石油重点大学(华东重点大学化学

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1、大学化学第一章物质及其变化的一些基本规律化学是研究物质的组成、结构、性质和运动规律以及运动过程中能量关系的学科。§1.1理想气体状态方程和分压定律一、理想气体状态方程气体在压力不太高、温度不太低时符合下列方程式PV=nRT说明：①压力P（帕），体积单位m3（立方米），温度K（开），物质的量mol（摩尔），R摩尔气体常数8.314J•k-1•mol-1。②理想气体，气体分子不占空间，分子间不存在作用力，上式实际上只适用于理想气体，真实气体在低温、高压条件下近似看成理想气体。③单位换算Pa=N•m-2（一牛

2、顿力作用在1m2面积上所产生的压力）。一焦耳为1牛顿力在沿着力的方向上移动1m距离所做的工，即1J=N•m④状态函数：描述气体状态的物理量，如P、V和T。状态函数的改变与变化的途径无关。二、分压定律混合气体、组分气体组分气体对容器所施加的压力叫做该组分气体的分压力，等同于在同温度下组分气体单独充满与混合气体相同体积时所产生的压力。分压定律（1801年，道尔顿（Dalton））P总=PA+PB+PC+……Pi=∑Pi根据理想气体状态方程：P总=N总RT/VPi=niRT/V则Pi/P总=ni/n总=>xi

3、•P总因此组分气体的分压等于该组分气体的物质的量的分数（摩尔分数）与混合气1/92体总压力的乘积。说明：压力表测得的是气体的总压力，分压力是计算出来的§1.2能量和能量守恒定律化学热力学：研究化学反应中能量的转换规律及其定量关系的学科。1．体系和环境：研究的对象叫做体系（系统），体系以外的与体系有密切联系的其他物质或空间部分叫做环境举例：一烧杯中，盐酸和NaOH的水溶液—研究对象，烧杯和溶液上方的空气等就是环境。敞开体系（物质和能量交换共存）封闭体系（只有能量交换）孤立体系（没有物质、也没有能量交换）举

4、例（略）2．内能、热功体系内部的能量U表示说明：①分子运动的动能、分子间相互作用的势能、分子中原子和电子相互作用和运动的能量、核能等组成。②与物质的种类、温度、体积等性质无关内能是状态函数，绝对值无法测定。体系与环境间由于温差而传递的能量称为热Q.体系吸热为正，方热为负。体系和环境间以其他形式传递的能量称为功（W）体积功W=P（V2-V1）=PΔV非体积功如电功、表面功等环境对体系做功——正值体系对环境做功——负值单位：焦耳、千焦（KJ）3．能量守恒定律在任何过程中能量是不会自生自灭的，只有从一种形式转

5、化为另一种形式，2/92在转化的过程中能量总值不变ΔU=U2-U1=Q-W说明：①ΔU能量的变化，Q体系从环境中吸收的热量，W克服外压对环境所做的体积功。②上式为能量守恒定律的一种数学表达式。4．反应热效应QV（恒容反应热）如密封刚性容器中进行的反应产生的热效应。QP（恒压反应热）如大气压敞开容器中进行反应过程的热效应。QV=ΔU（W=0）体系内能的变化（ΔU）在数值上等于恒容热效应（QV）§1.3焓、焓变和盖斯定律1．焓（H）等压过程中的热效应包括两部分，一部分使体系温度升高，另一部分要用于做体积功。

6、例如：锌棒插入盐酸中（在敞开体系中）产生的热效应，一部分使体系温度升高，H2气体要对外做膨胀功。据热力学第一定律：ΔU=QP-WΔQ=QP-P外(V2-V1)QP=(U2+P外V2)-（U1+P外V1）令H≡U+P外V则QP=ΔHH—体系的焓ΔH—体系的焓变∴等压热效应在数值上等于体系的焓变说明：ΔH=ΔU+PΔV则QP=QV+ΔnRT2．热化学反应式表达化学反应焓变的化学反应方程式。反映焓变与反应物的聚集状态、数量、反应条件有关。书写时注意几点：①物态g、l、s、Cr（晶态）、aq（水溶液）3/92例

7、：H+2O（g）、H2O（l）、H（aq）、C（金刚石）、C（石墨）等。②注明物质的量，在热化学反应式中，物质化学式前后的系数表示该物质的摩尔数。“摩尔反应”概念如Al（s）+3/4O2(g)=1/2Al2O3(s)ΔHθ-1298=-837.9kJ•mol③注明反应条件（T、P）“标准态”：标准压力下，物质的聚集状态Pθ=101325Pa或1.01325×105Pacθ=1mol·dm-3反应标准焓变ΔHθθ(前者为任意温度，后者298.15K)T或ΔH④焓变是反应热效应，但不能写入反应式中，分开写！

8、3．焓变的计算—盖斯定律①标准生成焓标态时，由稳定单质生成1摩尔纯物质时反应的焓变叫做该物质的标准生成焓。（通常选定298.15K）说明：a.符号Δθ-1fHm或ΔfH.单位kJ·mol.b.对应反应过程热效应.C(石墨)+Oθ-12（g）=CO2（g），ΔH=-393.513kJ·mol(上述可表达为Δθ-1fHco2(g)为–393.513kJ·mol，即在标态时，298.15K下，CO2(g)的标准摩尔生成焓为–393.513kJ·m