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[化学课件]普通化学浙江大学绪论、第一章热化学与能源

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大学化学绪论课件

大学化学绪论课件
41/51
大学与中学教学方法的不同
哪些是关键性的问题呢？
化学反应的性能，化学催化，生命过程中的化学问题等。总之， 化学已成为中心科学，与21世纪的四个重大课题（能源、材料、环境 和生命科学）都有关。
1、 化学的研究对象
原子 atom 亚分子 submolecule
分子 molecules 超分子 supramolecule
化学的定义：
31/51
化学9大类，77分支
无机化学8个 无机合成化学 无机物分离化学 元素无机化学 配位化学 金属簇化合物 物理无机化学 稳定同位素化学 无机固体化学 有机化学8个 有机合成 金属有机及元 素有机化学 天然产物化学 物理有机化学 分析化学16个 定性分析 容量分析 重量分析 原子光谱法 分子光谱法 电分析化学 色谱法 质谱分析 核化学与 放射化学 9个 环境 化学 8个 高分子 化学6个 材料 化学 3个 物理 化学 14个 生命 化学 5个
35/51
2-2.分析化学
测量和表征物质的组成和结构的分支学科。主要 包括成分分析和结构分析两个方面。结构分析更多地 涉及物理内容，故往往划归为物理化学的研究范畴。 以化学反应为基础的分析方法称为化学分析法， 是分析化学的基础； 主要内容包括：重量分析法和滴定分析法。 利用特定仪器并以物质物理化学性质为基础的分析 方法称为仪器分析法。 现代分析化学正向快速、准确、灵敏、微量、微 区、表面、自动等方向发展。主要内容包括： (1) 光谱分析； (2) 电化学分析； (3) 色谱分析; (4) 质谱分析；(5) 核磁共振；(6) 表面分析; (7) 放射化学分析; (8) 单分子(原子)检测； (9) 生 36/51 化分析等。
近年发现和发明的新物质层出不穷，如球碳、管碳、团 簇化合物、笼合物等。

浙江大学普通化学(第六版)第一章课件_热化学与能源

浙江大学普通化学(第六版)第一章课件_热化学与能源
不相同
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21
1.2 反应热与焓
并不是所有的反应热都可以实验测定。例如反应： 2C(s) + O2(g) == 2CO(g)
为什么上述反应的反应热无法实验测定？
实验过程中无法控制生成产物完全是CO。
因此，只能用理论方法来计算反应热。
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22
1.2.1 热力学第一定律
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。
开放系统 有物质和能量交换
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封闭系统 只有能量交换
隔离系统 无物质和能量交换
图1.1 系统的分类
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9
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：
q [q(H 2O )qb] [c(H 2O )m (H 2O ) Tcb T] (4 .1 8 12 1 80 4 )(8 29 .84 229 .13 )8 J
96J 9 9 0 .6k 9J
( 0 0 .5 ) g /3 .0 g 2 m 1 / o ( 1 ) l0 .0m 15 o 6 q V ,q m / 9 .6 k / 9 0 .0 J m 1 5 6 o .2 6 k 2 lm J 1 1 o
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19
2 热化学方程式
表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方 程式。其标准写法是：先写出反应方程，再写出相 应反应热，两者之间用分号或逗号隔开。例如：

普通化学 课件 第一章-热化学

普通化学 课件 第一章-热化学

1.1.1几个基本概念
①实际过程皆为不可逆过程。（可逆仅为抽象的理想）
②可逆过程是在系统近于平衡状态下发生的无限缓慢 的过程。
1.1.1几个基本概念
注意：
化学上的可逆反应与热力学上的可逆过程含义 不同 可逆反应是指在同一条件下，既能向一个方 向又能向相反方向进行的反应。
可逆过程是在系统接近于平衡状态下发生的 无限缓慢的过程。即系统在整个变化中正向推 动力与逆向阻力几乎处于相等的状态。当然它 们又不是真正相等，否则系统就不会发生变化 了。
当需要测定某个热化学过程所放出或吸收的热时，可利 用测定一定组成和质量的某种介质的温度的改变，在利 溶液的质量 用下式求得： q =-csms (T2-T1)= -Cs T (1.容 J K-1
温差K
1.1.2反应热效应的测量 热容 （heat capacity）
3、固体，如果系统中不同种固体达到了分子程度的 均匀混合，就形成了固溶体，一种固溶体就是一个 相；否则系统中含有多少种固体物质，就有多少个 固相。
1.1.1几个基本概念
三、状态与状态函数 1、系统的状态：描述系统各宏观性质的综合表现。 如: 气态系统，P、V、T、n数值一定则系统状态一定 2、状态函数：描述系统状态的物理量。 例如：系统的质量、组成、温度、压力、体积等。 对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。状态函数之间的定量 关系式称为状态方程式。 例如，理想气体的状态方程可表示为：
n B n B ,0

B

B
nB,0和 nB分别代表任一组分B 在起始和 t 时刻的物质的 量。 B是任一组分B的化学计量数。 B对反应物取负 值，对生成物取正值.
1.1.1几个基本概念

第一章 热化学与能源ppt

第一章 热化学与能源ppt

普通化学作为一门基础课程，是对化学科学各
分支的基础知识作一整体的介绍，使学生了解
当代化学学科的概貌，能运用化学的理论、观
点、方法分析问题、解决问题。了解化学对人
类社会的作用和贡献。
教学内容
● 基本理论和基本知识：
热化学，化学反应的方向、程度和速率，水化学， 电化学，物质结构基础，元素化学，有机高分子化
摩尔反应热qm：反应热q与反应进度ξ之比。
单位：J· -1。 mol
qm q
计算上题的摩尔反应热。（ qm 的大小与反应方程式的写 法有关吗？） qm（N2H4，l）=M联氨×9.69÷0.5
热化学方程式：表示化学反应与热效应关系的方程式。
书写热化学方程式时须注明物态、温度、压力、组成等条件。
2.0mol的NH3
若上述合成氨反应写成：（比较前面计算）
1 3 N 2 g H 2 g NH 3 g 2 2
t0
3.0
10.0
0
(mol)
t t1时
2.0
7.0
2.0
(mol)

' 1
n N2
N
2

(2.0 3.0)mol 2.0mol 1/ 2
故反应进度必须对应具体的反应方程式。
1.1.2 反应热的测量
反应热：化学反应时所放出或吸收的热叫做反应
的热效应，简称反应热。
热化学：对反应热进行精密的测定并研究与其他 能量转化的定量关系的学科。
(1) 水溶液中的反应
在封闭体系中，H2SO4与NaOH在水溶液中发生 中和反应，放出的热量全部被水溶液吸收，使水溶 液的温度升高。可用下式表示： q=-cs. ms. (T2-T1)

(NEW)浙江大学《普通化学》(第6版)配套题库【名校考研真题+课后习题+章节题库+模拟试题】

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目　录第1部分　名校考研真题第1章　热化学与能源第2章　化学反应的基本原理与大气污染控制第3章　水溶液化学第4章　电化学与金属腐蚀第5章　物质结构基础第6章　无机化合物第7章　高分子化合物第8章　生物大分子基础第9章　仪器分析基础第2部分　课后习题第1章　热化学与能源第2章　化学反应的基本原理与大气污染控制第3章　水溶液化学第4章　电化学与金属腐蚀第5章　物质结构基础第6章　无机化合物第7章　高分子化合物第8章　生物大分子基础第9章　仪器分析基础第3部分　章节题库第1章　热化学与能源第2章　化学反应的基本原理与大气污染控制第3章　水溶液化学第4章　电化学与金属腐蚀第5章　物质结构基础第6章　无机化合物第7章　高分子化合物第8章　生物大分子基础第9章　仪器分析基础第4部分　模拟试题浙江大学《普通化学》（第6版）配套模拟试题及详解（一）浙江大学《普通化学》（第6版）配套模拟试题及详解（二）第1部分　名校考研真题说明：本部分从指定浙江大学编写的《普通化学》（第6版）为考研参考书目的名校历年考研真题中挑选最具代表性的部分，并对其进行了详细的解答。

所选考研真题既注重对基础知识的掌握，让学员具有扎实的专业基础；又对一些重难点部分进行详细阐释，以使学员不遗漏任何一个重要知识点。

第1章　热化学与能源一、选择题1．下列过程或反应中，哪一个是熵增的过程或反应？（ ）[华南理工大学2016研]A．I2（g）＝I2（l）B．H2O（s）＝H2O（g）C．2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（l）D．2CO（g）＋O2（g）＝2CO2（g）【答案】B【解析】熵增过程是系统的混乱度增高的过程，B项由固体变为气体的过程是系统的混乱度增高的过程，熵值增大。

2．如果系统经过一系列的变化后，又变回初始态，则系统的（ ）。

[华南理工大学2014研]A．Q＝0，W＝0，ΔH＝0，ΔU＝0B．Q＝0，W＝0，ΔH≠0，ΔU≠0C．Q≠－W，ΔU＝Q＋W，ΔH＝0D．Q＝－W，ΔU＝Q＋W，ΔH＝0【答案】D【解析】ΔU、ΔH为状态函数，与变化途径无关；Q、W为非状态函数，变化途径不同，数值不同。

化学与能源ppt优秀课件

化学与能源ppt优秀课件

03
电能转换效率取决于电 极材料、电解质性质、 反应条件等因素。
04
以上内容仅供参考，如 需更多信息，建议查阅 相关书籍或咨询专业人 士。
03
新能源技术及其化学原理
太阳能利用及光化学原理
太阳能的利用方式
太阳能电池工作原理
光热转换、光电转换、光化学转换等 。
光伏效应的产生及电子流动形成电流 的过程。
应对全球气候变化
节能减排是应对全球气候变化的重要手段，通过减少温室气体排放 ，可以减缓气候变化带来的负面影响。
促进可持续发展
节能减排有利于推动经济、社会和环境的协调发展，实现可持续发 展目标。
提高能源利用效率
通过采用先进的节能技术和设备，可以提高能源利用效率，减少能源 浪费。
环境保护政策背景及意义
化学与能源ppt优秀课件
contents
目录
• 化学与能源概述 • 化学反应与能源转换 • 新能源技术及其化学原理 • 传统能源清洁高效利用技术 • 节能减排与环境保护政策分析 • 未来发展趋势预测与挑战分析
01
化学与能源概述
化学与能源关系
化学反应是能源转换的基础
01
通过化学反应，可以将一种形式的能源转换为另一种形式的能
热能和光能。
热能转换是指将燃烧产生的热能 转换为其他形式的能量，如机械
能、电能等。
热能转换效率取决于燃烧过程的 完全程度、传热效率等因素。
电化学反应与电能转换
01
电化学反应是指涉及电 子转移的反应，通常发 生在电池、电解池等装 置中。
02
电能转换是指将电化学 反应产生的电能转换为 其他形式的能量，如光 能、热能等。
可再生能源和不可再生能源

普通化学 PPT课件-绪论第一章


律的一门基础科学,简而言之,化学是研究
物质变化的科学 .
化学最初被划分为两个分支学科: 无机化学和有
机化学;
后来又被分为四个分支学科: 以研究碳氢化合物及其衍生物为对象的有机化学; 以研究所有元素及其化合物为对象的无机化学; 以研究物质化学组成的鉴定方法及其原理为内
容的分析化学;
bB P P X B P 55.5 P* 令K b 55.5 bB * * 则P P X B P K b bB 55.5
* *
Raoult（拉乌尔） 定律：
在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气 压下降值与溶质的质量摩尔浓度成正比 。
P K b bB
五大危机
四大理论 ２１世纪 科技热点 环境中的五 大全球性问 题 资源、能源、人口、粮食、环境 天体、地球、生命、人类的起源
和演化
可控热核反应，信息高速公路，生命科 学方面的人类基因，生物技术征服癌症、 心脑血管疾病和爱滋病，纳米材料与技 术，智能材料及环境问题等
温室效应、酸雨、臭氧层、水质污 染、森林减少
理想气体状态方程式的应用
1. 计算p，V，T，n四个物理量之一。 pV = nRT 用于温度不太低，压力不太高的真实气体。
2.气体摩尔质量的计算
pV nRT
m pV RT M
m n M
mRT M pV
3.气体密度的计算
mRT M pV
=m/V
RT M p
pM = RT
1.1.2 道尔顿理想气体分压定律 组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做
稀溶液 的通性
1. 蒸气压下降
纯水
糖水
蒸气压 下降
在同一温度下，溶液的蒸气压总是低于纯

普通化学第1章

ΔrHm0 = ΣυBΔfHm0 υB为化学计量系数，反应物取负值，生成物取正值。
1.2 反应热的理论计算
● 利用燃烧焓
有机物难以从单质直接合成，但易燃烧。有机物的燃烧焓 ΔcHm0 指 1 mol 有机物在标准态下完全燃烧所放出的热量。 计算公式：ΔrHm0 = -ΣυBΔcHm0（B）
部分习题答案
1.1几个热力学常用术语
状态函数特点：a 状态一定，其值一定； b 殊途同归，值变相等； c 周而复始，值变为零。 例如，下面两种途径得到的300 K的水，其状态是是相同的。
1.1几个热力学常用术语
●过程与途径 过程：系统状态发生的变化 途径：实现过程的具体步骤 状态函数的变化值只取决于过程的始态与终态，而与过程的途 径无关。 热力学可逆过程：如果系统经过某过程由状态I变到状态II，当 系统沿该过程的逆过程回到原来的状态时对环境产生的一切影响被 消除。 可逆过程是一种理想化的过程，实际过程都是不可逆过程。实 际过程只能无限地趋近于理想过程。 可逆过程是在系统接近于平衡的状态下发生的无限缓慢的过程 ，和平衡密切相关。后续章节中有关热力学增量，只有通过可逆过 程（平衡）才能求得。可逆过程做功最大（反的命题不一定成立）。
石墨 每个碳原子都按平面正三角形方向和其他3个碳原子 以共价键结合，形成一个六角形平面层。C－C键长为142 pm，在垂直于层的方向上，还有一个价电子以π键（见 第3章）的方式将无数的平面层连结在一起，层间距为 340 pm。层间价电子活动比较自由，石墨的导电性、滑 动性都与此结构状态有关。做铅笔芯的并不是铅而是石 墨,但铅笔这个名词已沿用至今。石墨和金刚石都是碳元 素的单质，由于结构不同，性质差别很大，但在一定的 条件下，石墨可以变为人造金刚石，但变化条件相当苛 刻── 2000℃以上，1500 MPa。

普通化学-第一章

2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)；
q p,m 570kJ mol 1
若不注明T, p, 皆指在T=298.15 K，p=100kPa下。 书写热化学方程式时应注意： 标明反应温度、压力及反应物、生成物的 量（化学计量系数）和状态；
问题：反应热与反应式的化学计量数有关么 ？
3. 盖斯定律
qp =ΔH
qV =ΔU
化学反应的恒压或恒容反应热数值只与物质的始态 或终态有关而与变化的途径无关。
始态 C(石墨) + O2(g)
r H m, 1
终态 CO2(g)
r H m, 2
中间态 CO(g) + ½ O2(g)
r H m, 3
r H m, 1 r H m, 2 r H m, 3
U1
q>0
w>0
ΔU = q +w
U2
热—无序能；功—有序能；能的品位不同。
4. 体积功w体的计算
等外压过程中，体积功 w体= – p 外(V2 – V1) = – p外ΔV p外 = F / A，l = ΔV / A2， 因此，体积功
等外压指系统 外压恒定。
l
p
p外 = F / A
w体= F · l = –(p外· A) · (ΔV/A) = – p外 Δ V ——体积功的定义式
1. 2. 2 化学反应的反应热与焓
通常把反应物和生成物具有相同温度时，系统吸收 或放出的热量叫做反应热。 根据反应条件的不同，反应热又可分为： 定容反应热 恒容过程，体积功w体 = 0，不做非体积功 w ′=0时， 所以， w= w体+ w ′=0 ，qV = ΔU 定压反应热 恒压过程，不做非体积功时， w体= – p(V2–V1)， 所以qp = ΔU + p(V2–V1) 这两个公式可用来计算定容、定压反应热

《热化学与能源》课件

核能技术的发展面临诸多挑战，如安全问题、核废料处理、资源利用等。
核能技术的发展需要加强国际合作，共同推进核能技术的安全、可持续发展。
热化学在能源领域的前景展望
高效利用化石燃料
通过热化学方法提高化石燃料的燃烧效率，降低污染物排放，实现能源的可持续发展。
新型热化学反应路径的开发
探索新型的热化学反应路径，降低能耗和减少污染物排放，实现绿色、环保的能源生产。
现状分析
全球及各地区能源消费结构、产量和需求量等现状。
问题探讨
能源利用中的环境污染、资源枯竭、能源安全等问题。
发展趋势
挑战分析
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
热化学与化石能源
1
2
3
储量丰富，分布广泛，但燃烧效率低，污染大。
煤
燃烧效率高，污染较小，但储量有限，开采成本高。
热化学是研究物质在热能作用下所发生的化学反应的科学，其分类主要根据反应过程中是否涉及化学键的断裂和形成。
总结词
热化学反应可以实现能量的有效转换和利用，主要通过燃烧、热电、热力循环等方式实现。
详细描述
燃烧是一种常见的热化学反应，通过燃烧燃料可以将化学能转化为热能和光能。热电是指利用温差实现电能转换的现象，而热力循环则是将热能转化为机械能的循环过程，如蒸汽机、燃气轮机等。
热化学在能源领域具有广泛的应用，如化石燃料、生物质能、核能等。
总结词
化石燃料是当前主要的能源来源之一，通过燃烧释放出大量的热能，可用于发电、供暖等领域。生物质能是利用生物质材料进行燃烧或发酵产生能量，具有可再生性。核能则是利用核裂变或核聚变反应释放出大量的能量，具有高效、清洁的特点。
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20
2. 体系的性质 体系的宏观性质 如温度、体积、压力 广度性质：与物质的量有关,其量值具有加和 性，如体积、质量、能量等. 强度性质：与物质的量无关,其量值不具有加 和性，如温度、压力等。
21
3. 状态与状态函数
状态:系统一切性质的总和。
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。
图1.3 弹式量热计
29
设有n mol物质完全反应，所放出的热量使弹式
量热计与恒温水浴的温度从T1上升到T2，弹式量 热计与恒温水浴的热容为Cs(J·K-1)， 比热容为 cs(J·K-1kg-1 )，则：
q c s m s ( T 2 T 1 ) C s T
由于完全反应，ξ = n
了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验
计算方法。 掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。
19
1 .1几个基本概念
1. 体系与环境 体系：作为研究对象的那一部分物质和空间 环境：体系之外，与系统密切联系的其它物质
和空间 分类:
开放体系 有物质和能量交换
封闭体系 只有能量交换
隔离体系 无物质和能量交换
状态函数的性质： 状态函数是状态的单值函数。 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。 状态函数的类型：广度性质(V)，强度性质(P、T，E)。

400C
途径1
途径2
500C
600C
放半小时
显然：△T1= △T2， q2> q1 与过程有关
对任一反应: aA+bB = dD+eE
nBBnB()BnB(0)
若选择的始态的反应进度不为零，则该过程的反
应进度的变化Δξ为：
n2i n1
n
i
反应进度的单位是摩尔（mol），与化学计量数的选配有关
26
例：
N 2 g 3 H 2 g 2 N 3 g H
32
1.3.1 热力学第一定律
U1 得吸 功W 热 QU2
U2U 1QW
U2 U1 QW
对于封闭体系热力 学第一定律为：
16
研究意义：1、有科学预见性，为实践 作指导
2、为设计提供依据 研究对象：宏观物体 研究方法：热力学以三大定律为基础，只
考虑始态和末态,不考虑过程.
17
第一章 热化学与能源
18
本章学习要求： 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。
化学热力学
3、反应进行的程度？ 化学热力学 4、化学反应进行的速率？反应机理？
化学动力学 15
化学热力学：研究化学反应中热与其他 形式能量相互转换的科学
研究内容：1、以热力学第一定律为基础 研究化学反应的能量转换 （热效应）即热化学
2、以热力学第二定律为基础 研究一定条 件下反 应进行 的方向和程度
9
3、从专业角度讲
•钻井—在泥浆和固井中起重要作用 •开采—提高采收率 一采即自喷可采出8-15% 二采即机械采可采出25-45% 三采可即化学采油采出45-70% •集输
10
11
二.学什么
1.学习目的
按照国家教委制定的教学大纲：要求 掌握基础知识，基本技能及在工程中 的应用，培养学生的化学观点。
23
4. 过程与途径
系统状态发生任何的变化称为过程； 恒温过程、恒压过程、恒容过程、绝热过程、多 变过程 实现一个过程的具体步骤称途径。
24
5. 化学计量数
若化学反应计量式为
aAbByYzZ
0BB
B
B
物质B的化学计量数
A a B b
Y y Z z
25
6. 反应进度ξ (法定计量单位)
t 0时 n B / mol 3.0
10.0
0
0
t
时
1
n B / mol
2.0
7.0
2.0
1
t 2时 n B / mol 1.5
5.5
3.0
2
1
n1 N 2 N 2


(2.0 3.0)mol 1
1.0mol
1
n1 H 2 H 2


(7.0 10 .0)mol 3
因此摩尔反应热：
qm q/n
摩尔反应热指当反应进度为1 mol时系统放出或吸收的热量
30
2. 热化学方程式
表示化学反应及其反 应热关系的化学反应方程式：
N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l)；qVm , 62k0Jmo 1l 2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)； qp,m57k0Jmo1l
若不注明T, p, 皆指在T=298.15 K，p=100kPa下。
书写热化学方程式时应注意： 标明反应温度、压力及反应物、生成物的量和状态； 反应热与反应式的化学计量数有关； 一般标注的是等压热效应qp。
31
1.3 反应热的理论计算
并不是所有的反应热都可以实验测定。例如反应： 2C(s) + O2(g) = 2CO(g)
1
一、明确目标 二、养成好习惯
2
绪论
3
一、为什么学
1. 化学的地位和作用
4
5
6
7
8
2、从素质教育的角度
美国大学生100学时/年;日本170学时/年 俄罗斯85-150学时/年
1901-1974诺贝尔化学奖有化学家37位， 1989-2004诺贝尔化学奖中有24名美国人。
我国从90年代未开始在化学远源专业开设 普通化学或大学化学课。
1.0mol
1
n1 NH 3 NH 3


(2.0 0)mol 2
1.0mol
2 1.5mol
27
热效应：指化学反应过程中系统放出或吸收的热量。 研究纯物质化学和物理变化过程中热效应的学科叫热化学。
28
1.2 反应热的测量 1 .反应热的实验测量方法
（等容）反应热可在弹 式量热计中精确地测量。 测量反应热是热化学的 重要研究内容。
2.学什么
12
三.怎么学
大学化学的学习方法与中学有很 大的不同。
13
四、参考书
1. 《化学与现代文明》王明华 2. 《大学化学》重庆大学 3. 《无机化学》天津大学 4. 《大学化学》刘国园
14
就化学反应而言，人们对以下几
个问题比较关心：
化学热力学
1、化学反应在一定条件下能否进行？
2、化学反应过程中的能量如何转换？