1、第119頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第一講緒 論一、化學(xué)研究的對象什么是化學(xué)？研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律和變化過程中能量關(guān)系的一門科學(xué).化學(xué)研究的對象化學(xué)研究的簡單歷程：19世紀-20世紀上半葉：發(fā)現(xiàn)新元素及其化合物，元素周期律的發(fā)現(xiàn)是化學(xué)發(fā)展史上的里程碑。20世紀下半葉：合成新分子化學(xué)具體研究的內(nèi)容：化學(xué)物質(zhì)的分類、合成、反應(yīng)、分離、表征、設(shè)計、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用、相互關(guān)系。二、化學(xué)的主要分支 無機化學(xué)：元素及其化合物(除碳、氫化合物及其衍生物)，研究的主要內(nèi)容為元素、單質(zhì)及無機物的來源、制備、性質(zhì)、變化和應(yīng)用.分析化學(xué)：研究物質(zhì)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)的分析方法及其有關(guān)理論按原理分為化

2、學(xué)分析（含量在 1%以上的常量組分分析）和儀器分析（一般適合于微量甚至痕量分析.）按任務(wù)分: 定性分析; 定量分析; 結(jié)構(gòu)分析.有機化學(xué)：研究有機化合物的來源、制備、結(jié)構(gòu)、性 質(zhì)、應(yīng)用以及有關(guān)理論的科學(xué)，又稱碳化合物的化學(xué)。研究的主要內(nèi)容:有機物性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、合成方法、有機物間相互轉(zhuǎn)變及其變化規(guī)律和理論. 物理化學(xué)：研究所有物質(zhì)系統(tǒng)的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科。研究主要內(nèi)容: 化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)三、無機及分析化學(xué)課程的主要內(nèi)容及課程的性質(zhì)1.課程的主要內(nèi)容:平衡：從化學(xué)熱力學(xué)角度研究化學(xué)平衡基本原理以及平衡移動的基本規(guī)律.，具體討論酸堿平衡、沉淀生成與溶解平衡、氧化還原平衡、

3、配位平衡.結(jié)構(gòu)：研究原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)的基本規(guī)律,了解物質(zhì)的 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系.性質(zhì)：在元素周期律的基礎(chǔ)上研究一些主要元素及其重要化合物的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)及其變化規(guī)律,了解一些主要元素及其重要化合物在有關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用.應(yīng)用：應(yīng)用四大化學(xué)平衡的原理進行物質(zhì)的分離,制備以及測定2.課程的性質(zhì)整合無機化學(xué)和分析化學(xué)的內(nèi)容，目的是節(jié)約時間，避免重復(fù)幾大類專業(yè)學(xué)習(xí)該門課程。四、化學(xué)在社會中的地位和作用 皮爾達爾（美）：“化學(xué)是滿足社會需要的中心學(xué)科” 福井千一（日）：“化學(xué)注定是中心學(xué)科的占有者”衣食住行和日常生活從社會發(fā)展看工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防，國際上

4、的熱點問題（例如環(huán)境保護、 能源開發(fā)、 功能材料、生命過程）都需要化學(xué)來解決。五、怎樣學(xué)習(xí)化學(xué)動力：好奇心、興趣、責(zé)任感、敬業(yè)精神實踐：I , I ; I , I ; I , I !方法：適合自己的學(xué)習(xí)方法六、本門課程學(xué)習(xí)要求和考核方式 學(xué)習(xí)要求：課前預(yù)習(xí)、 上課認真聽講、做好筆記、課后復(fù)習(xí)、獨立完成作業(yè) 考核方式：50%期末測試+50%平時成績（考勤30作業(yè)30平時測試30筆記10%）參考書籍：1.無機及分析化學(xué)呼世斌著，高等教育出版社。2.無機及分析化學(xué)（第三版）南京大學(xué)編，高等教育出版社出版3.無機化學(xué)北師大等校編，高等教育出版社。4.分析化學(xué)華中師范大學(xué)編，高等教育出版社。5. 無機及

5、分析化學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo).浙江大學(xué)編. 高等教育出版社，2004年第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第二講第一章 溶液和膠體教學(xué)目的：1.了解分散系的分類及主要特征。2.掌握溶液濃度的表示方法及濃度的換算。3.掌握稀溶液的依數(shù)性及其定量規(guī)律。4.熟悉膠體的基本概念、結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)等。5.了解高分子溶液、表面活性物質(zhì)、乳濁液的基本概念和特征。教學(xué)重點：1.物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度等概念；2.稀溶液的依數(shù)性、膠體結(jié)構(gòu)、膠體的穩(wěn)定性與聚沉方法。學(xué)習(xí)難點：對稀溶液依數(shù)性的理解,膠體結(jié)構(gòu)與膠體聚沉。一、分散系溶液：凡是由一種或多種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中形成的混合體系。 1.定義分散系：一種（或幾種）物質(zhì)

6、分散成為微小粒子分布在另外一種物質(zhì)中所構(gòu)成的系統(tǒng)包括分散質(zhì)(被分散的物質(zhì)) 和分散劑（容納分散質(zhì)的物質(zhì)） 分散質(zhì)和分散劑可以是固體、液體或氣體。2.分散系的特點：分散質(zhì)處于被分割成粒子的不連續(xù)狀態(tài)，分散劑處于連續(xù)狀態(tài)分散系的分類（1）按聚集狀態(tài)分為（表1-1） 分散質(zhì)和分散劑的聚集狀態(tài)（2）按分散質(zhì)粒子大小分類的各種分散系（表1-2）低分子或離子分散系、液體分散系和粗分散系膠體：由顆粒直徑在10-910-7m的分散質(zhì)而組成的體系二、溶液濃度的表示方法物質(zhì)以分子、離子或原子的形式分散于另一種物質(zhì)中所形成的均勻穩(wěn)定的系統(tǒng)(或稱體系)稱為溶液。溶液分為氣體溶液、液體溶液和固體溶液，通常所說的溶液是指

7、液體溶液。最常見的溶液是水溶液，簡稱為溶液。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿1、溶液組成量度的表示方法（1）物質(zhì)的量濃度 B的物質(zhì)的量濃度 ，單位為1。 物質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為。 V 混合物的體積，單位為L 。 注意: 使用物質(zhì)的量單位時，要指明物質(zhì)的基本單元。例： c(4)=0.101 c(1/54)=0.101的兩個溶液。兩種溶液濃度數(shù)值相同，但是，它們所表示1 L溶液中所含4的質(zhì)量是不同的，前者15.8 克， 后者為3.16克。（2）質(zhì)量摩爾濃度 溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，單位為1。 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為。 溶劑的質(zhì)量，單位為。（3）摩爾分數(shù) B的物質(zhì)的量，單位為； n 混合物總

8、的物質(zhì)的量，單位為； 單位：物質(zhì)B的摩爾分數(shù)，量綱為一。兩組分的溶液系統(tǒng) ：溶質(zhì)B的摩爾分數(shù):溶劑A的摩爾分數(shù): 所以對任何一個多組分系統(tǒng)，則 （4）質(zhì)量分數(shù) B的質(zhì)量分數(shù)，量綱為一。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿(1) 物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量分數(shù) 溶質(zhì)B的量濃度; r 溶液的密度; 溶質(zhì)B的質(zhì)量分數(shù); 溶質(zhì)B的摩爾質(zhì)量。(2)物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量摩爾濃度 溶質(zhì)B的量濃度;r 溶液的密度;m 溶液的質(zhì)量; 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量講解P9 例 1-2三、稀溶液的通性 稀溶液的通性，或者稱為依數(shù)性( ) :指稀溶液蒸氣壓的下降、沸點上升、凝固點下降和稀溶液的滲透壓與溶液中溶質(zhì)的獨立質(zhì)點數(shù)有關(guān)，而與溶質(zhì)

9、的本身性質(zhì)無關(guān)。1.溶液蒸氣壓的下降 飽和蒸氣壓,簡稱蒸氣壓() ：將一種純液體（純?nèi)軇┲糜谝粋€密封容器中，當蒸發(fā)為氣態(tài)的溶劑粒子數(shù)目與氣態(tài)粒子凝聚成液態(tài)的溶劑粒子數(shù)目相等時，這時液體上的蒸氣所具有的壓力稱為溶劑在該溫度下的飽和蒸氣壓。拉烏爾定律法國物理學(xué)家拉烏爾( F M) 在1887年總結(jié)出一條關(guān)于溶劑蒸氣壓的規(guī)律。p A由于 A十Bl，即 Al一B所以 p = （1-B）oB = poB p = = poBp 溶液蒸氣壓的下降值，單位為； 溶質(zhì)的摩爾分數(shù)。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿結(jié)論 : 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓的下降值與溶質(zhì)的摩爾分數(shù)成正比。拉烏爾定律

10、2.溶液沸點升高和疑固點下降沸點是指系統(tǒng)中液體的蒸氣壓等于外界壓強時度。在一定的外壓下， 任何純液體都有一定的沸點。外界壓強為 1.0105時，純水的沸點為 100。拉烏爾根據(jù)實驗結(jié)果推導(dǎo)出： = 溶液沸點的變化值，單位為K或；溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，單位為1;溶液沸點上升常數(shù)，單位為K1或1, 只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。不同的溶劑有不同的值 。書表1-3 幾種溶劑的和即：難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的沸點升高值與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。需要指出的是: 溶液的沸點不是恒定的， 而純液體有固定沸點，原因是隨著溶液的沸騰，溶劑不斷蒸發(fā)，溶液的濃度逐漸增大，蒸氣壓不斷降低，

11、因此沸點升高數(shù)值越來越大, 當溶液達到飽和后，沸點不再變化。若繼續(xù)蒸發(fā)，溶液中的溶質(zhì)就要析出。我們所說的溶液的沸點是指某溶液剛開始沸騰時的溫度。溶液的凝固點又稱為冰點，是指液體蒸氣壓與固體純?nèi)軇┱魵鈮合嗟葧r系統(tǒng)的溫度，也是純物質(zhì)的固相與液相共存 (即達到平衡)時的溫度。例如冰和水在 0時蒸氣壓相等，故水的凝固點是 0，在此溫度下， 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿水和冰可以相互轉(zhuǎn)化，即液體的凝固和固體的熔化處于平衡狀態(tài)。溶液凝固首先是溶液中溶劑的凝固，因此溶液的凝固點實際為溶液中溶劑的蒸氣壓與固態(tài)溶劑的蒸氣壓相等時的溫度。根據(jù)拉烏爾的實驗結(jié)果：難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的凝固點降低 與溶質(zhì)的質(zhì)

12、量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。其關(guān)系式為:稱為溶劑的摩爾凝固點下降常數(shù)，只與溶劑的性質(zhì)有關(guān)，單位為:1或 K1。 常見溶劑的列于表 1中。 溶液凝固點下降值，單位為K或；溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，單位為11；思考題：1、難揮發(fā)物質(zhì)的溶液在不斷沸騰時，它的沸點是否恒定？在冷卻過程中它的凝固點是否恒定？2、用測凝固點的方法來估算溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第三講 3、溶液的滲透壓 滲透：由物質(zhì)粒子通過半透膜單向擴散的現(xiàn)象。半透膜：在兩個不同濃度的溶液之間，存在一種能有選擇地通過或 阻止某些粒子的物質(zhì)。 滲透壓：為維持只允許溶劑通過的膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平

13、衡而需要的超額壓力。 1886 年荷蘭物理學(xué)家范特荷甫（t ）指出：稀溶液的滲透壓（）與溶液濃度和溫度的關(guān)系是：V = RT 即 = RT 溶液的滲透壓，單位為； 溶液的濃度，單位為11； R氣體常數(shù)，為8.314L11； T體系的溫度，單位為K上式表明：在一定的溫度下，溶液的滲透壓與溶液的濃度成正比， 而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。根據(jù)溶液的滲透壓，可測定溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量，特別是高分子化合物的摩爾質(zhì)量。反滲透是在溶液一方所加的額外壓力超過滲透壓，使溶液中的溶劑分子反向滲透的現(xiàn)象。反滲透方法在海水淡化、污水處理等方面前景較好，現(xiàn)在關(guān)鍵問題是尋找理想的半透膜。測定溶液滲透壓，估算溶質(zhì)的相對分子質(zhì)量。稀溶液的

14、定理：難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的某些性質(zhì)(蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓)與一定量的溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。思考題：稀溶液的各項通性，為什么不適用于濃溶液和電解質(zhì)？四、膠體溶液 膠體分散系：溶膠 （如()3膠體和2S3膠體等）高分子溶液（淀粉溶液和蛋白質(zhì)溶液等）1、分散度和表面吸附分散系的分散度( )常用比表面積來衡量。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿s分散質(zhì)的比表面積，單位是1；S分散質(zhì)的總表面積，單位是m2；V分散質(zhì)的體積，單位是m3。表面能：把物質(zhì)內(nèi)部分子拉向表面，須吸收能量, 克服指向物質(zhì)內(nèi)部的力。當這些內(nèi)部分子轉(zhuǎn)移出來，形成新表面時，這部分能

15、量就轉(zhuǎn)變成表面層分子的勢能，因而表面層分子比內(nèi)部分子的能量高，高出部分的能量稱為表面能。物質(zhì)分散程物質(zhì)分散程度越大，比表面越大，表面能就越高。液體和固體都有自動減小表面能的能力。通常以吸附的途徑來降低物質(zhì)的表面能。表面吸附：物質(zhì)表面質(zhì)點吸附其它質(zhì)點，其為一放熱過程，也是一個自發(fā)過程。2 、膠團的結(jié)構(gòu)以稀3與過量的反應(yīng)制備的溶膠為例，說明膠團結(jié)構(gòu)。過量時形成的膠團結(jié)構(gòu)示意圖膠團結(jié)構(gòu)簡式：（)m （） 膠核 電位離子 反離子 反離子 吸附層 擴散層 膠粒 膠團 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿式中 m、n、x 分別表示膠核中 的數(shù)目，電位離子數(shù)和吸附層中反離子數(shù)。m、n、x 皆為不確定的數(shù)，即

16、使同一溶膠的不同的膠團, 其 m、n、x 也不相同。若以過量3制備溶膠時，則電位離子是，而反離子是3-，膠團結(jié)構(gòu)式為()mn () 3-x 3-例1：氫氧化鐵溶膠式通過三氯化鐵在沸水中水解而制成的。3 2(O H) 22 (O H) 2 2H2(O H) 3 ( ) 2 2O其膠團結(jié)構(gòu)式為：()3m()例2：硫化砷溶膠的制備通常是將H2S氣體通入砷酸溶液中生成淡黃色的硫化砷溶膠。H3 32 2S3+6H2OH2 H三硫化二砷膠團結(jié)構(gòu)簡式表示為: (2S3)m()硅膠的膠團結(jié)構(gòu)簡式表示為: (H23)m3-（）注: 在制備膠體時,一定要有穩(wěn)定劑存在。通常穩(wěn)定劑就是在吸附層中的離子。3膠體溶液的性

17、質(zhì)（1）溶膠的光學(xué)性質(zhì)丁鐸爾效應(yīng)1869年，丁鐸爾()在研究膠體時，將一束光線照射到透明的溶膠上，在與光線垂直方向上觀察到一條發(fā)亮的光柱。這一現(xiàn)象稱為丁鐸爾效應(yīng)。丁達爾效應(yīng)是膠體所特有的現(xiàn)象，可通過該效應(yīng)來鑒別溶液與膠體。光線照射到物體表面時，可能產(chǎn)生兩種情況：1）顆粒直徑遠遠大于入射光的波長，此時入射光被完全反射，不出現(xiàn)丁達爾效應(yīng)2）顆粒直徑比入射波長小，則發(fā)生光的散射作用而出現(xiàn)丁達爾現(xiàn)象。3）顆粒直徑很小，小于1 ，對光的散色極弱，則發(fā)生光的透色現(xiàn)象。溶膠的粒子直徑在1100，一般可見光的波長范圍在400760 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿可見光通過溶膠時便產(chǎn)生明顯的散射作用。 注

18、：高分子溶液、溶質(zhì)與溶劑沒有明顯的界面，對光的散射作用弱， 其丁鐸爾效應(yīng)沒有膠體明顯。（2）溶膠的動力學(xué)性質(zhì)溶膠的布朗運動在超顯微鏡下看到溶膠的散射現(xiàn)象的同時，還可以看到溶膠中的發(fā)光點并非是靜止不動的，它們是在作無休止、無規(guī)則的運動。產(chǎn)生原因：膠粒受力不平衡及膠粒的熱運動產(chǎn)生的結(jié)果：膠體的擴散作用 動力學(xué)穩(wěn)定性（3）溶膠的電學(xué)性質(zhì)電泳 電泳：在電場中，溶膠體系的溶膠粒子在分散劑中能發(fā)生定向遷移。根據(jù)電泳實驗判斷溶膠粒子的帶電性。注：溶膠粒子帶電的主要原因 ：（1）吸附作用選擇性吸附與其組成相關(guān)的離子例：氫氧化鐵溶膠，由于()3對的吸附因而溶膠帶正電。（2）電離作用溶膠表面電離，使膠粒帶電例 ：

19、硅膠粒子帶電就是因為H23電離形成3-，并附著在表面而帶負電。4膠體的穩(wěn)定性和聚沉（1）溶膠的穩(wěn)定性聚沉：膠體分散系中的分散質(zhì)從分散劑中分離出來的過程稱為聚沉影響溶膠聚沉的因素主要有：電解質(zhì)對溶膠的聚沉作用（最重要的方法）電解質(zhì)聚沉的主要原因：中和了膠粒的電荷 破壞了膠粒的溶劑化膜。聚沉值：指一定時間內(nèi)，使一定量的溶膠完全聚沉所需要的電解質(zhì)的最低濃度。單位1聚沉能力：是聚沉值的倒數(shù)。聚沉值越大的電解質(zhì)，聚沉能力越??； 反之，聚沉值越小的電解質(zhì)，其聚沉能力越強。聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)。注:與膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)影響最大，價數(shù)越高，聚沉能力越強。例：對()3正溶膠：聚沉

20、能力：K3()643 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿對2S3負溶膠：聚沉能力34K3()6對帶相同電荷的離子，其聚沉能力隨離子水化半徑的增大而減小。例：對帶負電溶膠：聚沉能力 ；2+2+2+2+ 對帶正電溶膠：聚沉能力 例：等體積的0.08 溶液和0.1的3溶液混合制溶膠，分別加入相同濃度的下述電解質(zhì)溶液，其聚沉能力的大小次序如何？ (1),(2) 34,(3)4,(4) 24 解：2431溶膠的互相聚沉兩種帶有相反電荷的溶膠按適當比例相互混合，溶膠會發(fā)生聚沉。聚沉的主要原因：膠粒所帶電荷被中和例： 明礬凈水作用。 天然水中膠態(tài)的懸浮物大多帶負電，明礬在水中水解產(chǎn)生的()3 溶膠帶正電，

21、它們相互聚沉而使水凈化。()3mn 3+（） 42-2x 42- 溫度對溶膠穩(wěn)定性的影響加熱能破壞膠體的主要原因:膠粒運動加劇,碰撞機會增多。膠粒所帶電量減少。（吸附大多數(shù)是放熱過程，升溫有利于解析）膠體本身的濃度過高 原因：濃度過高，碰撞機會增加，導(dǎo)致聚沉五高分子溶液和乳濁液 自學(xué) 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第四講第二章 化學(xué)反應(yīng)得一般原理教學(xué)目的：1理解反應(yīng)進度、系統(tǒng)與環(huán)境、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)的概念；2掌握熱與功的概念和計算，掌握熱力學(xué)第一定律的概念；3掌握的概念及有關(guān)計算和應(yīng)用4掌握標準平衡常數(shù) 的概念及表達式的書寫；掌握 與 的關(guān)系及有關(guān)計算；5了解反應(yīng)速率、基元反應(yīng)、反應(yīng)級數(shù)的

22、概念；理解活化分子、活化能、催化劑的概念；了解影響反應(yīng)速率的因素及其應(yīng)用。教學(xué)重點：1功、熱、熱力學(xué)能、焓、熵、自由能的概念及含義2反應(yīng)焓變、熵變、自由能變的計算方法;3吉布斯-亥姆霍茲方程及有關(guān)應(yīng)用;學(xué)習(xí)難點：熵的含義、化學(xué)反應(yīng)中常涉及到的兩個問題:化學(xué)反應(yīng)進行的方向、程度以及反應(yīng)過程中的能量變化關(guān)系 可能性 化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)初步和化學(xué)反應(yīng)平衡化學(xué)反應(yīng)進行的快慢即化學(xué)反應(yīng)的速率問題 現(xiàn)實性 化學(xué)動力學(xué) 化學(xué)反應(yīng)速率 一、基本概念和術(shù)語1化學(xué)反應(yīng)進度（1） 化學(xué)反應(yīng)計量方程式對任一已配平的化學(xué)反應(yīng)方程式有： 物質(zhì)B的化學(xué)計量數(shù)，量綱為一注意：反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)為負值；生成物的化學(xué)計量數(shù)為正

23、值例： 其化學(xué)計量數(shù)分別（2）化學(xué)反應(yīng)進度為：x 表示化學(xué)反應(yīng)進行的程度的物理量，單位。定義式： 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿積分式：注：無論以反應(yīng)物或生成物表示反應(yīng)進度，其值均相同。例： 反應(yīng)進度的物理意義表明：每消耗掉a 物質(zhì)A的同時，也消耗掉b 的物質(zhì)B，并生成g 的物質(zhì)G和d 物質(zhì)D反應(yīng)進度與化學(xué)反應(yīng)計量方程式的寫法有關(guān)例: 2系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)：熱力學(xué)中所研究的對象環(huán)境：系統(tǒng)以外與系統(tǒng)密切相關(guān)的其它物質(zhì)和空間據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境之間的關(guān)系，可把系統(tǒng)分為三種：敞開系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換又有能量交換。封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有物質(zhì)交換，只有能量交換。孤立系統(tǒng)：系統(tǒng)和環(huán)境之間既無物

24、質(zhì)交換，又無能量交換3狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：是指系統(tǒng)所有宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)如壓力、溫度、密度、體積等。狀態(tài)函數(shù)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀性質(zhì)稱為狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)的特點：（1）它的數(shù)值僅僅取決于系統(tǒng)的狀態(tài)。狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)一定， 狀態(tài)變則狀態(tài)函數(shù)隨之改變。狀態(tài)函數(shù)變化只與系統(tǒng)的終始態(tài)有關(guān)，而 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿與變化的具體途徑無關(guān)（2）系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)之間有某種聯(lián)系和制約關(guān)系據(jù)各宏觀性質(zhì)是否與系統(tǒng)的物質(zhì)的量有關(guān)狀態(tài)函數(shù)分為兩類：廣度性質(zhì)：凡與系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的量成正比的狀態(tài)函數(shù)稱為廣度性質(zhì)， 也叫容量性質(zhì)，廣度性質(zhì)具有加合性。如質(zhì)量、體積等。強度性質(zhì)：凡與系統(tǒng)中物質(zhì)的量無關(guān)，僅與體系自身特

25、性有關(guān)的性質(zhì)，稱為強度性質(zhì)。強度性質(zhì)不具有加和性。如濃度、溫度等。4過程與途徑過程：起始到終了，稱為一個過程，它是體系狀態(tài)變化的經(jīng)過。據(jù)過程中系統(tǒng)的P、V、T變化特點，將過程分為以下幾種：(1)等溫過程： T12 環(huán) (2)等壓過程： p12 外(3)等容過程： V12(4)絕熱過程：系統(tǒng)的狀態(tài)變化是在絕熱條件下進行的。(5)循環(huán)過程：系統(tǒng)的變化由初始態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一系列變化，又回到原來的初始態(tài)。始態(tài)和終態(tài)為同一狀態(tài)，此過程的狀態(tài)函數(shù)改變量為零。問：一般化學(xué)反應(yīng)屬于什么過程？什么體系？一般的化學(xué)反應(yīng)是等溫等壓或等溫等容過程,封閉體系途徑：系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)的變化過程可以采取不同的方式，每一種方式就

26、稱為一種途徑。5熱和功熱：由于系統(tǒng)與環(huán)境間溫度的差異而產(chǎn)生的能量交換形式稱為熱， 用符號 Q 表示。熱單位為 J 或 。熱力學(xué)規(guī)定：系統(tǒng)吸熱，Q （體系到能量）；系統(tǒng)放熱，Q （體系失能量）功：除熱以外，系統(tǒng)與環(huán)境之間以其它形式傳遞的能量稱為功。用符號 W 表示。功單位為 J 或 。熱力學(xué)中規(guī)定：系統(tǒng)對環(huán)境作功，W （體系失能量）；環(huán)境對系統(tǒng)做功，W （體系到能量）W可分為兩類： 體積功，W 非體積功(有用功)體積功是由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而做的功，其物理意義為系統(tǒng)體積變化、反抗外壓作用而與環(huán)境進行的能量。當系統(tǒng)的壓強與環(huán)境的壓強相等時：P1= P2 外 外(V21) PV若考慮非體系功，則 P

27、 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿熱和功都是變化過程中交換或傳遞的能量。沒有過程就沒有熱和功， 熱和功都不是狀態(tài)函數(shù)。6熱力學(xué)能與熱力學(xué)第一定律（1）熱力學(xué)能（U）內(nèi)能：包括宏觀的能和微觀的能，宏觀的例如動能、勢能；微觀的例如分子的平動能、轉(zhuǎn)動能。熱力學(xué)能：指在不考慮系統(tǒng)整體運動的動能和系統(tǒng)整體處于外力場中所具有的勢能的情況下，系統(tǒng)內(nèi)所有微觀粒子全部能量之和（包括系統(tǒng)中分子的平動能、轉(zhuǎn)動能、振動能、電子運動和原子核內(nèi)的能量以及系統(tǒng)內(nèi)部分子與分子間的相互作用的位能等），又稱為內(nèi)能，用符號U表示，單位J或 。注：熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)，其變化量與途徑無關(guān)，在實際化學(xué)過程中，U的絕對值不可能到。特點

28、：體系得重要狀態(tài)函數(shù)，廣度性質(zhì)，具有加和性。例：50g水的熱力學(xué)能為1.則100g水的熱力學(xué)能為1（）熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)：定量的研究能量相互轉(zhuǎn)化過程所遵循的科學(xué)熱力學(xué)第一定律：將能量守恒與轉(zhuǎn)化定律用于具體的熱力學(xué)系統(tǒng)即得到熱力學(xué)第一定律，具體內(nèi)容為封閉系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)變化時，其熱力學(xué)能的變化等于系統(tǒng)與環(huán)境傳遞的熱與功的總和。二、熱化學(xué)化學(xué)反應(yīng)過程中總是伴有熱量的吸收和放出，熱化學(xué)就是把熱力學(xué)理論與方法應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)中，計算與研究化學(xué)反應(yīng)的熱量及變化規(guī)律的學(xué)科。1化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)指系統(tǒng)發(fā)生化學(xué) 反應(yīng)時，在只做體積功不做非體積功的等溫過程中吸收或放出的熱量。（1）恒容反應(yīng)熱在等溫條件下，若系統(tǒng)發(fā)生化學(xué)

29、反應(yīng)是恒容且不做非體積功的過程， 則該過程中與環(huán)境之間交換的熱就是恒容反應(yīng)熱，以符號“”來表示。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿據(jù)熱力學(xué)第一定律恒溫恒容過程中系統(tǒng)的熱量變化全部用來改變系統(tǒng)的熱力學(xué)內(nèi)能。（2）恒壓反應(yīng)熱在等溫條件下，若系統(tǒng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)是恒壓且只做體積功不做非體積功的過程，則該過程中與環(huán)境之間交換的熱就是恒壓反應(yīng)熱，其量符號為由熱力學(xué)第一定律焓，具有能量的量綱，無物理意義，狀態(tài)函數(shù)，絕對值無法確定。 即意義：恒壓只做體積功的過程中，封閉系統(tǒng)吸收的熱量全部用于增加系統(tǒng)的焓。H 0 系統(tǒng)從環(huán)境吸熱，吸熱反應(yīng) H 0 系統(tǒng)向環(huán)境放熱，放熱反應(yīng)H和U一樣，其絕對值無法測量，但在一定

30、條件下，可以從系統(tǒng)與環(huán)境間熱量的傳遞來衡量系統(tǒng)H的變化。a. 當反應(yīng)物和生成物都為固態(tài)和液態(tài)時，反應(yīng)的 值很小，可忽略不計, 。b. 對有氣體參加或生成的化學(xué)反應(yīng)， 值較大，不可忽略。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿即使在有氣體參加的反應(yīng)中，(即(g)與 相比也只是一個較小的值。因此，在一般情況下，可認為：在數(shù)值上近似等于， 在缺少的數(shù)據(jù)的情況下可用的數(shù)值近似。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第五講2蓋斯定律1840俄國化學(xué)家蓋斯指出： 在不做其它功并處于恒容或恒壓的情況下，任一化學(xué)反應(yīng)，不論是一步完成的，還是分幾步完成的，其化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)總是相同的，即化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)只與始、終狀

31、態(tài)有關(guān)而與具體途徑無關(guān)。根據(jù)蓋斯定律，可以間接地求算一些不易直接準確測定或不能直接測定的反應(yīng)熱。條件：在不做體系功和處于恒壓或處于恒容情況下。注：為了求反應(yīng)熱，可把反應(yīng)設(shè)計成分步進行，至于反應(yīng)是否按設(shè)計的途徑進行，則無關(guān)緊要。3標準摩爾反應(yīng)焓變（1）摩爾反應(yīng)焓變表示當反應(yīng)進度為1時的熱效應(yīng)，單位 或如果一反應(yīng)進度為 的反應(yīng)焓變?yōu)?，則 （2）物質(zhì)的標準態(tài)標準狀態(tài)：指在溫度T 及標準壓力p(100)下的狀態(tài)，簡稱標準態(tài)，用“ ”表示。熱力學(xué)中的標準態(tài)：a. 純理想氣體物質(zhì)的標準態(tài)是該氣體處于標準壓力p下的狀態(tài)，混合理想氣體中任一組分的標準態(tài)是該氣體組分的分壓為p時的狀態(tài)。b.純液體（或純固體）物

32、質(zhì)的標準態(tài)就是標準壓 力p下的純液體（或純固體）。注：在標準態(tài)的規(guī)定中只規(guī)定了壓力p 并沒有規(guī)定溫度（3）標準摩爾反應(yīng)焓變化學(xué)反應(yīng)中，任何物質(zhì)均處于溫度T 時的標準狀態(tài)下，該反應(yīng)的摩 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿爾反應(yīng)焓變稱為標準摩爾反應(yīng)焓變，以 表示，T 為熱力學(xué)溫度。4、熱化學(xué)反應(yīng)方程式熱化學(xué)反應(yīng)方程式：表明化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)熱關(guān)系的化學(xué)反應(yīng)方程書寫化學(xué)反應(yīng)計量方程式。注意點：a. 同一反應(yīng)，不同的化學(xué)計量方程式，其反應(yīng)熱的數(shù)值不同；b. 應(yīng)注明參與反應(yīng)的諸物質(zhì)的聚集狀態(tài)，以g、l、s 表示氣、液、固態(tài)，聚集狀態(tài)不同化學(xué)熱效應(yīng)不同。c. 應(yīng)注明反應(yīng)溫度，如果在298.15K，通?？梢允?/p>

33、略不寫。5標準摩爾生成焓在溫度及標準態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1物質(zhì)的標準摩爾反應(yīng)焓變即為物質(zhì)在溫度下的標準摩爾生成焓，用 ，單位。穩(wěn)定單質(zhì)的標準生成焓為零：碳（石墨），硫（斜方硫），磷（紅磷）答 (b) (c)(b) 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿6標準摩爾燃燒焓在標準態(tài)下1物質(zhì)完全燃燒（或完全氧化）生成標準態(tài)的產(chǎn)物的反應(yīng)熱效應(yīng)為該物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓， ，單位 。完全燃燒： 7標準摩爾反應(yīng)焓變的計算（1）由生成焓求反應(yīng)熱提問：298.15K時物質(zhì)的標準生成焓可查表， 可據(jù)上式計算， 其它溫度如何計算？ 與溫度有關(guān)，但受溫度影響很小，可用298.15K下的近似其他溫度下的代替，即（2）由燃燒

34、焓求反應(yīng)熱 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第六講三、 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度1化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性自發(fā)過程的共同特點例 自發(fā)方向 推動力 自發(fā)條件 限度 做功 逆向作用逆向要進行須環(huán)境對其做功具有做功的能力正向具有做功的能力水流 高 低 h h0 0逆向要進行須環(huán)境對其做功具有做功的能力正向具有做功的能力電流 高 低 V V0 0熱 高 低 T T0 0氣流 高 低 p p (2)同一物質(zhì)且聚集狀態(tài)相同時,溫度越高， 越大;(3)T 一定時，壓強越大，氣體物質(zhì)的 越小;(4)分子的摩爾質(zhì)量越大， 越大；若分子摩爾質(zhì)量相近則分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜， 越大。（4）標準

35、摩爾反應(yīng)熵變熵是狀態(tài)函數(shù)，對任一反應(yīng)其標準摩爾反應(yīng)熵變?yōu)樽ⅲ何镔|(zhì)的 隨溫度的增大而增大，但 受反應(yīng)溫度的影響很小，即：3、化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)1878美國化學(xué)家吉布斯證明：對于一個恒溫恒壓下、非體積功等于零的自發(fā)過程，該過程的焓、熵和溫度三者的關(guān)系為：熱力學(xué)中定義： G吉布斯函數(shù)： 單位1 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿對于一個變化的系統(tǒng)，狀態(tài)函數(shù)G的改變稱吉布斯函數(shù)變 G ，那么在恒溫、恒壓、非體系功等于零的狀態(tài)變化中 吉布斯用熱力學(xué)證明，對于恒溫、恒壓、非體系功等于零的自發(fā)過程中化學(xué)反應(yīng)自發(fā)與混亂度和能量的關(guān)系：P47 表2-1 溫度對自發(fā)反應(yīng)的影響4標準摩爾生成吉布斯函數(shù)與標準摩爾反

36、應(yīng)吉布斯函數(shù)變溫度T及標準狀態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)(參考單質(zhì))生成1物質(zhì)B的標準摩爾反應(yīng)吉布斯 自由能變 ，稱為該物質(zhì)B在溫度T的標準摩爾生成吉布斯自由能 ，單位在標準狀態(tài)下所有穩(wěn)定單質(zhì)的 對于任一化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)的 的計算方法：(1) 當T = 298.15 K 時 (2) 當T = T K 時 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第七講四、化學(xué)平衡1可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡（1）在同一條件下能同時可向正逆兩個方向進行的化學(xué)反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)，并把從左向右進行的反應(yīng)稱作正反應(yīng)；從右向左進行的反應(yīng)則稱作逆反應(yīng)原則上所有的化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性，只是可逆程度不同，用表示可逆反應(yīng)。（2）化學(xué)平衡在恒溫恒壓且非體積

37、功為零時，隨著反應(yīng)的進行，系統(tǒng)的 不斷變化，直至最終系統(tǒng)的G 值不再改變，此時 ，反應(yīng)達到了化學(xué)平衡。化學(xué)平衡具有以下特征：a、化學(xué)平衡是一個動態(tài)平衡；b、條件發(fā)生了變化，原有的平衡將被破壞，代之以新的平衡。c、在一定溫度下化學(xué)平衡一旦建立，平衡常數(shù) 則一定。2 平衡常數(shù)（1）實驗(經(jīng)驗)平衡常數(shù)在一定溫度下，對任何可逆反應(yīng)達到平衡時，以化學(xué)反應(yīng)方程式中化學(xué)計量數(shù)為冪指數(shù)的反應(yīng)方程式中各物種的濃度（或分壓）的乘積為一常數(shù),叫實驗平衡常數(shù)（或經(jīng)驗平衡常數(shù)）,以 表示，單位不能確定，它的大小表示化學(xué)反應(yīng)進行的程度。對于一般的可逆反應(yīng)：平衡時： 若為氣體： 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿有關(guān)平

38、衡常數(shù)的幾點說明：a、氣體反應(yīng): b、溶液反應(yīng)c、復(fù)相反應(yīng)（固體和純液體不寫入式中）d、平衡常數(shù)表達式和數(shù)值與反應(yīng)式的書寫有關(guān) （2）標準平衡常數(shù)（ ）平衡常數(shù)表達式中，有關(guān)組分的濃度(或分壓)用相對濃度(或相對分壓)來表示，即或，(其中，)，標準平衡常數(shù)是量綱為一的量，無單位“”它的大小反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)進行的程度。 （3）多重平衡規(guī)則一個給定化學(xué)反應(yīng)計量方程式的平衡常數(shù)，無論反應(yīng)分幾步完成， 其平衡常數(shù)表達式完全相同，也就是說當某總反應(yīng)為若干個分步反應(yīng)之和（或之差）時，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)為這若干個分步反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積（或商）。（4）化學(xué)反應(yīng)的程度在化工生產(chǎn)中常用轉(zhuǎn)化率來衡量化學(xué)反應(yīng)進行的程度

39、第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿3平衡常數(shù)與標準摩爾吉布斯函數(shù)變（1）平衡常數(shù)與標準摩爾吉布斯自由能在恒溫恒壓、不做非體積功條件下的化學(xué)反應(yīng)方向判據(jù)：上式把動力學(xué)與熱力學(xué)聯(lián)系起來，只要知道了某溫度下反應(yīng)的標準摩爾吉布斯自由能變，就可以求出反應(yīng)的標準平衡常數(shù)。 值愈小，則 值愈大，反應(yīng)進行的愈完全。（2）化學(xué)反應(yīng)等溫方程式 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第八講4影響化學(xué)平衡的因素平衡移動原理（1）濃度（或氣體分壓）對化學(xué)平衡的影響a、對于一已達化學(xué)平衡的反應(yīng)體系， ，增加反應(yīng)物濃度（或 分壓）或降低生成物濃度 （或分壓）則 ，反應(yīng)正向進行，直到 b、對于一已達化學(xué)平衡的反應(yīng)體系， ，降

40、低反應(yīng)物濃度（或分壓）或增加生成物濃度（或分壓）則 ，反應(yīng)逆向進行，直到（2）壓力（總壓）對化學(xué)平衡的影響如如果新的總壓 ，則注：壓力只對反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之和的反應(yīng)有影響，增加壓力，平衡向氣體分子數(shù)較少的方向移動；降低壓力，平衡向氣體分子數(shù)較多的方向移動，對的反應(yīng)沒有影響。例如：增加壓力，平衡向左移動，降低壓力，平衡向右移動。（3）溫度對化學(xué)平衡的影響濃度、壓力改變并不改變平衡常數(shù)，而溫度對平衡的影響是通過對平衡常數(shù)的改變而達到的。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿 設(shè)溫度時T1，平衡常數(shù)為 ;溫度T2 時平衡時常數(shù)為 ，當 ，吸熱反應(yīng)，升高溫度 增大，反應(yīng)正向進行；反之則反向

41、進行當 ，放熱反應(yīng)，升高溫度 減小，反應(yīng)反向進行，反之則正向進行總之：升高溫度，平衡向吸熱方向移動，降低溫度平衡向放熱方向移動例： 為一放熱反應(yīng)，為了提高生產(chǎn)效率， 可以采取哪些措施？不斷補充N2(g)和H2(g)，平衡向著正向移動；加壓，但壓強不能太高（設(shè)備的耐壓能力有限），平衡向著正向移動，提高轉(zhuǎn)化率；加熱，但溫度不能太高，加熱為了加快化學(xué)反應(yīng)速率，但同時升溫平衡反向移動，轉(zhuǎn)化率降低。（4）勒夏特列原理1907年，勒夏特列指出 任何一個處于化學(xué)平衡的系統(tǒng)，當某一確定系統(tǒng)平衡的因素（如濃度、壓力、溫度等）發(fā)生改變時，系統(tǒng)的平衡將發(fā)生移動。平衡移動的方向總是向著減弱外界因素的改變對系統(tǒng)影響的方

42、向。五、化學(xué)反應(yīng)速率1化學(xué)反應(yīng)速率的概念 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿定義：指化學(xué)反應(yīng)過程進行的快慢，即化學(xué)反應(yīng) 方程式中的物質(zhì)B 的量（通常用物質(zhì)的量的變化表示）隨時間的變化率。定義式：對任意化學(xué)反應(yīng) 據(jù)國家標準反應(yīng)速率定義 真實反應(yīng)速率 物理意義：表示反應(yīng)進度隨時間的變化率 瞬時速率 若體積不變 平均速率 注：a. 反應(yīng)速率的單位為b. 對于一個給定的化學(xué)反應(yīng)方程式，無論以哪物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率，其值均相同。 半衰期 表示反應(yīng)物消耗一半所需時間2反應(yīng)歷程與基元反應(yīng) （1）反應(yīng)歷程與基元反應(yīng)a. 反應(yīng)歷程：反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌锏木唧w途徑、步驟，是化學(xué)反應(yīng)過程中真實步驟的集合。b. 基元

43、反應(yīng)：反應(yīng)物分子(或離子、原子及自由基等)直接碰撞發(fā)生作用而生成產(chǎn)物的反應(yīng)注：研究證明只有少數(shù)化學(xué)反應(yīng)是由反應(yīng)物一步直接轉(zhuǎn)化為生成物的基元反應(yīng)。若反應(yīng)為一步完成，即由一個基元反應(yīng)組成，則稱為簡單反應(yīng)；若由兩個或兩個以上基元反應(yīng)構(gòu)成則稱為復(fù)雜反應(yīng)。c. 基元反應(yīng)根據(jù)參加反應(yīng)的分子個數(shù)分為：單分子、雙分子反應(yīng)以及三分子反應(yīng)（很少）。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿（2）基元反應(yīng)的速率方程式 質(zhì)量作用定律：在一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與各反應(yīng)物濃度冪 的乘積成正比，濃度的冪次為基元反應(yīng)方程式中相應(yīng)組分的化學(xué)計量數(shù)的負值 或表述為：在一定溫度下，基元反應(yīng)的反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以方程式中化學(xué)計量數(shù)的

44、絕對值為乘冪的乘積成正比。（3）反應(yīng)級數(shù) a為反應(yīng)物A的反應(yīng)級數(shù)，b為反應(yīng)物B的反應(yīng)級數(shù) 反應(yīng)的總級數(shù)1稱為一級反應(yīng) 2成為二級反應(yīng) .依此類推a、對于基元反應(yīng)，其速率方程式是根據(jù)質(zhì)量作用定律寫出，因此其反應(yīng)級數(shù)與其化學(xué)方程式的系數(shù)一致。b、對于非基元反應(yīng)，其速率方程式不可由質(zhì)量作用定律得出，而是由實驗測得，因此其反應(yīng)級數(shù) 不一定與化學(xué)方程式系數(shù)一致。其值可以是整數(shù)、分數(shù)或零。（4）反應(yīng)速率常數(shù)反應(yīng)數(shù)率方程式中比例系數(shù)稱為反應(yīng)速率常數(shù) 不同的反應(yīng)有不同的k值。b. 溫度一定，k值一定，溫度改變，k值也隨之改變。c.的數(shù)值與反應(yīng)物濃度無關(guān)，等于方程式中有關(guān)濃度項均為單位濃度時的反應(yīng)速率。d.速率

45、常數(shù)k的單位隨反應(yīng)級數(shù)的變化而變化，可根據(jù)其單位來判斷反應(yīng)級數(shù)。e在同一溫度、同一濃度下，不同化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)k 可以反映出反應(yīng)進行的相對快慢. 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第九講3反應(yīng)速率理論（1） 碰撞理論a. 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的首要條件碰撞b. 但并非所有的碰撞均能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，否則反應(yīng)將會瞬間完成。能夠?qū)е禄瘜W(xué)反應(yīng)的碰撞，碰撞理論稱為有效碰撞，反之為無效碰撞，單位時間內(nèi)有效碰撞的頻率越高，反應(yīng)速率越大。能夠發(fā)生有效碰撞的兩個條件：能量因素 活化分子：那些具有足夠高的能量、能夠發(fā)生有效碰撞的分子活化能: 要使普通分子成為活化分子所需的最小能量，用表示。即要使1具有平均能量的分子轉(zhuǎn)化

46、成活化分子所需吸收的最低能量。氣體分子的能量分布曲線.方位因素 （2）過渡狀態(tài)理論 20世紀30年代埃林等人提出，理論要點：a由反應(yīng)物分子變?yōu)楫a(chǎn)物分子的化學(xué)反應(yīng) 并不完全是簡單的幾何碰撞，而是舊鍵的破壞與新鍵的生成的連續(xù)過程。b 當具有足夠能量的分子以適當?shù)目臻g取向靠近時，要進行化學(xué)鍵的重排，能量重新分配，形成一個過渡狀態(tài)的活化配合物。4影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素（1）濃度對反應(yīng)速率的影響 一般而言反應(yīng)速率隨反應(yīng)物的濃度增大而增大。（2）溫度對反應(yīng)速率的影響 一般而言溫度升高反應(yīng)速率加快 升高溫度，分子的運動速度加快，單位時間 內(nèi)的碰撞頻率增加； 系統(tǒng)的平均能量增加，分子的能量分布曲線明顯右移,

47、增加了活化分子百分數(shù)。溫度每升高10K，反應(yīng)速率一般增加24倍 3） 催化劑對反應(yīng)速率的影響 催化劑：是一種只要少量存在就能顯著改變反應(yīng)速率，但不改變化 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿學(xué)反應(yīng)的平衡位置,而且在反應(yīng)過程中其自身的質(zhì)量、組成和化學(xué)性質(zhì)基本不變的物質(zhì)。催化劑有如下特點：a.與反應(yīng)物生成活化絡(luò)合物中間體，改變反應(yīng)歷程，降低活化能，加快反應(yīng)速率。b.只縮短反應(yīng)到達平衡的時間，不改變平衡位置，同時加快正逆向反應(yīng)速率。c. 反應(yīng)前后催化劑的化學(xué)性質(zhì)不變。d.催化劑有選擇性。習(xí)題講解 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿第十講第三章 定量分析基礎(chǔ)教學(xué)要求：1了解分析化學(xué)的任務(wù)和作用；了解

48、定量分析方法的分類和定量分析的過程；了解定量分析中誤差產(chǎn)生的原因、表示方法以及提高準確度的方法；了解滴定分析法的基本知識.2掌握分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法；3理解有效數(shù)字的意義，并掌握其運算規(guī)則。 教學(xué)重點： 分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法學(xué)習(xí)難點：無一、分析化學(xué)的任務(wù)和作用化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其相互變化的一門基礎(chǔ)學(xué)科。分析化學(xué)是人們獲得物質(zhì)化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和信息的科學(xué)。1.分析化學(xué)的任務(wù)確定組成物質(zhì)的元素和(或)基團(定性分析)確定每種成分的數(shù)量或物質(zhì)的純度(定量分析)確定物質(zhì)中原子間彼此連接及其空間排列(結(jié)構(gòu)和立體分析)2.分析化學(xué)的研究對象從單質(zhì)到復(fù)雜的混合物及大分子化合物；從低分子量的

49、普通無機物到高分子量的有機化合物；從簡單無機物到有機生物分子,乃至、多肽、蛋白質(zhì)等從氣態(tài)、液態(tài)到固態(tài)；3.分析化學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)：原料的選擇、中間產(chǎn)品及成品檢驗，新產(chǎn)品開發(fā)，生產(chǎn)過程中三廢(廢水、廢氣、廢渣)的處理和綜合利用等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：土壤成分、肥料、農(nóng)藥的分析至農(nóng)作物生長過程的研究國防和公安：武器裝備的生產(chǎn)和研制，甚至刑事案件的偵破等科學(xué)技術(shù)：其他學(xué)科離不開化學(xué)，生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)、地質(zhì)學(xué)等的發(fā)展都與化學(xué)有密切關(guān)系. 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿4.分析化學(xué)的發(fā)展趨勢（1）儀器化、自動化，可獲得高靈敏度、高選擇性的分析方法和結(jié)果。（2）各種方法聯(lián)用，可在短

50、時間內(nèi)獲得最大量的信息。（3）改善預(yù)處理方法，更簡單、更方便。二、定量分析方法的分類1. 按目的分：結(jié)構(gòu)分析確定分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)成分分析定性分析（確定物質(zhì)的元素、原子團、官能團）和定量分析（確定組分的含量）2. 按對象分：無機分析確定元素種類、含量和存在形式有機分析確定組成元素、官能團種類、基本結(jié)構(gòu)等3. 按樣品量分：常量 半微量 微量 痕量4 按方法分最實用的分類化學(xué)分析方法以化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的方法，屬常量分析，準確度高(0.1%) 重量分析法測物質(zhì)的絕對值 容量分析法測物質(zhì)的相對量，以滴定分析法為主要手段儀器分析方法以被測物質(zhì)的物理及物理化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)的分析方法，多屬微量分析，快速靈敏，較

51、大，但絕對誤差不大。光學(xué)分析方法：光學(xué)分析法是根據(jù)物質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)(吸收、輻射等)所建立的電化學(xué)分析法：是根據(jù)物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)所建立的分析方法。色譜分析法：根據(jù)物質(zhì)在兩相(固定相和流動相)中吸附能力、分配系數(shù)或其他親和作用的差異而建立的一種分離、測定方法。三、定量分析的一般過程1 定量分析的一般過程（1）取樣：所取樣品必須要有代表性 （2）試樣預(yù)處理轉(zhuǎn)變成適合測定的形式分解：分為干法和濕法分解；必須分解完全 分離及干擾消除：對復(fù)雜樣品的必要過程 (3)測定：根據(jù)樣品選擇合適方法；必須準確可靠 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿(4)計算：根據(jù)測定的有關(guān)數(shù)據(jù)計算出待測組分的含量，必須準確無誤(5

52、) 出具報告：根據(jù)要求以合適形式報出2.分析結(jié)果的表示方法(1)化學(xué)形式 視樣品不同而不同。(2)含量 不同性質(zhì)的樣品有不同的表示方法固體樣品 (通常以質(zhì)量分數(shù)表示)含量低時可用其他單位 (、) 液體樣品 通常以物質(zhì)的量濃度表示( 1)：微量組分1、1、1、1、1 (對應(yīng)于 )氣體樣品隨著對環(huán)保工作的重視，氣體分析的比例加大，現(xiàn)多用 3 , 3等表示.四、定量分析中的誤差1準確度和精密度真實值()某一物理量本身具有的客觀存在的真實數(shù)值。(除理論真值、計量學(xué)約定真值和相對真值外通常未知)。平均值n 次測量數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。絕對誤差 測量值與真實值之差相對誤差 誤差在真實值中所占的比例準確度在一定

53、測量精度的條件下分析結(jié)果與真值的接近程度， 常以絕對誤差(E)和相對誤差()來表示。精密度多次重復(fù)測定某一量時所得測量值的離散程度，常以偏差和相對偏差來表示。也稱為再現(xiàn)性或重復(fù)性(注意其區(qū)別)再現(xiàn)性指不同分析工作者在不同條件下所得數(shù)據(jù)的精密度。重復(fù)性指同一分析工作者在同樣條件下所得數(shù)據(jù)的精密度。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿注 ： 準確度與精密度的關(guān)系，精密度高不一定準確度好(可能有系統(tǒng)誤差), 而欲得高準確度，必須有高精密度。因為系統(tǒng)誤差只影響準確度而不影響精密度(單向恒定).2定量分析誤差產(chǎn)生的原因（1）系統(tǒng)誤差 由某種固定因素引起的誤差，是在測量過程中重復(fù)出現(xiàn)、正負及大小可測，并

54、具有單向性的誤差?？赏ㄟ^其他方法驗證而加以校正。系統(tǒng)誤差可分為：方法誤差：由所選擇的方法本身決定，無法避免操作誤差：操作者本人所引起，可消除或減少儀器及試劑誤差：由儀器性能或試劑性質(zhì)決定個人誤差： 由分析人員的主觀原因造成（2）隨機誤差由測量過程中一系列有關(guān)因素的微小的隨機波動而引起的誤差，具有統(tǒng)計規(guī)律性，可用統(tǒng)計的方法進行處理。多次測量時正負誤差可能相互抵消。無法嚴格控制，僅可盡量減少。隨機誤差的的正態(tài)分布因測量過程中存在隨機誤差，使測量數(shù)據(jù)具有分散的特性，但仍具有一定的規(guī)律性：具有一定的集中趨勢。分散測量時誤差的不可避免， 集中大誤差少而小誤差多 標準正態(tài)分布曲線是以總體平均值為原點，標準

55、偏差為橫座標單位的曲線。（3）過失誤差指明顯與事實不符的誤差，即異常值，亦稱“過失誤差”。如看錯砝碼、讀錯數(shù)據(jù)等。3誤差的減免分析結(jié)果的允許誤差應(yīng)視組分含量、分析對象等而改變對準確度的要求。 在常規(guī)分析中，應(yīng)控制在0.10.3%。（1）減免誤差的途徑選擇合適的分析方法： 容量分析的準確度高，儀器分析靈敏度高。減少測量誤差： 減少每個測量環(huán)節(jié)的誤差，天平稱量應(yīng)取樣0.2 克以上， 滴定劑體積應(yīng)大于20毫升。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿增加平行測定次數(shù)，減小偶然誤差，分析化學(xué)通常要求在3-5次（2）消除系統(tǒng)誤差的方法對照試驗以標準樣品代替試樣進行的測定，以校正測定過程中的系統(tǒng)誤差。方法有

56、標準樣品比對法或加入回收法(用標準樣品、管理樣、人工合成樣等)，選擇標準方法(主要是國家標準等)相互校驗(內(nèi)檢、外檢等)。空白試驗不加試樣但完全照測定方法進行操作的試驗，消除由干擾雜質(zhì)或溶劑對器皿腐蝕等所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。所得結(jié)果為空白值，需扣除。若空白值過大，則需提純試劑或換容器。儀器校準消除因儀器不準引起的系統(tǒng)誤差，主要校準砝碼、容量瓶、移液管，以及容量瓶與移液管的配套校準。分析結(jié)果校正主要校正在分析過程中產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。如：重量法測水泥熟料中2 含量，可用分光光度法測定濾液中的硅，將結(jié)果加到重量法數(shù)據(jù)中，可消除由于沉淀的溶解損失而造成的系統(tǒng)誤差。五、 分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理1平均偏差和標準偏差

57、偏差 標準偏差的表示標準偏差(均方根偏差)，視測定次數(shù)n有不同表述：n N (至少20)，用表示： 式中 為總體平均值，在無系統(tǒng)誤差時為真實值。 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿NQ表，則該值需舍去，否則必須保留。4分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理與報告實際工作中分析結(jié)果的數(shù)據(jù)處理非常重要。實驗或科研中，必須對試樣進行多次平行測定(n3)，然后統(tǒng)計處理并寫出分析報告。數(shù)據(jù)處理按以下幾個步驟用統(tǒng)計方法進行：（1）對于偏差較大的可疑數(shù)據(jù)按Q檢驗法進行檢驗，決定其取舍；（2）計算出數(shù)據(jù)的平均值、各數(shù)據(jù)對平均值的偏差、平均偏差與標準偏差等；（3）按要求的置信度求出平均值的置信區(qū)間。六、有效數(shù)字及其計算規(guī)則1有效

58、數(shù)字有效數(shù)字實際能測量到的數(shù)字，只保留一位可疑值。有效數(shù)字中“0”的作用 數(shù)據(jù)中的“0” 如果作為普通數(shù)字使用，它就是有效數(shù)字；作為定位用， 則不是。2有效數(shù)字的運算規(guī)則（1）數(shù)字修約確定有效位數(shù)后對多余位數(shù)的舍棄過程，其規(guī)則為修約規(guī)則。具體為： 四舍六入五留雙，即當尾數(shù)4時舍棄；尾數(shù)6時則進入；尾數(shù)=5時，按5前面為偶數(shù)者舍棄；為奇數(shù)者進位，尾數(shù)不止5時一律進位。（2）運算規(guī)則加減法有效位數(shù)以絕對誤差最大的數(shù)為準，即小數(shù)點后位數(shù)最少的數(shù)字為依據(jù)。例: 50.1+1.45+0.5812=? 50.1+1.45+0.5812=50.1+1.4+0.6=52.1乘除法有效位數(shù)以相對誤差最大的數(shù)為準

59、，即有效位數(shù)最少的數(shù)字為依據(jù)。例：2.18790.15460.06=? 第 頁長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院教案/講稿各數(shù)的相對誤差分別為: 1/21879 100% = 0.005% 1/154 100% = 0.6% 1/6006 100% = 0.02%上述數(shù)據(jù)中，有效位數(shù)最少的0.154，其相對誤差最大，因此，計算結(jié)果也只能取三位有效數(shù)字。2.18790.15460.06=2.190.15460.1=20.3 七、滴定分析法概述滴定分析法將一種已知準確濃度的試劑溶液(標準溶液)滴加到被測物質(zhì)的溶液中(或反向滴加)，根據(jù)所消耗的試劑量按化學(xué)計量關(guān)系來確定被測物質(zhì)的量。注：用標準溶液來滴定； 有一定

60、的準確性 (精確計量)；有合適的指示劑 (確定化學(xué)計量點或終點)1滴定分析的類型酸堿滴定法以酸堿反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定方法 (以所用酸堿強弱分類)配位滴定法以絡(luò)合反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定方法(以胺羧絡(luò)合劑為主)沉淀滴定法 以沉淀反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定方法(以所用指示劑分類)法 以K24為指示劑法以鐵銨礬為指示劑法 以吸附指示劑指示終點氧化還原滴定法以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定方法 4法自身指示劑K22O7法二苯胺磺酸鈉為指示劑碘量法分間接碘量法和直接碘量法 溴量法 、 鈰量法 等2滴定分析對化學(xué)反應(yīng)的要求和滴定方式（1）對化學(xué)反應(yīng)的要求： 反應(yīng)能按化學(xué)反應(yīng)式定量完成 (沒有副反應(yīng)、反應(yīng)完全程度達99.9%以上)。反