第一章 化学反应中的质量和能量关系优秀PPT.ppt
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1、第一章第一章 化学反应中的质量化学反应中的质量和能量关系和能量关系现在学习的是第1页,共26页用于计量指定的微观基本单元,如用于计量指定的微观基本单元,如分子、原子、离子、电子分子、原子、离子、电子等等微观粒子或其特定组合的一个物理量(符号为微观粒子或其特定组合的一个物理量(符号为n),其单位名),其单位名称为摩尔(称为摩尔(mol)。m某物质的质量某物质的质量n该物质的物质的量该物质的物质的量相对分子质量(相对分子质量(Mr):):物质的分子或特定单元的平均质量与物质的分子或特定单元的平均质量与12C原子质量的原子质量的1/12之比,以前被称为分子量,如:之比,以前被称为分子量,如:Mr(H
2、2O)=18.0148 18.01。1、相对原子质量和相对分子质量、相对原子质量和相对分子质量2、物质的量(、物质的量(Amount of Substance)3、摩尔质量和摩尔体积、摩尔质量和摩尔体积(1)摩尔质量)摩尔质量(M)相对原子质量(相对原子质量(Ar):元素的平均原子质量与:元素的平均原子质量与12C原子质量的原子质量的1/12之比,以往被称为原子量,如:之比,以往被称为原子量,如:Ar(H)=1.0079。现在学习的是第2页,共26页(1)理想气体状态方程)理想气体状态方程p气体的压力,气体的压力,Pa;V 气体的体积,气体的体积,m3n 气体的物质的量,气体的物质的量,mol
3、T 气体的热力学温度,气体的热力学温度,KR 摩尔气体常数摩尔气体常数,8.314 J.mol-1.K-1 (适用条件:当气体压力不太高、温度不太低的情况下适用条件:当气体压力不太高、温度不太低的情况下,气体分气体分子间的距离大,分子本身的体积和分子间的作用力均可忽略。子间的距离大,分子本身的体积和分子间的作用力均可忽略。)(2)摩尔体积)摩尔体积4、物质的量浓度物质的量浓度5、气体的计量、气体的计量现在学习的是第3页,共26页(2)理想气体分压定律(道尔顿分压定律)理想气体分压定律(道尔顿分压定律)混混合合气气体体中中任任一一组组分分的的分分压压pi等等于于该该气气体体的的物物质质的的量量分
4、分数数与与总压之积。总压之积。混合气体的总压(混合气体的总压(p总总)等于各)等于各组分气体分压组分气体分压pi 之和。之和。即:即:p总总=pi该式为分压定律的一种表示式该式为分压定律的一种表示式现在学习的是第4页,共26页1.2.1 应用化学反应方程式的计算应用化学反应方程式的计算利用配平的化学反应方程式,从已知反应物的量,计算生成物利用配平的化学反应方程式,从已知反应物的量,计算生成物的理论产量,或从所需产量计算反应物的量。的理论产量,或从所需产量计算反应物的量。例:氯碱工业用电解法制取氯气,若每投入例:氯碱工业用电解法制取氯气,若每投入9.0102 kg NaCl,制,制得的氯气在标准
5、状况下只有得的氯气在标准状况下只有150m3,试计算其产率。,试计算其产率。解解:2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl22.0 mol22.4 103 m3n(NaCl)n(NaCl)m(NaCl)M(NaCl)9.0102 103 g(22.99+35.45)g.mol1.5 104 mol2.0 mol1.5 104 mol22.4 103 m31.7 102m3产率产率实际产量实际产量理论产量理论产量100150m31.7 102m310088现在学习的是第5页,共26页1.2.2 化学计量数与反应进度化学计量数与反应进度1、化学计量数、化学计量数()cC+dD=yY +zZ0=
6、-cC-dD+yY +zZ 令:令:c c,d D,y Y,z Z 0=C C+D D+Y Y +Z Z化学计量式通式:化学计量式通式:B 包含在反应中的分子、原子、离子包含在反应中的分子、原子、离子 B 化学化学计量数计量数例如例如 N2+3H2 2NH3 0=-N2-3H2+2NH3=(N2)N2+(H2)H2+(NH3)NH3(N2)=-1 (H2)=-3 (NH3)=2规定规定:反应物的化学计量数为负,:反应物的化学计量数为负,产物的化学计量数为正。产物的化学计量数为正。现在学习的是第6页,共26页2、反应进度、反应进度我国国标规定用为我国国标规定用为 表示化学反应进度表示化学反应进度
7、。nB B 的物质的量的物质的量 B B 的化学计量数的化学计量数对于化学计量式对于化学计量式对同一反应方程式,对同一反应方程式,值与选择的组分值与选择的组分无关。反应进行到无关。反应进行到某程度,用反应物或产物表示反应进度,某程度,用反应物或产物表示反应进度,值相同。但值相同。但对对同一反应,同一反应,值与值与反应方程式的写法有关。反应方程式的写法有关。=1=1mol时时时时,(1)式表示式表示生成生成生成生成1 1mol H2O;(2)式表示式表示生成生成生成生成2 2mol H2OH2与与O2反应生成反应生成0.5mol H2O时时时时,(1)式式 =0.5=0.5mol;(2)式式 =
8、0.25=0.25mol现在学习的是第7页,共26页1.3.1 基本概念和术语基本概念和术语1.1.体系与环境体系与环境体系(体系(system):被研究对象。被研究对象。环境(环境(surrounding):与体系相联系的客观物质世界。与体系相联系的客观物质世界。敞开体系敞开体系:与环境间既有能量交换又有物质交换。与环境间既有能量交换又有物质交换。封闭体系封闭体系:与环境间只有能量交换而与环境间只有能量交换而没有没有物质交换。物质交换。孤立体系孤立体系:与环境间既与环境间既没有没有能量交换又能量交换又没有没有物质交换。物质交换。现在学习的是第8页,共26页V=V2-V1=(4.48-22.4
9、)L=-17.9L特点:特点:状态一定状态一定,状态函数一定。状态函数一定。状态变化状态变化,状态函数也随之而变状态函数也随之而变,且状态函数的变化值且状态函数的变化值只与始态、终态有关只与始态、终态有关,而与变化途径无关。而与变化途径无关。例如:例如:1mol P1=101325PaT1=273K V1=22.4L1mol P2=1013250PaT2=546K V2=4.48LT=T2-T1=(546-273)K=273KP=P2-P1=(1013250-101325)Pa=911925Pa2、状态函数、状态函数状态状态(state):体系宏观性质的综合表现体系宏观性质的综合表现.状态函数
10、(状态函数(state function):描述体系状态的物理量描述体系状态的物理量,如:温度、压,如:温度、压强、体积等。强、体积等。状态函数状态函数的改变量的改变量现在学习的是第9页,共26页体积功:体积功:由于体系体积变化而与环境交换的由于体系体积变化而与环境交换的功功,如膨胀功等。如膨胀功等。非体积功:非体积功:除体积功之外的功就是非体积功,除体积功之外的功就是非体积功,如如电功等。电功等。3、功和热、功和热 热不是状态函数。热不是状态函数。规定:规定:体系体系吸热:吸热:Q0;体系放热:体系放热:Q0;体系失功:体系失功:W0。热热(heat):体系与环境间因温差而传递的能量体系与环
11、境间因温差而传递的能量,以以Q表示表示.功功(work):体系体系与环境之间除热之外以其它形式传递的能量与环境之间除热之外以其它形式传递的能量,以以W表示表示.按做功按做功的形式的形式现在学习的是第10页,共26页 内能以符合内能以符合U表示,为状态函数,具有能量单位。表示,为状态函数,具有能量单位。内能内能(internal energy):即:即热力学能热力学能(thermodynamic energy)是系统内所是系统内所有粒子除整体势能及整体动能外全部能量的总和。有粒子除整体势能及整体动能外全部能量的总和。包括:分子平动能、分子转动能、分子振动能、分子间势能、包括:分子平动能、分子转动
12、能、分子振动能、分子间势能、原子间键能、电子运动能、核内基本粒子间核能。原子间键能、电子运动能、核内基本粒子间核能。能量守恒定律能量守恒定律(law of conservation of energy):即):即热力学第一定律热力学第一定律(the first law of thermodynamic),在任何变化过程中,能量),在任何变化过程中,能量不会自生自灭,只能从一种形式转化为另一种形式,能量的总不会自生自灭,只能从一种形式转化为另一种形式,能量的总值不变。值不变。4、内能(热力学能)、内能(热力学能)5.5.能量守衡能量守衡现在学习的是第11页,共26页U1U2QW根据能量守恒定律:
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