第一章 化学反应中的能量关系 大学无机化学

nNH 3 0.320 p( NH 3 ) p 133.0kPa 35.5kPa n 1.200
0.180 p O2 p 133kPa 20.0kPa n 0.320 p(N2)=p-p(NH3)-p(O2)=(133.0-35.5-20.0)kPa =77.5kPa
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2013-12-10
1.2化学中的计量
1. 相对原子质量和相对分子质量 (1) 相对原子质量 relative atomic mass 相对原子质量：元素的平均原子质量与核素12C原子 质量的1/12之比，原称为原子量。 例：Ar（H）＝1.00794 符号：Ar 单位：1 (2) 相对分子质量 relative molecular mass 相对分子质量：物质的分子或特定单元的平均质量与 核素12C原子质量的1/12之比，原称为分子量。 符号：Mr 例：Mr（H2O）=18.0152≈18.02 单位：1
R---- 摩尔气体常量
在旧标准状态下，p=101.325kPa, T=273.15K
n=1.0mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3 pV R nT 101325Pa 22.4 103m 3 1.0mol 273.15K 8.314 J mol 1 K 1 或 R=8.314 kPaLK-1mol-1 (注意单位)
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V Vm n
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1.2化学中的计量
4. 物质的量浓度(cB) amount of substance concentration 定义：物质B的物质的量(nB)除以混合物的体积 (V )。对溶液而言，物质的量浓度定义为溶质的物 nB 质的量除以溶液的体积，即 c
(2) 反应进度(extent of reaction) 定义：用以描述和表征化学反应进行程度的物理量。 dξ=dnB/B ξ-ξ0= 两边求积分： ΔnB υB
单位: mol 若反应未发生时ξ0=0，则进行一段时间后： ξ=ΔnB/B ξ只与化学反应方程式的书写有关,与选择该体系 中的哪种物质来表达无关。
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基本内容及要求
基本内容:
化学中的计量：Ar、Mr、n、M、Vm、cB、理想气 体状态方程、理想气体分压定律； 化学计量式和化学计量数； 反应进度； 基本概念和术语：系统和环境，状态和状态函数, 热和功，热力学能，能量守恒定律； 反应热与反应焓变：等容热效应和等压热效应；热 化学方程式；焓和焓变；赫斯定律； 反应热的热力学计算：标准摩尔生成焓，标准摩尔生 成焓计算标准摩尔反应焓变.
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B
V 单位：摩尔每升（mol· -1）、毫摩尔每升 L （mmol· -1 ）、微摩尔每升（μmol· -1 ）等。 L L 注意：
在使用物质的量浓度时，也必须指明物质B的基本 单元，例如 c(HCl) = 0.10 mol· -1， L c(Ca2+)=1.0mol· -1，c(MnO-4)=0.20mol· -1等。 L L
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1.2化学中的计量
【例1-2】将10gNaOH、NaCl、CuSO4分别置于 水中，配成100ml溶液，求溶液的物质的量浓度 c(NaOH)、c(NaCl)、c(¼CuSO4). nB mB 解: cB nB V MB 10 1000 2.5 molL-1; c(NaOH)= 40 100
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1.1物质的聚集态和层次
1.1.2 物质的层次 States of Matter 物质层次结构是自然界物质存在的普遍形态，表现为按其空 间尺度和质量大小等特征排成的、具有质的差异和隶属关系 的序列。 从空间尺度上来讲，我们已知的物质世界至少跨越了42个数 量级(10-16～1026米)，为了研究了方便，常将物质分为微观、 宏观、宇观等领域。当代物质科学的前沿主要涉及对微观世 界和宇观世界的探索。
第一章 化学反应中的 质量关系和能量关系
基本内容及要求 化学中的计量 化学反应中的质量关系 化学反应中的能量关系 作业
作
思考题：
业
P20-21 1，2，3，6，7 ， 8，9，10，
11，12， 13，14，
P22-23 5，8
作业：
P22-23 6, 10 ，11， 13，14，15，
f H m ( AgCl , T )不可查表） 17（
5.3 n(Na2CO3) = = 0.05 (mol) 106
(2) m(1/2Na2CO3) = 5.3g
M(1/2Na2CO3) =1/2M(Na2CO3) = 53g· -1 mol
5.3 n(1/2Na2CO3) = = 0.10 (mol) 53
结论：同一系统的物质，基本单元不同时，物质 的量就不同。
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说 明
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1.2化学中的计量
【例1-1】 按要求计算5.3g无水碳酸钠的物质的量： (1)以Na2CO3为基本单元；(2)以1/2Na2CO3为基本单元。
解： (1) m(Na2CO3) = 5.3g M(Na2CO3) = 106g· -1 mol
(stoichiometric coefficient of chemical reaction)
对于上反应，有：νc= -c，νd= -d，νY=y，νz=z 。 即 0 =νcC+νdD +νYY+νzZ 0=∑υBB
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1.3 化学反应中的质量关系
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1.3 化学反应中的质量关系
1. 应用化学反应方程式的计算 实际产量 遵循质量守恒定律。 产率＝ 理论产量 2. 化学计量数与反应进度 (1) 化学计量数 () cC+dD = yY+zZ 数学处理，得： 0 = - cC- dD + yY+zZ B —物质B的化学计量数,量纲为1
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n O2
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1.2化学中的计量
6. 化学计量化合物和非计量化合物 (自习)
化学式： NaCl, H2O 分子式 ：Na6Cl6, H2O
化学计量化合物：具有确定组成且各种 元素的原子互成简单整数比的化合物 （整比化合物或道尔顿体）
非计量化合物：组成可在一个较小范围内 变动，而又保持基本结构不变的化合物。 （非整比化合物或贝多莱体）
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p nRT V
分压定律适用于理想气体，对低压下的混合气体近似适用.
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1.2化学中的计量
【例1-3】某容器中含有NH3、O2 、N2等气体的 混合物。取样分析后，其中n（NH3）=0.320mol，n （O2 ）=0.180mol，n（N2 ）=0.700mol。混合气体 的总压p=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。 解：n= n（NH3）+n（O2）+n（N2） =0.320mol+0.180mol+0.700mol =1.200mol
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基本内容及要求
基本要求:
熟悉Ar、Mr、n、M、Vm、cB； 掌握理想气体状态方程、理想气体分压定律； 理解化学计量式和化学计量数； 了解反应进度； 能够正确书写热化学方程式； 了解状态、状态函数、功和热、热力学能； 熟悉能量守恒定律； 理解反应热、标准摩尔生成焓和焓变； 掌握赫斯定律； 掌握标准摩尔生成焓计算化学反应的热效应。
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1.2化学中的计量
(2) 摩尔分数(xB ) mole fraction 定义：物质B的物质的量(nB)除以混合物的物质的 量(∑in I )
x B n B / i n i
ห้องสมุดไป่ตู้
若溶液由溶质B和溶剂A组成，则溶质B和溶剂 A的摩尔分数分别为：
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1.2化学中的计量
(2) 理想气体分压定律（道尔顿分压定律） 混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。 p总=∑pB 由p总V=n总RT、 pBV=nBRT 即： pB nB x B p n nB pB p xB p n x B B的摩尔分数
定义
人们常年看到的闪电、流星以及荧光灯点燃时，都是处于等 离子态plasma state。 等离子态是由等量的带负电的电子和带正电的离子组成，我 们通常称处于等离子态的物质为等离子体。等离子体在宇宙中 广泛存在。用人工方式也可以产生等离子体，如霓虹灯放电、 原子核聚变、紫外线和X射线照射气体，都可以产生等离子体。
10 1000 c(NaCl)= 58.5 100
=1.71 molL-1;
10 1000 2.51 molL-1. c(¼CuSO4)= 1 / 4 159.5 100
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1.2化学中的计量
5. 气体的计算 (1) 理想气体状态方程 pV=nRT
m M n
nB mB MB
定义：某物质的质量(m)除以该物质的物质的量（n)。 单位：千克每摩尔（kg· -1）,克每摩尔（g· -1） mol mol 分子的摩尔质量M与分子的相对分子质量Mr的关系：