1章-化学反应中的质量和能量关系

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第1章化学反应中的质量关系和能量关系

[基本要求]1、掌握化学反应中的计量、质量关系；

2、掌握反应进度的定义。3、掌握状态函数等热力学常用概念； 4、掌握化学反应中的能量关系、热、焓变、标 准摩尔生成焓与其计算方法、能量守恒定律、盖 斯定律及有关计算。

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1.1 物质的聚集态和层次 1.1.1 物质的聚集态

1 物质的三态固态、气态、液态 2 等离子态 指其中粒子所带的正电荷量和负电 荷量相等。 1.1.2 物质的层次

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1.2 化学中的计量1.2.1 相对原子质量和相对分子质量 1. 元素、原子序数元素---具有相同核电荷数同一类原子的 总称。原子序数---按元素的核电荷数进行排序 所得的序号。16O核素、17O核素、18O核素 2. 核素、同位素和同位素丰度

⑴ 核素:具有一定数目的质子和一定数目 的中子的一种原子称为核素。

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单核素元素 稳定核素 核素分为 放射性核素 多核素元素

23Na、19F

(2) 同位素：质子数相同而中子数不同的各原子互 称同位素。

同一元素可以有许多种同位素，它们的化学 性质基本相同，但核性质却差异较大。如氢的三种同位素：1 1

H(P)、

3 2 H(D) 、 H(T)。 1 1

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⑶ 同位素丰度:某元素的各种天然同位素的分 数组成(原子百分比)。 ⑷ 同量素(同重异序素): 质子数和中子数不同, 质量数相同,分属于不同元素的几种原子,互称 为同量素.65 29 65 Cu 与30 Zn

40 19

K 与 40 Ca 20

⑸ 同中素:中子数相同,质子数、质量数均不同, 分属于不同元素的几种原子. 30 Si 与 32 S14 16

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3. 原子质量 某核素一个原子的质量称为该核素 的原子质量，简称原子质量。 单位 u

1 1u 1个 C核素原子质量 12 1 26 1.993 10 kg 12 1.660566 10 27 kg12

A(12C)=12u

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A(16O)=15.994915u

A(17O)=16.999133u

A(18O)=17.99916u通过质谱仪可以测定各核素的原子质量及其 在自然界的丰度，据此就可以计算出元素的平均 原子质量.

平均原子质量：A(O)=15.994915×99.759%+16.999133×0.037% +17.99916×0.204%=15.9994u

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4. 相对原子质量(原子量) 元素的平均原子质量与核素12C原 子质量的1/12之比。

某元素的平均原子质量( ) m ( ) Ar ( X ) 12 1 1 C原子质量( ) 12 12 12Ar(O)=15.9994u/12u×1/12=15.9994

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5.相对分子质量(Mr) 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。 以前被称为分子量。例如： Mr(H2O)= 18.0148 ≈ 18.01 Mr(NaCl)= 58.443 ≈ 58.44

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1.2.2 物质的量及其单位 物质的量 是用于计量指定的微观基本单元 (如分子、原子、离子、电子等微观 粒子)或其特定组合的一个物理量。

符号：n单位：摩[尔](mole)、mol定义：当物质的基本单元数为阿伏加德罗常 量时，称物质的

量为1摩尔。

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0.012 kg 12C所含的碳原子数目称为阿

伏加德罗常数(NA : 6.022×1023个)。1mol H2表示有NA个氢分子 2mol C表示有2NA个碳原子 3mol Na+表示有3NA个钠离子 4mol (H2+½O2)表示有4NA个(H2+½O2)的 特定组合体，其中含有4NA个氢分子和2NA个 氧分子 摩尔只适于微观粒子的计量。使用是 必须在摩尔后面标明微观基本单元。

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摩尔分数混合体系中某组分物质的“物质的量”与 体系总的“物质的量”的比值称为该物质 的摩尔分数。 符号：x 表达式：xB=(nB)/∑n

如 含1molO2和4molN2的混合气体中,

O2和N2的摩尔分数分别为：x(O2)=1mol/(1+4)mol =1/5

x(N2)=4mol/(1+4)mol =4/5显然：∑xB=1

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1.2.3 摩尔质量和摩尔体积 摩尔质量 某物质的质量(m)除以该物质的物质的量 (n) M = m/n M的单位：kg· mol-1或g· mol-1 摩尔体积 某气体物质的体积(V)除以该气体物质的量(n)Vm = V/n 单位： m3· mol-1

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1.2.4 物质的量浓度 物质的量浓度(cn) 混合物中某物质B的物质的量(nB) 除以混合物的体积(V)。 cB = nB/V 对溶液来说，即1L溶液中所含溶质 B的物质的量 单位：mol· L-1

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质量摩尔浓度(m)每1kg溶剂中溶质的“物质的量”。 单位：mol· kg-1 表达式：mB=n B/w A=nB/( nAMA) (wA的单位：kg) 浓度是强度量。

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1.2.5 气体的计量 理想气体： 指气体分子之间没有引 力，分子本身无体积情况下的气体。

实际气体在压力不大、温度不低时可 看作理想气体。(高温低压)1. 低压气体的几个经验定律 ① 玻意尔定律nT

1 V p

or

pV C

(C为常数)

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②. Charles—Gay-Lussac定律

n

P

V T

or

V1 T1 V2 T2

③ .阿佛加德罗(Avogadro A)

在相同的压力与相同的温度下,同体积 的不同气体所含物质的量nB相同.T P

V n

or

V1 n1 V2 n2

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2、理想气体状态方程： PV = n RT R —摩尔气体常量对于真实气体：采用半经验公式：范德华：

(P+n2a/V2)(V-nb) =nRT 在STP下，p =101.3kPa, T=273.15Kn =1.0 mol时, Vm=22.414L=22.414×10-3m3

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pV 101.3KPa 22.414dm3 R nT 1.0mol 273.15K=8.314 kPa L mol-1 K-1 =8314 Pa L mol-1 K-15 3 3 1.01325 10 Pa 22.414 10 m pV R nT 1.0mol 273.15K =8.314 Pa m3 mol-1 K-1

8.314J mol 1 K 1

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理想气体状态方程式的应用(1) 计算p,V,T,n四个物理量之一。

pV = nRT(2) 气体摩尔质量的计算

m pV RT M(3) 气体密度的计算

m RT M pV

pM RT

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3.混合理想气体定律 (1)理想气体分压定律 组分气体：理想气体混合物中每一种 气体叫做组分气体。 ① 分压 ( PB) 在相同温度下,组分气体具有与混合 气体相同体积时所产生的压力，叫做组 分气体的分压。

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