化学反应基本规律共91页文档

第一章
化学反应的基本规律
§1.2
能量和能量守恒定律
一、系统(体系)和环境 体系就是所要研究的对象；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。
按体系和环境的相互关系不同，可将体系分为 以下三类： 有物质和能量交换 敞开体系
体系分类 孤立体系 封闭体系 无物质和能量交换
无物质交换，有能量交换
第一章
化学反应的基本规律
40 、 焓的性质： 1）对同一物系，不同温度：H高温﹥H低温 2）对同一物系，不同聚集状态： Hg﹥Hl﹥Hs 3）对化学反应而言： QP= △ H = H2 - H1
= H生成物 – H反应物 4）可逆反应： △ H 逆 = － △ H正
1/2O2 （g）+ H2（g） = H2O（g） △ H= -241.8KJ/mol H2O（g）= 1/2O2（g）+ H2（g） △ H= 241.8KJ /mol
理想气体状态方程和分压定律
能量守恒定律
盖斯定律
质量作用定律
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化学反应的基本规律
§1.1 理想气体状态方程和分压定律 一、理想气体状态方程
一定量的理想气体处于一定状态时，表述其状 态的各个物理量之间有如下关系。
pV nRT
※ 要点： 10、注意单位： p－Pa、V－m3、T－K、n－mol →
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化学反应的基本规律
功有多种形式，通常分为体积功和非体积功两 大类。由于气体体积变化而与环境交换的能量称为 体积功。 当外压力恒定为P，体积由V1 变到V2 时，体 积功为： W体=p(V2 － V1 )= p· △V 除体积功以外的其他功统称为非体积功。
第一章
化学反应的基本规律

否
是
0
C (金刚石）
否
1.897
白磷
是
0
红磷
否 ？ - 17.6
稳定态单质的生成焓等于零。
对稳定态单质的讨论：《大学化学》2001. 16. 56
对稳定态单质的要求：反应活性高、有利于生成一系列化 合物；应无副反应发生；结构要清楚单一、便于纯化； 容易得到、价格比较便宜。
（红磷的结构至今不是太清楚，是在发明了高压技术以后才被发现的）
历史发展：有些物质是后来发现的，如C60、C70 的标准摩 尔生成焓分别是-2594 和 -29956 kJ/mol。但较石墨难 于得到。
其它说法：任何指定单质的标准摩尔生成焓为零。 问题的关键：最重要的是反应过程的焓变，而不是焓值的
绝对大小。
标准摩尔焓变 r Hmθ 的计算
反应物 r Hm θ(T) II
有质量和能量交换 只有能量交换 无质量和能量交换
烧杯
试剂瓶
保温杯
2 .聚集状态和相
物质在一定的温度和压力条件下所处的相对稳定 的状态，称物质的聚集状态，简称物态(有气固液)
相：系统中任何化学组成均匀，物理和化学性质 都相同的部分。相与相之间存在明显的界面。
冰（S）、水(l)、水蒸气(g) 三种不同的相 有时一物多相,有时多物一相
解： 由热力学第一定律解得：
U(系统) = Q + W = 40 kJ + (20 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱJ ) = 20 kJ
即完成这一过程后，系统净增了 20 kJ 的热力学能。
Q W前的正负号：体系为中心，体系得到能量为正， 体系失去能量为负
二．反应热和焓变
1.化学反应热
⑴含义：产物与反应物温度相同，且反应过程只做 体积功时(W′=0)，化学反应体系所吸收或放出的 热量．

例：金属钛的提取
金红石
?? TiO2(s) + C(s) + H2O(g)→Ti(s)
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第一节 热力学的一些基本概念
研究人员亟待解决的问题
Ø 指定的反应条件下，估计预期的反应能否发生？ Ø 如何从理论上计算化学反应吸收或释放的热量大小?以
便合理提供或有效利用能量。 Ø 指定的反应条件下，反应的理论转化率是多少? 即
五 热和功
体积功是体系反抗外压力而改变体积时， 体系对环境做的功。 无论体积是压缩还是膨胀，体积功W都等于-pΔV 当体系膨胀时： ΔV>0, W<0; 体系对环境做功； 当体系被压缩时：ΔV <0, W>0; 环境对体系做功。
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六 相与界面
Ø 体系中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为相 (phase)，相与相分割开来的部分称为界面(interface)。
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一 体系与环境
一 体系与环境 system and surrounding
Ø 科学研究时，往往将某一部分的物质或空间与其余部分分开， 作为研究对象，这部分作为研究对象的物质或空间称为体系。
Ø 在体系以外而与体系有密切相关的其他部分称为环境。 Ø 说明： Ø ①体系和环境的划分是人为的，是为了研究问题方便。 Ø ②体系与环境是共存缺一不可的。当考虑体系时，不要忘记
Ø （2）强度性质：强度性质的量值与体系中物质的 量无 关，不具有加和性。 如温度、密度、摩尔质量等。
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三 状态和状态函数
例如：当水的状态一定时，其温度一定，则温度就是一状态函数。
H2O (298K)
直接加热
H2O (308K)
先冷却

第三章化学第一节化学反应的基本规律一、化学反应速率（一）化学反应的进度与反应速率的表示法化学反应速率就是指化学反应的快慢。

通常可用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加，来表示化学反应的速率v :由于反应物或生成物的浓度随反应的进行不断变化，其反应速率也是不断变化的。

因而用上述公式表示的反应速率v，实际上是在某一时间段△t内的平均速率。

对于指定时刻的瞬时速率则可用下式表示：用反应物或生成浓度随时间的变化率来表示化学反应速率比较直观，但有一定的局限性：当反应物与生成物的化学计量数不是 1 时，选用不同的反应物或生成物作为测量标准，就会得出不同的v 值，即在相同条件下，同一反应具有不同的反应速率。

例如为了避免这样的麻烦，国际纯粹及应用化学会建议改用化学反应进度随时间的变化来表示化学反应的速率。

定义：在反应某一阶段内化学反应中任何一种反应物或生成物的量的变化Δn (dn ）与其化学计量数v 之商为该化学反应的反应进度ξ，其单位是mol 。

对于反应由于在反应中，反应物是减少的，其△n 为负值，而生成物是增加的，其△n 为正值。

因此在计算反应进度时，规定反应物的v取负值，生成物的v取正值。

下面举例说明化学反应进度的概念及其表示法：假定当上述反应进行到反应进度ξ时，消耗掉1 . 0mol 的H2气，即△nH2＝－1 . 0mol，则按反应方程式可以推知同时消耗掉的O2 ( g）的量应为0.5mol ，即△nO2＝－0.5mol ，而同时生成了1 .0mol 的H2O 气，即，按反应进度的定义可求算ξ：由此可知，对任何反应，在任何指定的反应进度，不管以任何反应物或生成物作测量标准，得出的ξ值都是相同的。

因此用化学反应进度随时间的变化率来表示化学反应速率，将不随测量标准不同而不同现在国际上已通用这种反应速率表达式。

（二）影响化学反应速率的因素1 ．反应物浓度对反应速率的影响化学家总结出了化学反应速率与反应物浓度间的关系，称为质量作用定律，即化学反应的速率与反应物浓度一定方次的幂成正比。