学科
无机化学：无机物
有机化学：碳氢化合物 及衍生物
强度性质：其量值不具有加和性，如温度、压力等
思考：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即 压强(热力学中称为压力)是强度性质的物理量。由 此可以得出什么结论？
力和面积都是广度性质的物理量。结论是两个广度 性质的物理量的商是一个强度性质的物理量
推论：摩尔体积(体积除以物质的量)是什么性质的 物理量？
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分析化学：测量和表征
物理化学：所有物质系统 高分子化学：高分子化合 物
若干新分支：环境化学、 核化学等等
3
COOH O C CH3
O
阿司匹林 AspirinTablets
2-（乙酰氧基）苯甲酸。 分子式：C9H8O4 分子量：180.16
4
H2N
N
NH2
NN
三聚氰胺 （Melamine）
15
5 化学计量数
一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒 关系， 通式为：
0 BB
B
B 称为B 的化学计量数。符号规定： 反应物： B为负；产物：B为正。
附例1.1 应用化学反应统通式形式表示下列合成氨的化学反 应计量方程式：
N2 + 3H2 == 2NH3
解：用化学反应通式表示为：
的性质
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。
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
13
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
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目录
1.1 反应热的测量
1.2 反应热的理论计算
1.3 常见能源及其有效与清洁利用
1.4 清洁能源与可持续发展
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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1 .1 反应热的测量
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。
0= - N2 - 3H2 + 2NH3
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6 反应进度
反应进度ξ
d dnB
或
nB ( ) nB (0)
B
B
nB 为物质B的物质的量
dnB表示微小的变化量
ξ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12 度N2为023.5Hm2ol。NH若3将反应写成 则反应进度为1 mol。
NH2
三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。 简称三胺，又叫2 ,4 ,6-三氨基-1,3,5-三嗪、蜜胺、氰 尿酰胺、三聚氰酰胺，分子式C3N6H6、C3N3(NH2)3，分子量 126.12
5
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 化学继续推动材料科学发展 化学是提高人类生存质量和生存安全的有效 保障 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
11
3 状态与状态函数
状态: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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状态函数
状态函数是状态的单值函数。