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1、 上课:56学时实验:24学时 要求:课堂上认真听讲,遵守课 堂纪律,课后独立完成作业。课程安排和要求上课:大学普通化学一 二 三 四 五 六 七 相平衡 学时:10 6 8 8 4 4 4 10作业:每一章收一次,每次批改总人数的1/3。答疑:每章完成后安排一次. 具体内容教材:“大学普通化学”第五版大连理工大学出版社;实验教材:“大学普通化学实验”高等教育出版社教材和参考书辅导书:“大学普通化学学习指导”大工出版社参考书:“普通化学”、“无机化学”“物理化学” 六 次 实 验(24学时)实验一 固体乙醇的制备 实验二 化学反应焓变的测定 实验三 废水中铬含量的测定 实验四 氧化还原与电化学
2、(一) 实验五 氧化还原与电化学(二) 实验六 无机合成-碳酸氢钠的制备实 验 安 排普化预约网址:http:/202.118.73.170/finaldlut密码: dlut考试方式:笔试 A,B卷笔试: 80分平时: 20分 结束课后全院统考 考 试 序 言非化学化工类专业为什么学习化 学? 普通化学课程的基本内容及教学 目的。1.科学技术发展的需要: * 高新技术迅猛发展;* 不同学科间的相互交叉、相互渗透、相互联系 是当代科学技术的新特点,它们都直接包含着化 学的许多知识和内容。 *许多的社会问题,如工程问题、环境问题,人 们的衣、食、住、行都是包含了多个学科、多方 面的知识。2.培养
3、具有高素质、创新能力的科学 技术人才的需要。3. 化学是高等教育中不可缺少的基 础课程,它覆盖了无机化学、有机化学 、物理化学、材料化学、环境化学、生 物化学等。大学普通化学是在高中化学基础上的深入,大学普通化学与中学化学比较,具有理论化、抽象化、概念化、定量化的特点。 第一节 化学反应中的能量关系1.1基本概念1.2焓与反应热重点:1.概念-相、状态与状态函数、热和功、焓、 物质的标准摩尔生成焓f Hm 、反应的标 准摩尔焓变rHm 等。第一章 化学反应的基本原理第一节 化学反应中的能量关系第二节 化学反应的方向 第三节 化学反应进行的程度-化学平衡第四节 化学反应速率2.计算:分压定律 p
4、B = yB p 热力学第一定律 U = U2 - U1 = Q + W反应热 QP = r Hm(298K)= vB f Hm(B,物态,298K) 第一节 化学反应中的能量关系化学反应过程必然伴随能量变化 ,研究化学变化中的能量传递和 转换规律的科学领域叫化学热力 (chemical thermodynamics)。本 节讨论热力学第一定律(first law of thermodynamics)及运用此定律 研究化学反应中能量变化,计算 各种化学反应的反应热。1 .1 几个基本概念 1 . 系统、环境2 . 状态与状态函数3。 相与相变4。 气体定律1. 系统与环境2. 状态与状态函数3
5、. 相与相变4. 气体定律系统(system) :被研究的对象环境(surrounding):系统以外与系统 有关的其他物质1.系统与环境系统与环境的概念是相对的,是为了研究的需要和方便人为划分出来的。系统与环境示意图例如,研究 结晶硫酸铜 的溶解过程 时,可将结 晶硫酸铜和 水溶液作为 系统,环境 就是三角瓶 及瓶外的周 围物质根据系统与环境之间发生物质的质量与能量 的传递情况,系统可分为三种类型:敞开系统(unclosed system):系统与环境之 间通过界面既有物质的质量传递又有能量的传递 ;隔离系统(isolated system):系统与环境之 间既无物质的质量传递又无能量的传递
6、;封闭系统(closed system):系统与环境之间 通过界面只有能量的传递,没有物质的质量传递 。(a) 敞开系统 (b)封闭系统 (c)隔离系统状 态 函 数(state function):系统的状态是用系统的各种热力学宏观性质来 描述的,如温度、压力、体积、热力学能、焓、熵等,这些性质与系统的状态有关,所以也称系统的状态函数。系 统 的 状 态(state):系统所处的状况。2.状 态 与 状 态 函 数(1) 系统的状态确定,系统的各种性质 即所有的状态函数也都确定,反之亦然 。(2) 当系统的状态发生变化,系统的状态函数也变化,但不一定所有的状态函Attention:数都变化,
7、如等温、等压过程。(3) 反过来,当系统有一个状态函数发生变化,系统的状态一定发生变化。状 态 函 数 的 特 点1. 系统的状态一定,状态函数有唯一确定的值。2. 系统的状态变化时,状态函数(Z)的变化量( Z)只决定于系统的始态(开始的状态)和终态(变化后的状态),而与变化的途径无关。即 Z = Z(终) Z(始) 3. 系统的状态函数之间有一定的关系。例如,理想气体系统,其状态函数:体积、压力、温度、物质的量之间的关系可用理想气体 方程式表述:pV= nRT若已知其体积、压力和温度,即可知其物质 的量。 .相(phase)是指系统中物理性质和化学性质完 全相同的均匀部分,相与相之间有明确
8、的界面 。图a的气球中只有一种纯气体,显 然只一相;图b的气球中充满了空 气,虽然空气是由几种气体混合 组成的,但是根据气体的特性, 各种气体混合后都是均匀分布的 ,所以气球中任何部分空气的物 理性质和化学性质完全相同,该 气球内也只有一个相。(a)(b )3.相与相变下图给出了两种气球,各气球内有几相? 如下图所示,试管内的物质有几相组成?因为试管a内的酒精和水互 溶,故溶液中任何部分的物理 性质和化学性质完全相同;而 试管b内,煤油和水互不相溶 ,致使上下两层液体的物理性 质和化学性质完全不相同,而 且上下层间有明确的界面隔开 ,因此上下层液体形成两个相 。 但是,如果把液体上方的空 气也
9、考虑进去,则试管a中有 两相:气相和溶液相;试管b 中有三相,分别是水相、煤油 相及液体上方的气相。(a)(b)如图所示的复合材料中有几相? 碳纤维复合材料中有两 相。它们分别是碳纤维 相和树脂相。1、 对于系统中的气体来说,无论是纯气 体还是混合气体,都是单相系统。 2、对于系统中的液体来说,如果是纯液体 或是完全互溶的两种液体所形成的溶液,则 为单相系统;如果是互不相溶的几种液体所 形成的,则为两相或多相系统。 3、对于系统中的固体来说,不论固体分散 得多么细,只要存在相界面,每种固体就是 一相。例如:白糖和食盐的混合物是两相。从上面三个例子中可知:相变 相变名称 相变点 实例固 液 固
10、气液 固液 气气 液气 固熔 化 升 华凝 固蒸 发冷凝、液化冷凝、沉积熔点 升华点凝固点沸点液化点冷凝点冰的熔化 干冰(固态CO2)的气化 水的凝固 水的蒸发 二氧化碳的液化 雪的形成相变(phase change)是指 物质从一相转变成另一相的过程。常见相变 类型见下表4. 气 体 定律我们常见的气体大都是混合气体,在混 合气体中,每一种气体都称为混合气体的一 种组分气体(constituent gas)。组分气体在混合气体中的含量可表示为:分体积、体积分数、摩尔分数和气体分压。分 体 积N2O2分体积(partial volume)(VB):相同温度下,组分气体具有和混合气体相同压力时所
11、占的体积。混合气体的体积:V= VBT、P、V相同体 积 分 数体积分数(volume fraction)(B):组分气体的分体积与混合气体的体积之比。 B =B=1摩 尔 分 数摩尔分数(mole fraction)(yB):组分气体的物质的量与混合气体的物质的量之比。yB = yB=1如果是溶液摩尔分数用xB表示用理想气体状态方程式推导,在T、P 不变时可得:yB = =分压(partial pressure)(PB):组分气体 占据与混合气体相同体积时对容器所产生的压力。混合气体的压力: p = PB 理想气体当V、T不变时可知:气 体 分 压 pB = yB pyB分 压 定 律 混合
12、气体的总压力等于各组分气体的分压之和;组分气体的分压等于该组分气体的摩尔分数乘以混合气体的总压力。称道尔顿(J.Dalton, 1766-1844,英)分压定律。此定律适应于理想气体。使用分压定律时摩尔分数 yB有两种方法得到:一是通过摩尔分数定义;二是通过体积分数。请同学思考例1-1在一容器中含有NH3 、O2和N2的混合气体, 已知其中NH3为0.24mol,O2为0.36mol,N2为1.40mol ,计算总压力为101.3kPa时各组分气体的分压。 解: 潜 水 员 携 带 的 水 下 呼 吸 器 中,充 有 氧 气 和 氦 气 的 混 合 气 体。在 25C 时 ,将 1105 Pa
13、 的 46dm3 O2 和 1105 Pa 的 12 dm3 He 填 充 到 体 积 为 5.0 dm3 的 储 罐 中 ,试 计 算 两 种 气 体 的 分 压 和 混 合 气 体 的 总 压。例1-2归纳一下分压的计算:1. pB = yB p2. pBv = nBRT3.恒温下 p1v1 = p2v2此题2,3都行解:已知T=(273+25)K=298K .混合前后温度不变.对同一组分服从 p1v1=p2v2所以p O2=1105 Pa46dm3 /5.0dm3 =9.2 102 kPap He= 1105 Pa12dm3 /5.0dm3 =2.4 102 kPap=p O2+pHe=
14、(9.2+2.4) 102 kPa=11.6 102 kPa1.2 焓 变 与 反 应 热 1 . 焓(enthalpy)和 焓变(enthalpy change)2 . 反 应 热(reaction heat)1.焓和焓变热力学能(U)(themodynamic eneryg): 系统内部能量的总和。内部能量包括质点运动的动能、分子间势能 、分子的转动能、振动能、原子间的键能、电子的 能量及核能等。单位是焦耳(J) 。热力学能是状态函数,无法测定其绝 对值,只能测定其变化值。热量(Q)(heat): 由于温度不同在系统和环境 之间传递的能量。单位为焦耳(J)规定:系统吸热 Q为正值,放热 Q为负值。 功(W)(work): 除热之外,系统和环境之间 传递的各种能量。单位为焦耳(J)规定:环境对系统做功W 为正值,反之W 为负值。 热 和 功如:使气体发生膨胀或压缩,是 做了体积功(volume work)。功的形式有多种,通常分为体积 功和非体积功两大类。一般化学反应只作体积功,但也有作非体积功