1、小班课计划小班课计划第一次课：第一二章复习及习题讲解第一次课：第一二章复习及习题讲解第二次课：第三四章复习及习题讲解第二次课：第三四章复习及习题讲解第三次课：第五章复习以及小测验（开卷第三次课：第五章复习以及小测验（开卷or闭卷）闭卷）第四次课：第七八章复习以及相关视频观看第四次课：第七八章复习以及相关视频观看热化学与能源总复习第1章杨雪杨雪复习内容复习内容：本章概念总结 本章所涉及公式小结 了解能源的概况，燃料的热值和可持续发展战略。概念总结概念总结系统和系统和环境是环境是一个整一个整体的两体的两个部分个部分，按二，按二者之间者之间有无物有无物质和能质和能量交换量交换，可以，可以对系统对系统
2、分类分类系统系统作为研究作为研究对象的那对象的那一部分物一部分物质和空间质和空间开放系统开放系统（敞开系统）（敞开系统）有物质和能量有物质和能量交换交换封闭系统封闭系统只有能量交换只有能量交换通常在密通常在密闭容器中闭容器中的系统的系统隔离系统隔离系统（孤立系统）（孤立系统）无物质和能量无物质和能量交换交换绝热、密绝热、密闭的恒容闭的恒容系统系统环境环境系统之外系统之外，与系统，与系统密切联系密切联系的其它物的其它物质和质和 空间空间注：注：1、如果容器是敞开的，则系统与环境间的、如果容器是敞开的，则系统与环境间的界面只能是假想的。界面只能是假想的。2、除特别指出外，所讨论的系统均为封闭、除特
3、别指出外，所讨论的系统均为封闭系统。系统。3、绝对孤立的系统是不存在的。、绝对孤立的系统是不存在的。系统中系统中任何物任何物理和化理和化学性质学性质完全相完全相同的、同的、均匀部均匀部分称为分称为相相系统的系统的三相三相液相液相按其互溶程度可以是一相或两相共存按其互溶程度可以是一相或两相共存气相气相任何气体均能无限混合，故系统内不论有多少任何气体均能无限混合，故系统内不论有多少种气体都只有一个相种气体都只有一个相固相固相1、系统中含有多少种固体，就有多少种相、系统中含有多少种固体，就有多少种相2、当不同种固体达到分子尺度的均匀混合，、当不同种固体达到分子尺度的均匀混合，会形成会形成固溶体固溶体
4、，一种固溶体为一个相。，一种固溶体为一个相。按相的按相的组成分组成分单相（均相）系统单相（均相）系统多项（非均相）系统多项（非均相）系统注：注：1、相与相之间有明确的、相与相之间有明确的界面界面，超过这个界面，定有某些宏观性质发，超过这个界面，定有某些宏观性质发生突变生突变2、相的存在和物质的量多少无关，也可以是不连续的存在。、相的存在和物质的量多少无关，也可以是不连续的存在。状态状态是是指用来指用来描述诸描述诸如压力如压力P、体、体积积V、温度温度T、物质、物质的量的量n和组成和组成等各种等各种宏观性宏观性质的综质的综合表现合表现分分类类平衡态平衡态：系统系统的宏观的宏观性质都性质都处于定处
5、于定值值状态状态函数函数是指是指用来用来描述描述系统系统状态状态的物的物理量理量特点特点状态一定，其值一定状态一定，其值一定状态发生变化，其值也要发生变化状态发生变化，其值也要发生变化变化值只取决于系统的始态和终态，变化值只取决于系统的始态和终态，与变化的途径无关与变化的途径无关具有数学上全微分特征具有数学上全微分特征非平衡非平衡态：态：状状态变化态变化时，系时，系统的宏统的宏观性质观性质也必然也必然发生部发生部分或全分或全部变化部变化分类分类（按性（按性质的量质的量值是否值是否与物质与物质的数量的数量有关）有关）广度性质（容量性质）：广度性质（容量性质）：量值具有加量值具有加和性（体积，热容
6、，质量，焓，熵，和性（体积，热容，质量，焓，熵，热力学能等）热力学能等）强度性质：强度性质：量值不具有加和性（温度量值不具有加和性（温度，压力，密度，黏度，摩尔体积等），压力，密度，黏度，摩尔体积等）状态方状态方程程理想气理想气体状态体状态方程方程PV=nRT,R(摩尔气体常数摩尔气体常数)=8.314J.mol-1K-1 PVm=nRT，Vm为摩尔体积为摩尔体积过程过程系统状态发生系统状态发生任何的变化任何的变化等温过程等温过程:T1=T2=Tex等压过程等压过程:p1 =p2=pex等容过程等容过程:V1=V2可逆过程：可逆过程：体系经过某一过程，由状态体系经过某一过程，由状态变到变到状态
7、状态之后，又通过逆过程能使体系和环境都之后，又通过逆过程能使体系和环境都完全复原的过程完全复原的过程途径途径实现一个过程的具体步骤称实现一个过程的具体步骤称化学计量数化学计量数1、B 称为反应中物质称为反应中物质B 的的化学计量数化学计量数2、反应物：、反应物：B为负；产物：为负；产物：B为正。为正。反应进度反应进度1、d为微分符号，表示微为微分符号，表示微小变化小变化2、nB为物质为物质B的物质的量的物质的量3、单位为摩尔（单位为摩尔（mol）4、与化学反应方程式有关、与化学反应方程式有关摩尔反应摩尔反应当按所给反应式的化学计量数进行了一个单位的化学反应时，当按所给反应式的化学计量数进行了一
8、个单位的化学反应时，反应进度就等于反应进度就等于1mol，即进行了，即进行了1mol化学反应化学反应B0BBBBdndBBBBB)0()(nnn化学反应热效化学反应热效应（反应热）应（反应热）化学反应过程化学反应过程中系统放出或中系统放出或吸收的热量，吸收的热量，具有广度性质具有广度性质物理和化学过程常见的热效应：反应热、相物理和化学过程常见的热效应：反应热、相变热、溶解热、稀释热等变热、溶解热、稀释热等热化学热化学研究化学反应中热量与其他能量变化的定量关系的学科研究化学反应中热量与其他能量变化的定量关系的学科等容热效应（等容热效应（利用弹式热量利用弹式热量计可测得）计可测得）热化学中，等热化
9、学中，等温、等容过程温、等容过程发生的热效应发生的热效应q:反应热，系统放热为负，吸热为正反应热，系统放热为负，吸热为正cs:吸热介质的比热容吸热介质的比热容,JKg-1K-1ms:介质的质量介质的质量Cs:介质的热容，介质的热容，JK-1，Cs=csmsT:介质终态温度介质终态温度T2与始态温度与始态温度T1之差之差等压热效应（等压热效应（敞口容器或火敞口容器或火焰热量计）焰热量计）热化学中，等热化学中，等温、等压过程温、等压过程发生的热效应发生的热效应摩尔反应热摩尔反应热qm=q/单位：单位：Jmol-1，具有强度性质，具有强度性质热化学方程式热化学方程式表示化学反应表示化学反应与热效应关
10、系与热效应关系的方程式的方程式2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；qp,m=-570KJmol-11、反应热与反应式的化学计量数有关、反应热与反应式的化学计量数有关2、若无特别说明，则标注的是等温等压热效应、若无特别说明，则标注的是等温等压热效应qp3、若不注明、若不注明T,p,指在指在T=298.15 K，p=100kPa下下TCTTmcqs12ss)(热力学第一定律热力学第一定律描述系统热力学状态发生变化时系统的热描述系统热力学状态发生变化时系统的热力学能与过程的热和功之间的定量关系力学能与过程的热和功之间的定量关系U=U2-U1=q+w注：注：1、热力学第一定律的、热力学第一定律的
11、实质实质是能量守恒定律在热力学中的的应用是能量守恒定律在热力学中的的应用 2、系统从环境吸收、系统从环境吸收热（热（q），从环境得从环境得功（功（w），热热力力学学能能是指系统内分子的平是指系统内分子的平动能、转动能、振动动能、转动能、振动能，分子间势能，原能，分子间势能，原子间键能，电子运动子间键能，电子运动能，核内基本粒子间能，核内基本粒子间核能等内部能量的的核能等内部能量的的总和。故又称内能。总和。故又称内能。分分类类动能来源动能来源于构成体系的分子于构成体系的分子和原子的和原子的(热热)运动。高温体运动。高温体系的内能大于低温体系。系的内能大于低温体系。平动能平动能转动能转动能势能来源
12、势能来源于体系内分子（或于体系内分子（或原子）的相互作用及相对位原子）的相互作用及相对位置的改变。置的改变。振动能振动能电子能电子能热力学能（热力学能（U）是系）是系统自身的性质，是状统自身的性质，是状态函数态函数基基本本特特征征状态一定，其职确定状态一定，其职确定殊途同归，值变相等殊途同归，值变相等周而复始，值变为零周而复始，值变为零热力学能的特征热力学能的特征状态函数状态函数无绝对数值无绝对数值广度性质广度性质热（热（q）系统与环境之间由于存系统与环境之间由于存在温度差而交换的能量在温度差而交换的能量1、系统吸热为正，系统放热为负、系统吸热为正，系统放热为负2、单位、单位J，不是状态函数，
13、不是状态函数功（功（w）系统与环境之间除热以系统与环境之间除热以外的其他形式传递的能外的其他形式传递的能量量1、环境对系统做功为正，系统对环、环境对系统做功为正，系统对环境作功为负境作功为负2、单位、单位J，不是状态函数，不是状态函数分类分类w=w体体+w所有其它的功统称为所有其它的功统称为非体积功非体积功(w)由于系统体积发由于系统体积发生变化而与环境生变化而与环境所交换的功称为所交换的功称为体积功体积功(w体体)等压过程中，体积功等压过程中，体积功w体体=p外外(V2 V1)=p外外V有序能有序能大量质点以有序运动而传递的能量，如电能、化学能、机械大量质点以有序运动而传递的能量，如电能、化
14、学能、机械能等能等无序能无序能大量质点以无序运动（分子碰撞）方式而传递的能量大量质点以无序运动（分子碰撞）方式而传递的能量化学反应热化学反应热通常指等温过程热，即当系统发生了变化后，使反应产物通常指等温过程热，即当系统发生了变化后，使反应产物的温度回到反应前始态的温度，系统吸收或放出的热量的温度回到反应前始态的温度，系统吸收或放出的热量等容反应热等容反应热(qv)qv=UdV=0，故，故w体体=0，又，又w=0，故，故w=0等压反应热等压反应热(qp)qp=U+p(V2V1)P=p外外，w=0，故，故w=-p(v2-v1)热力学函数焓热力学函数焓HH=U+pvH是状态函数，单位为是状态函数，单
15、位为J焓变焓变qp=H2-H1=H等压且不做非体积功条件下等压且不做非体积功条件下H0，系统吸，系统吸热热盖斯定律盖斯定律化学反应的等压或等容反应热只与物质的始态或终态有关化学反应的等压或等容反应热只与物质的始态或终态有关而与变化的途径无关而与变化的途径无关qp与关系与关系qv（等温等压和等（等温等压和等温等容条件下）温等容条件下）qp=qv+pv+U1凝聚相（液态和凝聚相（液态和固态）化学反应固态）化学反应qp qv U H理想气体理想气体qp,m=qv,m+v(Bg)RTrHm=rUm+v(Bg)RTBB标准标准状态状态1、我国国家规定，标准压力、我国国家规定，标准压力p=100KPa2、
16、手册上一般选、手册上一般选T=298.15K为参考温度为参考温度标准标准摩尔摩尔生成生成焓焓标准状态时由标准状态时由指定单质生成指定单质生成单位物质的量单位物质的量的纯物质的纯物质B时时反应的焓变反应的焓变表示符号：表示符号：fHm（298.15K）,常用单位：常用单位：KJmol-1f表示生成反应表示生成反应,表示标准状态，表示标准状态，m表示反应进度为表示反应进度为1mol，即该生成反应的产物必定是，即该生成反应的产物必定是“单位物质的量单位物质的量”生成反应方程式写法唯一，指定单质通常指标准压力和生成反应方程式写法唯一，指定单质通常指标准压力和该温度下最稳定的单质，且指定单质该温度下最稳
17、定的单质，且指定单质fHm=0生成焓的负值越大，表明该物质键能越大，对热越稳定生成焓的负值越大，表明该物质键能越大，对热越稳定反应反应的标的标准摩准摩尔焓尔焓标准状态下标准状态下,反应进度反应进度=1mol 的焓变的焓变rHm（298.15K）=vBfHm（298.15K）a A(l)+b B(aq)=g G(s)+d D(g)rHm=gfHm(G,s)+dfHm(D,g)-afHm(A,l)+bfHm(B,aq)B理想气体状理想气体状态方程态方程PV=nRTR(摩尔气体常摩尔气体常)=8.314J.mol-1K-1化学计量数化学计量数0=VBB1、B 称为反应中物质称为反应中物质B 的化学计
18、量数的化学计量数2、反应物：、反应物：B为负；产物：为负；产物：B为正。为正。反应进度反应进度=nB/vB=nB()-nB(0)/vB1、d为微分符号，表示微小变化为微分符号，表示微小变化2、nB为物质为物质B的物质的量的物质的量3、单位为摩尔（单位为摩尔（mol）4、与化学反应方程式有关、与化学反应方程式有关某化学反应某化学反应放出或吸收放出或吸收的热量的热量Q=-csms(T2-T1)=-csmsT=-CsTq:反应热，系统放热为负，吸热为正反应热，系统放热为负，吸热为正cs:吸热介质的比热容吸热介质的比热容,JKg-1K-1ms:介质的质量介质的质量Cs:介质的热容，介质的热容，JK-1
19、，Cs=csmsT:介质终态温度介质终态温度T2与始态温度与始态温度T1之差之差摩尔反应热摩尔反应热qm=q/单位：单位：Jmol-1，具有强度性质，具有强度性质B热力学第一定律热力学第一定律U=U2-U1=q+w1、系统从环境吸收热（、系统从环境吸收热（q），从环境从环境得功（得功（w）2、封闭系统有始态（、封闭系统有始态（U1）变到终态（）变到终态（U2）功（功（w）w=w体体+ww体体=p(V2 V1)=pV等容反应热等容反应热(qv)qv=U等容，不做非体积功：等容，不做非体积功：dV=0，故，故=pV=0，又，又w=0，故，故w=w+w体体=0等压反应热等压反应热(qp)qp=U+p
20、(V2V1)等压，不做非体积功：等压，不做非体积功：p=p外外，w=0，故故w=-pV+w=-p(v2-v1)热力学函数焓热力学函数焓HH=U+pv等压等压,不做非体积功不做非体积功:U=U2-U1=qp-p(V2V1)qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)H是状态函数，单位为是状态函数，单位为J焓变焓变qp=H2-H1=H等压不做非体积功等压不做非体积功:H0，系统吸热，系统吸热qp=qv+pv+U1等温等压和等温等容：等温等压和等温等容：qp=Hp=Up+pV,qv=Uv由盖斯定律可得由盖斯定律可得Up=Uv+U1qp qv U H等温等压和等温等容，凝聚相（液态和固态）等温等压和等温等
21、容，凝聚相（液态和固态）p 0,V 0，T=0，qp=Hp=Up+pV,qv=Uv ，Up=Uv+U1又又U1=q+w=q pV 0故故qp=Hp Up，UpUvqp,m=qv,m+v(Bg)RT等温，理想气体（对外做功为等温，理想气体（对外做功为0）：）：T=0，w=0，故，故U1=q+w=q pV=0又又V=n(Bg)RT/p,=nB/vBrHm=rUm+v(Bg)RTqm=q/,qp=Hp,qv=UvBBB标标准准摩摩尔尔生生成成焓焓fHm（298.15K）1、常用单位：、常用单位：KJmol-12、f表示生成反应表示生成反应,3、表示标准状态表示标准状态4、m表示反应进度为表示反应进度为1mol，即该生成，即该生成反应的产物必定是反应的产物必定是“单位物质的量单位物质的量”5、生成反应方程式写法唯一、生成反应方程式写法唯一6、指定单质、指定单质fHm=0反反应应的的标标准准摩摩尔尔焓焓rHm（298.15K）=vBfHm（298.15K）a A(l)+b B(aq)=g G(s)+d D(g)rHm=gfHm(G,s)+dfHm(D,g)-afHm(A,l)+bfHm(B,aq)B
