四川轻化工大学（四川理工学院）：《无机化学》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 化学反应一般原理

第一章化学反应一般原理 化学反应所涉及的问题包括： (1)反应判据(2)反应限度(3)反应速度(4)反应机理 (1)(2)属于化学热力学范畴；(3)(4)属于化学动力学范畴。 本章主要从反应能量变化的研究开始，讨论反应的方向 和限度，然后再考虑反应的快慢。 仅涉及一些基本知识和思考的方法，重点在于实际应用。 热力学简介 它是研究能量转换过程中所遵循规律的一门学科。于19世纪 中叶，蒸汽机的发明和应用，研究热和机械功之间的转换关 系形成，后来研究范围推广到各种能量之间的相互转换中。 特点： 1、基础是两个经验定律； 2、结论具有统计意义：是讨论大量质点的平均行为， 不涉及物质的微观结构和过程机理

第一章 化学反应一般原理 化学反应所涉及的问题包括： ⑴反应判据 ⑵反应限度 ⑶反应速度 ⑷反应机理 ⑴⑵属于化学热力学范畴；⑶⑷属于化学动力学范畴。 本章主要从反应能量变化的研究开始，讨论反应的方向 和限度，然后再考虑反应的快慢。 仅涉及一些基本知识和思考的方法，重点在于实际应用。 热力学简介 它是研究能量转换过程中所遵循规律的一门学科。于19世纪 中叶，蒸汽机的发明和应用，研究热和机械功之间的转换关 系形成，后来研究范围推广到各种能量之间的相互转换中。 特点： 1、基础是两个经验定律； 2、结论具有统计意义：是讨论大量质点的平均行为， 不涉及物质的微观结构和过程机理

局限性：不能讨论过程如何进行和进行的快慢： 结论不能说明过程进行的机理和快慢。 热力学一些专门术语 体系（系统）：研究对象。 环境：与体系紧密联系的部分。 体系分类：敞开体系、封闭体系和隔离（孤立）体系 状态：体系不再随时间变化的情形（平衡态） 状态函数：描述体系状态性质的函数（物理量） 状态函数特征： 状态一定值一定，殊途同归变化等，周而复始变化零。 热量：发生变化时，体系与环境之间因温差传递的能量形式。它 与变化相关联。规定：体系从环境吸热为正。 功：除热以外的其他能量传递形式。规定环境对体系做功为正。 内能：体系内部能量总和—热力学能。 热力学第一定律—能量守恒 即：Q=△U-W

局限性：不能讨论过程如何进行和进行的快慢； 结论不能说明过程进行的机理和快慢。 热力学一些专门术语 体系(系统)：研究对象。 环境：与体系紧密联系的部分。 体系分类：敞开体系、封闭体系和隔离(孤立)体系 状态：体系不再随时间变化的情形（平衡态） 状态函数：描述体系状态性质的函数（物理量） 状态函数特征： 状态一定值一定，殊途同归变化等，周而复始变化零。 热量：发生变化时，体系与环境之间因温差传递的能量形式。它 与变化相关联。规定：体系从环境吸热为正。 功：除热以外的其他能量传递形式。规定环境对体系做功为正。 内能：体系内部能量总和——热力学能。 热力学第一定律——能量守恒 即： Q = △U － W

第一节化学反应方向 可逆反应在某条件下，反应方向如何判断？ 能量最 热效应 计算 熵增 计算 自由能G 低原理 焓变 处理 原理 最小原理 能量最低原理与自然现象 1-1自发过程 定条件下，无需外力作用能自动进行的过程。 “自发”不含“快速”之意 "非自发”不等于"不可能

能量最低原理与自然现象 1-1自发过程 一定条件下，无需外力作用能自动进行的过程。 “自发”不含“快速”之意 “非自发”不等于“不可能” 第一节 化学反应方向 可逆反应在某条件下，反应方向如何判断？ 热效应 焓变 计算 处理 熵增 原理 自由能G 最小原理 能量最 低原理 计算

1-2化学反应热效应，反应焓变 1.反应热 一定温度下，只对抗外压作膨胀功时，反应吸收或 放出的热量。 恒容反应热Qv=△U 恒压反应热Qp=△H 2.焓(H)一新物理量 物质的又一种能量形式。H=U+PV 如何理解 Qp=△H

1-2化学反应热效应，反应焓变 1.反应热 一定温度下，只对抗外压作膨胀功时，反应吸收或 放出的热量。 •恒容反应热 QV =△U •恒压反应热 QP =△H 2.焓（H）——新物理量 物质的又一种能量形式。 H≡ U + PV 如何理解 QP =△H

恒温恒压下，反应物、产物各自有不同的焓。 当反应物的焓比产物的焓高时，由反应物转变为产 物，就要释放出那多余的部分（△田，以热量的形式 释放。 △H=H产物~H反应物 △H>0 Qp>0 吸热 △H<0 Qp <0 放热 N2+3H △ 2NH

恒温恒压下，反应物、产物各自有不同的焓。 当反应物的焓比产物的焓高时，由反应物转变为产 物，就要释放出那多余的部分(△H)，以热量的形式 释放。 △H = H产物 － H反应物 △H＞0 QP＞0 吸热 △H＜0 QP＜0 放热 H N2+3H2 H △H 2NH3

3.Hess定律 反应一步完成的热效应等于分步进行的各步热效 应之和。 反应的热效应只与始终态有关，与变化途径无关。 小结： •条件相同的反应或聚集状态相同的同种物质才能 相消或合并。 •反应式乘（或除）以某数，相应的热效应也要同 乘（除）以该数

3.Hess定律 反应一步完成的热效应等于分步进行的各步热效 应之和。 反应的热效应只与始终态有关，与变化途径无关。 小结： •条件相同的反应或聚集状态相同的同种物质才能 相消或合并。 •反应式乘（或除）以某数，相应的热效应也要同 乘（除）以该数

4、热化学方程式(（△H°表示反应热) 思考： ①中学的热化学方程式与用△H°表示的热化学方 程式有何差异？ ②△H°的单位为KJ/mol,mol-1表示什么？ ③对同一反应，反应是书写不同，△H值有无变化？ ④°代表是么？ 5、标准态物质状态的参比基准线 规定：标准压强下物质的确切聚集状态。 [注]对温度没有规定。 [比较]气体标准状态

4、热化学方程式（△H⊙表示反应热） 思考： ①中学的热化学方程式与用△H⊙表示的热化学方 程式有何差异？ ②△H⊙的单位为KJ/mol，mol-1表示什么？ ③ 对同一反应，反应是书写不同，△H⊙值有无变化？ ④⊙代表是么？ 5、标准态——物质状态的参比基准线 规定：标准压强下物质的确切聚集状态。 [注] 对温度没有规定。 [比较] 气体标准状态

说明： ①、气体的标准态：Po=1.013×105 ②、 溶液中溶质的标准态：标准压强下，溶质的 浓度为1mol/L,即Co=lmol/L ③、液体和固体的标准态：Po下的纯物质。 6、反应热的计算 ①、原侧—Hess定律 [问题]能否通过较少的实验数据获得任意化学反 应的热效应？ [分析]反应A+B→C+D △HO=H⊙产物-H°反应物 绝对法难确定△H©，可用相对法解决

说明： ①、气体的标准态：P⊙ = 1.013×105 ②、溶液中溶质的标准态：标准压强下，溶质的 浓度为 1mol/L, 即 C⊙ =1mol/L ③、液体和固体的标准态： P⊙下的纯物质。 6、反应热的计算 ①、原则——Hess定律 [问题] 能否通过较少的实验数据获得任意化学反 应的热效应？ [分析] 反应 A + B  C + D △H⊙ = H ⊙ 产物 - H ⊙ 反应物 绝对法难确定△H⊙ ，可用相对法解决

②、标准生成焓 定义：温度T、标态时，由指定单质生成1mol某 物质（以化学式表示）的焓变。 [说明] 指定单质：多为元素的最稳定单质，状态亦指定。 生成反应：指定单质反应生成1mol生成物的过程。 [推论]：指定单质△Hm°=0 △HmO非绝对值 熟悉元素的指定单质、物质的生成过程。 H,Na,K,C,O,N,F,Cl,Br,I 写出生成过程：CO2,MgO,KBr,NaI

②、标准生成焓——△fHm ⊙ 定义：温度T、标态时，由指定单质生成1mol某 物质（以化学式表示）的焓变。 [说明] 指定单质：多为元素的最稳定单质，状态亦指定。 生成反应：指定单质反应生成1mol生成物的过程。 [推论]： 指定单质△fHm ⊙ =0 △fHm ⊙非绝对值 熟悉元素的指定单质、物质的生成过程。 H, Na, K, C, O, N, F, Cl, Br, I 写出生成过程：CO2 , MgO, KBr, NaI

[问题]已知物质的△Hm。,如何计算反应的△H°？ [设计] 反应物 各种指定单质 [思路 过程I由各指定单质直接生成产物： 过程Ⅱ由各指定单质先生成反应物，然后 反应物再转化为产物 必有：过程I热效应=过程Ⅱ热效应 [公式] △H=∑△Hm°产物-∑△Hm° 反应物

[问题] 已知物质的△fHm ⊙ ，如何计算反应的△H⊙？ [设计] 反应物 产物 ② ① 各种指定单质 [思路] 过程Ⅰ 由各指定单质直接生成产物； 过程Ⅱ 由各指定单质先生成反应物，然后 反应物再转化为产物 必有：过程Ⅰ热效应 = 过程Ⅱ热效应 [公式] △H⊙ =∑△fHm ⊙ 产物 - ∑△fHm ⊙ 反应物