大学普通化学第六版第1章精品课件

首页上一页下一页末页1普通化学首页上一页下一页末页2绪论一.化学及分类1.化学: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首页上一页下一页末页32.化学的分支学科结构化学:物质结构高分子化学：高分子化合物若干新分支：材料化学、环境化学、生物化学、医药化学、能源化学、核化学、工业化学等等无机化学：无机物有机化学：碳氢化合物及衍生物物理化学：所有物质系统分析化学：测量和表征首页上一页下一页末页4二.普通化学课程内容(一)基础理论部分1.热化学2.化学平衡3.水化学4.电化学5.物质结构首页上一页下一页末页5(二)元素化合物及应用部分1.无机化合物2.高分子化合物3.生物大分子基础4.仪器分析基础首页上一页下一页末页6(1)浙江大学：普通化学(第六版)(2)大连理工大学,普通化学(3)同济大学：普通化学参考书首页上一页下一页末页7大连理工大学出版社大连理工大学普通化学教研组编大连理工大学普通化学教研组编首页上一页下一页末页8同济大学普通化学教研组编同济大学出版社首页上一页下一页末页9三、为什么学？如何学？WHY？HOW？首页上一页下一页末页生活中的化学10首页上一页下一页末页11首页上一页下一页末页12首页上一页下一页末页13首页上一页下一页末页人才培养14首页上一页下一页末页专业应用国家注册一级结构工程师基础考试包括：公共基础课：高等数学、普通物理、普通化学、理论力学、材料力学、流体力学、计算机应用基础、电工电子技术、工程经济专业基础课：土木工程材料、工程测量、职业法规、土木工程施工与管理、结构设计、结构力学、结构试验、土力学与地基基础国家注册一级结构工程师首页上一页下一页末页16首页上一页下一页末页17化学在专业工程中应用化学教育是培养“基础扎实、知识面宽、能力强、素质高”的迎接新世纪挑战的高级工程科技人才所必需的。首页上一页下一页末页18课上---注意课堂纪律、效率课后---加强自学能力,作业认真,有问题及时找老师答疑.方法要求首页上一页下一页末页19四、成绩分布（1）平时--40%：包括:考勤、课堂纪律、平时小测验、作业、实验。（2）期末测验---60%首页上一页下一页末页20热化学与能源第1章首页上一页下一页末页21热化学:研究化学反应中热量变化定量关系的学科主要内容:1、反应热的测量；2、反应热的计算；*3.能源首页上一页下一页末页221.1反应热的测量系统：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。开放系统有物质和能量交换封闭系统只有能量交换一.几个基本概念1.系统与环境隔离系统无物质和能量交换首页上一页下一页末页232.相相:系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分称为相。相与相之间有明确的界面气体:无论几种气体只有1相即单相;液体:互溶为1相,如乙醇水溶液;不互溶为多相,如水与油;固体:几种固体则为几相.(互熔则为一相)首页上一页下一页末页24CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)===Ca2+(aq)+CO32-(aq)CaSO4(s）+CO32-(aq）=CaCO3(s）+SO42-(aq）首页上一页下一页末页253.状态与状态函数状态函数:表示系统性质的物理量.如,压力p、体积V、温度T、质量m焓、熵、吉布斯函数。状态:系统一切性质的总和(综合表现)。当描述系统的一切性质处于定值时，系统处于一定状态。首页上一页下一页末页26状态函数可分为两类：广度性质：其量值具有加和性。如体积V、质量m等。强度性质：其量值不具有加和性。如密度、温度、压力等。首页上一页下一页末页27状态函数的性质（2）其变化量只与系统的始、末态有关，而与变化的实际途径无关。（1）是状态的单值函数一一对应关系例1.压力：3pº----1pº例2，减肥：m1—m2例3.体温：36℃---39℃首页上一页下一页末页28外压从3pº变为p°VT3pº图1.2状态函数的性质首页上一页下一页末页29殊途同归,值变相等周而复始,值变为零首页上一页下一页末页304.化学计量数N2+3H2=2NH30=-N2-3H2+2NH3化学反应方程通式为：B0BB首页上一页下一页末页31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。N2+3H2=2NH3(N2)=-1,(H2)=-3,(NH3)=2首页上一页下一页末页325.反应进度反应进度ξ的定义：BBdnd单位:摩尔（mol）nB（0）：B反应开始时物质量)0()(BBBnn-n(ξ):B反应至某一时刻物质量首页上一页下一页末页33例:N2+3H2=2NH3反应前物质量n1/mol:10300反应至某一时刻物质量n2/mol:8244ξ=[n2(N2)-n1(N2)]/(N2)=(8-10)mol/(-1)=2mol=[n2(H2)-n1(H2)]/(H2)=(24-30)mol/(-3)=2mol=[n2(NH3)-n1(NH3)]/(NH3)=(4-0)mol/2=2mol首页上一页下一页末页34注意：反应进度ξ与反应方程式的书写有关当ξ=1mol时,称1摩尔反应或摩尔反应,即1molN2和3molH2反应生成2molNH3如合成氨反应可写为:1/2N2+3/2H2=NH3首页上一页下一页末页35二.反应热的测量反应热(q):化学反应中吸收或放出的热量。摩尔反应热(qm):指当反应进度为1mol时系统放出或吸收的热量.系统放热q0，系统吸热q0。首页上一页下一页末页361.反应热的实验测量方法(1)弹式量热计:用于测定有气态物质参加且反应热变化较大的反应热效应.如煤,汽油,天然气等燃烧反应热.图1.3弹式量热计弹式量热计测定的反应热为等容反应热,以qv表示C（S）+O2(g)=co2(g)qm=-393.5kJ/mol首页上一页下一页末页37(2)保温杯式量热计:用于测定常温常压下水溶液进行的反应.反应本身不涉及气体,反应热不大,热量能全部被溶液所吸收.例:Zn(s)+CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)+Cu(s)保温杯式量热计测定的是等压反应热,以qp表示首页上一页下一页末页38首页上一页下一页末页392.热化学方程式(2)标明物质聚集状态(1)标明温度和压力:未注明T,p,皆指在常温常压2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)；1molkJ480--mq2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；1molkJ570--mq(2)聚集状态：g—气态l---液态S---固态aq---水溶液首页上一页下一页末页401.2反应热的理论计算有的反应的反应热是不可以实验测定。如：2C(s)+O2(g)=2CO(g)一.热力学第一定律能量守恒定律在热力学中的的应用。首页上一页下一页末页411.化学反应中的能量形式(1)热力学能(内能U)系统内部运动能量的总和。包括：分子的平动、转动、振动及电子能。内能的特征：是状态函数无绝对数值首页上一页下一页末页42(2)热(q):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。热量q：不是状态函数；系统放热q0，系统吸热q0。首页上一页下一页末页43(3)功(w):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。功w：不是状态函数系统得功w0，系统作功w0首页上一页下一页末页44体积功（w体）:由于系统体积发生变化而与环境所交换的功。非体积功（w′）:体积功以外的所有其它的功。如表面功,电功等。w=w体+w′首页上一页下一页末页451)w体的计算:等外压过程中，w体=–p外(V2–V1)=–p外ΔV2)理想气体的体积功:理想气体的状态方程：nRTpVw体=–p外ΔV=-Δn(g)RT首页上一页下一页末页46热力学第一定律的数学表达式U1U2q0w0ΔU=q+w2.封闭系统热力学第一定律首页上一页下一页末页47(1)等容过程:当体系不作非体积功ΔV=0,w′=0W=-pΔV+w′=0Δu=qv即：内能的变化量在数值上等于等容热效应首页上一页下一页末页48(2)等压过程:当体系不作非体积功w′=0w体=–p(V2–V1)=–pΔVΔu=qp+W=qp–p(V2–V1)W=–p(V2–V1)首页上一页下一页末页49qp=Δu+p(V2–V1)定义:H=u+pV焓,状态函数=(u2-u1)+p(V2–V1)=(u2+pV2)–(u1+pV1)首页上一页下一页末页501）等压热效应在数值上等于焓的增量。2）可以通过ΔH的计算求出的qp值。qp=ΔHqp=H2-H1系统放热ΔH0，系统吸热ΔH0。首页上一页下一页末页511.盖斯定律:在恒压或恒容的条件下，化学反应的热效应只与反应的始态或终态有关而与变化的途径无关。始态C(石墨)+O2(g)终态CO2(g)1m,H中间态CO(g)+½O2(g)2m,H3m,H3m,2m,1m,HHH3m,1m,2m,HHH-二.反应热效应的理论计算首页上一页下一页末页52盖斯（1802-1850）俄国化学家首页上一页下一页末页53盖斯定律示例COO21(2)C(2)(3)-(1)2式式113,1,2,molkJ5.110molkJ)]283(5.393[-------mmmHHH13,molkJ0.283H--mCOO21CO:(3)22COOC:(1)2211,molkJ5.393H--m首页上一页下一页末页54盖斯定律推论：若化学反应相加减，则其反应热也随之相加减。)2)1)3HHH)2()1()3(（（（＝；反应反应反应注意：（1)方程式乘系数，反应热也乘系数；（2)反应方向改变，反应热符号改变。首页上一页下一页末页552.反应标准摩尔焓变△rHmθ的计算(1)热力学标准态：1）气体物质：标准压力(pθ=100kPa)下表现出理想气体性质的纯气体状态.2）溶液:标准压力pθ下，质量摩尔浓度为m(1.0mol.kg-1)的理想溶液,本书采用近似Cθ=1moldm-33)纯液体或固体:标准压力pθ下的纯液体或纯固体。首页上一页下一页末页56(2)物质的标准摩尔生成焓指定单质：最稳定的单质。如C：石墨(s)；P:白磷(s)，标准摩尔生成焓:标准状态，指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的焓变称为该物质标准摩尔生成焓。kJ/mol)(mf，物质HC（石墨）+O2（g）=CO2（g），△rHθm=△fHθm（285.15K，CO2，g）=-393.51kJmol－1首页上一页下一页末页57规定:1）指定单质的标准摩尔生成焓为0。ΔfHθm(单质)=02）水合氢离子的标准摩尔生成焓为0。ΔfHθm(H+,aq)=0ΔfHθm(C，石墨)=0ΔfHθm(C，金刚石)=1.9kJmol－1首页上一页下一页末页58△rHmθ(298.15K)=｛g△fHmθ(G,298.15K)+d△fHmθ(D,298.15K)｝-｛a△fHmθ(A,298.15K)+b△fHmθ(B,298.15K)｝单位：kJmol－1任一反应:aA+bB=gG+dDBm,fBBmrHH(3)反应的标准摩尔焓变的计算首页上一页下一页末页59注意事项：（1）系数；聚集态)K15.298()(mrmrHTH（2）标准摩尔焓变近似认为不受温度影响△fHmθ（H2O，l）=-285.8kJ·mol-1△fHmθ（H2O，g）=-241.8kJ·mol-1首页上一页下一页末页60解：例1、试计算铝热剂焊接点火反应的热效应)s(Fe2)s(OAl)s(OFe2Al(s)32321132mf32mfmrmolkJ5.851molkJ)]2.842()7.1675[()K15.298,OFe()K15.298,OAl()K15.298(-------HHH△fHmθ(298.15K