分析化学第一章课件.ppt

1、主要内容主要内容（2）相：）相：系统中任何具有相同的物理性质和化学性 质的均匀部分。 单相系统：只含有一相，是均匀的。 多相系统：多于一相的系统叫多相多相系统。说明：相与组分不同，相与物态不同，通常两相 之间有明确的界面分开 l气态混合物均为一（单）相单）相。液态混合物视互溶 与否分一、二、三相。l 固态混合物有多少种纯固体物质，即有多少相，T=2KT=25KT=-23K状态函数的特点：A、状态一定，其值一定，或其值一定，状态一定。 两者之间有对应函数关系。B、状态改变，其值改变，或其值改变，状态改变。 状态函数的变量只与系统的始态和终态有关，与 变化的途径无关。C、终态与始态重合的状态“改变

2、”周而复始， 其值变为零。 COCOCO22O2ab B : 物质的化学式B: B的化学计量数, 量纲为1的量，反应物取负 值，产物取正值。例如： N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) (N2 ) =-1 , (H2 ) =-3 , (NH3 ) =2 N2(g)+ 3/2 H2(g)=NH3(g) (N2 ) =- , (H2 ) =- 3/2 , (NH3 ) =1BBB0反应进度 的SI单位: mol对于有限的变化 ,有: = nB/ B对于化学反应, 当未反应时 =0 因此 =nB()- nB(0)/ B nB(0)： =0 B物质的量； nB()： = B物质的量 反应进度 :描

3、述反应进行程度的物理量。反应进度 定义式为：d= B-1dnB(1.5)反应进度与化学方程式的书写方式有关。当反应为： N2(g)+ 3/2 H2(g)=NH3(g) = 4mol例如： N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)n(始）始）/mol 10 30 0n(t时）/mol 8 24 4反应进度: = nB()- nB(0)/ B =n2(N2)- n1(N2)/ (N2)=(8-10)mol/(-1)=2 mol =n2(H2)- n1(H2)/ (H2)=(24-30)mol/(-3)=2 mol =n2(NH3)- n1(NH3)/ (NH3)=(4-0)mol/(2)

4、=2 mol 用反应进度来衡量反应进行程度最大好处是：无论选择何种反应物或生成物来描述该反应进行的程度都会得到一个相同的结果。 反应进度与反应式中的物质选择无关，化学反应中物质的量改变量正好等于反应式中该物质的化学计量系数时，该反应进度（或反应进度变） 为1mol。 当反应按所给化学式的系数比例进行一个单位的化学反应时即 nB/ 1mol= B = 1mol 进行1mol的化学反应-摩尔摩尔反应反应反应热效应热容温差KJ kg-1. K-1kJ mol-1比热容J.K-1 q(H2O) =c (H2O)m(H2O)T =C (H2O) T q(b)=C(b) T 反应热效应反应热效应 q =

5、- C (H2O)+ C(b) T =- C T (1.9)解:q=-c (H2O)m(H2O)+ C(b) T如N2H4(g)为1mol q=-9.69 32.0 / 0.500=-620 kJ.mol-1=-(4.18 1210 +848) (294.82-293.15) =- 9690J =-9.69 kJ1.2.1 热力学第一定律热力学第一定律1.能量守恒定律能量守恒定律在任何变化中，能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中能量总值不变。内能（热力学能）U ：系统内部各种能量的总和。包括：系统内部质点的平动能、转动能、势能、键能、电子能、核能。U绝对值无法测出，但

6、其变化量U可测 u例如：封闭系统由始态（U1）变到终态（U2）则：U= U2- U1= q + w 热力学第一定律 数学表达式 U内能变u说明：能量物理量的符号规定：原则以“我”（系统）为主确定，系统本身能量增加，则符号为“+”；系统本身能量减少，则符号为“-”。例如：放热反应 q0,“-”,系统对环境做功，w0,“+”,环境对系统做功，w0,“+”。(3)热和功热系统和环境之间存在温度差而交换的能量。热和功都不是状态函数，其数值与途径有关 功系统与环境之间除热以外的其他形式传递的 能量统称功。体积功-系统在等压（P）条件下由于体积变化而 与环境交换的功W=-PV=-P(V2-V1)。非体积功

7、-除体积功以外的一切功W。如：电功。 V=0 W/ (非体积功)=0 U = qV (1.12) 1.2.2 化学反应的反应热与焓化学反应的反应热与焓1.定容反应热定容反应热qv 条件：定容条件：定容V=0，不做，不做非体积功非体积功U=q+W=q-PV 内能改变量=定容反应热 据能量守恒定律：据能量守恒定律： U =qp+ W 可得：可得： U2 -U1 =qp-P(V2-V1)_ qp=(U2+ PV2)-(U1+PV1)2.定压反应热qp 条件：定压，只做体积功条件：定压，只做体积功W=-PV ，W=0 令： HU+PV H焓，状态函数 qp= H2-H1= H qp= H 焓变焓变=定

8、压反应热定压反应热 (1.14) 定V定T定压定TUU12pRTBnVgB/)(RTBnqqgBVp)(据式 nB = BRTBqqgBVp)(1.17b)等式两边除以可得摩尔反应热效应：对反应aA(g)+bB(g)=gG(g)+dD (g) =(g+d) -(a+b)(1.17c)(1.17d)=RTBqqgBmVmp)(.RTBUHgBmrmr)()(gBB例例1-1， 298k时,用弹式热量计测得1摩尔正庚烷完全燃烧,反应热效应为-4807.12 kJmol-1 ,求qp 解:反应 C7H16(l)+11O2(g)=7CO2(g)+8H2O(l) =-4 测得qv= -4807.12kJ

9、mol-1 (定容)qp= qv + RT =(-4807.12)+(-4) 8.314 10-3 298 =-4817.03 kJmol-1 例例1-2 在100 101.325 kPa 下,由1摩尔液态水汽化变成1摩尔水蒸气,此过程中U和H 是否相等?若H等于40.63kJmol-1 则U 为多少? 解: H2O(l)= H2O(g) U= H - RT =1 故U H U=40.63-(18.314 10-3 373) =40.63-3.10=37.53 kJmol-1 通常U与H在数值上差别很小，若H 数值 较大,则U H。 4.4.盖斯定律盖斯定律盖斯定律：在恒容或恒压条件下，化学反

10、应的反应热只与反应的始态和终态有关，而与变化的途径无关。CO(g) +O2(g)q1q2q3已知：q1=-393.5 kJ.mol-1 q3=-283.0 kJ.mol-1 C(s)+O2(g)CO2(g) （终态）(始态）则有：q1=q2+q3 q2=q1-q3=-110.5 kJ.mol-1符号：fHm(298.15K) ，单位kJmol-1， :标准 m:摩尔，f:生成， 可简写为fH。指定物质 一般为选定温度和标准压力时 的最稳定单质。规定：指定单质的标准摩尔生成焓为零。(2)水合离子的相对焓值规定：fHm(H+aq 298.15K)=0（1.19a) 反应aA+bB=gG+dD H（

11、298.15K)= g fH(G.298.15K)+dfH(D.298.15K)- afH(A.298.15K)+bfH(B.298.15K) （1.19b)(1)规定：在标准状态时反应的摩尔焓变叫做该 反应的标准摩尔焓变。(2)符号：rHm(298.15K) 可简写为H。 )15.298()15.298(,KHKHBBmfBmr例如：已知反应 4 NH3(g) + 3O2(g)=2N2(g)+6H2O(l) 求：该反应的rHm(298.15K)=？解： 4 NH3(g) + 3O2(g) = 2N2(g)+6H2O(l)fHm -46.11 0 0 -285.83rHm(298.15K)=6

12、(285.83)-4(46.11) =1530.54 kJmol-1说明：计算时说明：计算时准准查准查准fHm查准物质，如：查准物质，如：CO2、CO。查准状态：如：查准状态：如：fHm H2O(l)= 285.83；fHm H2O(g)= 241.82。算准算准 勿忘化学计量数勿忘化学计量数。注意：注意：rHm数值与方程式的书写有关数值与方程式的书写有关应保持一致。应保持一致。反应的焓变基本不随温度而变。即：反应的焓变基本不随温度而变。即：H(T) H(298.15K)。例1-3计算联氨完全燃烧时反应的H(298.15K)解：反应为 N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)fH

13、/ kJ.mol-1 50.63 0 0 -285.83H(298.15K)=2 fH(H2O)+ fH(N2)- fH(O2)+ fH(N2H4) = 2 (-285.83)-50.63 =-622.29 kJ.mol-1例1-4计算下列反应的H(298.15K)解：(1) 2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)fH/ kJ.mol-1 0 -824.2 -1675.5 0H(298.15K)=(-1675.5)-(-824.2)=-851.5 kJ.mol-1 (1) 2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s)(2) Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s) (2) Z n(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)fH/ kJ.mol-1 0 64.77 -153.89 0H(298.15K)=(-153.89)-(64.77)=-218.66kJ.mol-1 作业：P 43 1、2、3、 6、9（1）（2）、10（1）（2）