【文章內(nèi)容簡介】 ? （ ) ? 使用 △ rH?m的計算公式時要注意六點 : ? ① △ rH?m是系統(tǒng)終態(tài)的數(shù)值和減去系統(tǒng)使態(tài)的數(shù)值之和。 ? ② 注意各物質的聚集態(tài) ? ③ 注意化學計量系數(shù)（ △ rH?m的數(shù)值與反應方程式的寫法有關） ? ④ 注意數(shù)值的正負號 ? ⑤ 溫度近似取作 ? ⑥ 溶液中的水合離子計算方法相同 ? 能 源 ? 能源的種類 ? （ 1）能源：指能夠提供能量的自然資源，是人類社會賴以生存和發(fā)展的物質基礎。 ? （ 2）能源的分類（見書 P32表 ）： ? 第一類能源：來自地球以外的天體； ? 第二類能源：地球內(nèi)部蘊藏的能量； ? 第三類能源：來自地球與其它天體的作用。 ? （ 3）也可分為：一次能源（來自自然界未經(jīng)加工的能源） ? 二次能源（一次能源經(jīng)加工、轉換所得的能源） ? （ 4）使用最多的三種能量形式：熱能、電能、機械能 能源的分類 類 別 常 規(guī) 能 源 新 能 源 一次能源 非再生能源 化石能源：煤炭、石油、天然氣、油頁巖 核燃料：鈾、釷、钚、氘等 再生能源 水力能 生物質能 原子能、風能、海洋溫差能、海流能、潮汐能、地熱能 二次能源 電力、汽油、柴油、重油、焦炭、煤氣、水蒸氣、氫能、醇類燃料、沼氣 ? 煤 ? （ 1）煤：是組成和結構很復雜的有機物與無機物組成的混合物。它包括天然煤（泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤等）和人工產(chǎn)品（木炭、焦炭、煤球等）。 ? （ 2）煤的形成過程：見書 P33 ? （ 3）煤的化學結構：見書 P34圖 ? （ 4）煤的開采：困難、危險 ? （ 5）煤的利用：正在開發(fā) ? （ 6）煤的污染：嚴重 ? 1. 煤的氣化 ? （ 1）煤的氣化方法很多：一般是煤與氣化劑作用，生成氣態(tài)燃料。 ? （ 2）水煤氣（ H2+CO）的制備方法：見書 P33 ? 缺點： CO為劇毒 ? 2. 煤的液化 ? （ 1）煤的液化：煤的固體高分子化合物與其它物質（如氫和適當溶劑）在高溫高壓下，經(jīng)裂解生成低分子有機物而得到液體燃料的過程。 ? （ 2）優(yōu)點：與煤的氣化相比，液化過程的能量轉換效率高，反應溫度低，成本低，貯存和運輸都比氣體方便等。 ? 石油和天然氣 ? （ 1）石油：是多種碳氫化合物的液體混合物，其中含有鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴、少量含氧和含硫有機物。 ? （ 2）石油分類： ① 石蠟基（分餾后殘留石蠟）； ② 瀝青基（分餾后殘留瀝青）； ③ 混合基（分餾后殘留石蠟瀝青混合物）。 ? （ 3）辛烷值：見 P35 ? （ 4）天然氣：是一種單獨存在于自然界或與汽油一起獲得的低級烷烴的混合物。主要成分為：甲烷，還有少量乙烷、丙烷、正丁烷和異丁烷等。 ? 氫 能（ 二次能源 ） ? 氫的優(yōu)點：熱值高、干凈、無毒、無污染、資源豐富、應用范圍廣等。 ? 氫利用的關鍵： ① 廉價的制氫技術； ? ② 安全、方便的貯存和運輸方法。 ? ? （ 1）制取氫氣的方法很多，如熱分解水和電解水等，需要 4500K的高溫和大量的電能，很難實現(xiàn)。 ? （ 2）現(xiàn)在正探索用原子核能和太陽能直接分解水的方法： ? ①熱化學分解法：利用核能或太陽能使某些化學物質在一定的溫度（ ﹤ 900℃ ）下與水經(jīng)多步反應制得氫氣。 ? ②光分解法：在催化劑作用下，吸收光輻射使水分解成氫和氧。 ? ? 氫氣密度小，不利用貯存。所以，氫氣的貯存和運輸是一個重大的研究課題，而使氫氣形成固態(tài)金屬型氫化物的貯運方法是很有發(fā)展前景的方法。 熱值高，其數(shù)值為 142. 9 MJkg–1； 燃燒反應速率快，功率高； 原料是水，取之不盡； 產(chǎn)物是水，對環(huán)境無任何影響。 氫氣的制備和儲運，使用安全性等。 氫能 優(yōu)點 用氫作能源目前還存在一些問題 太陽能光解 電解 作為氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品，是目前工業(yè)氫氣的制備方法。 從經(jīng)濟上考慮是不可行的。 利用太陽光的能量電解水得到氫氣，正在研究中。 氫氣的制取 (經(jīng)濟問題 ) 電解 2 NaCl + 2 H2O Cl2 + H2 + 2 NaOH 氫氣的貯存和運輸 (高效安全問題 ) L a N i 5 + 3 H 2 L a N i 5 H 6(200~300) kPa 微熱 ? 太陽能 ? 太陽每年能產(chǎn)生 1024J的巨大能量，能利用其萬分之一即可滿足全世界對能源的需求。 ? 直接利用太陽能有三種方式： ? ①光 熱轉換：使太陽光聚集并轉化為熱能用以加熱物體； ? ②光 電轉換：將太陽輻射轉換為電能的方法； ? ③光 化學轉換：以綠色 植物光合作用的形式，將 CO2和 H2O轉化為糖類，從而將太陽能轉化為化學能貯存起來。 太陽能 太陽能電池 可將光能直接轉變?yōu)殡娔? ? 練習題 （ P3739） ? 1. ? 2. ? 3. ? 4. ? √5. ? 6. ? √7. ? √8. ? 9. 第三章 化學反應基本原理 ? 內(nèi)容提要： ? 本章將討論化學反應的一些基本規(guī)律，主要包括化學反應方向及化學反應程度（化學平衡）以及化學反應速率。 ? 學習要求： ? ；了解混亂度與熵的概念。 ? （ △ rGm? ）的計算，能應用△ rGm或△ rGm?判斷進行的方向。 ? 、特點，掌握標準平衡常數(shù)（ K? ）的寫法及其與△ rGm?的關系，并能進行有關計算；理解影響平衡移動的因素，能判斷平衡移動的方向。 ? 、基元反應和反應級數(shù)的概念；能運用速率方程和阿倫尼烏斯公式進行有關計算；能解釋濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響。 ? 化學反應的方向 ? 熵和熵變 ? ? （ 1）自發(fā)過程：無需外界干涉即可自動發(fā)生的過程。自然界中一切變化的過程都有一定的方向性，自發(fā)過程具有單方向性。 ? 例子：墨水滴入水中；房中開蓋的氨水瓶等。 ? （ 2）自發(fā)過程有不同的表現(xiàn)形式，但有共同的特征： ? ① 自發(fā)過程有確定的方向性； ? ② 自發(fā)過程的進行有一定的限度； ? ③ 自發(fā)過程的方向和限度可以用一定的物理量來判斷。 ? （ 3）自發(fā)反應：不需要外加能量就能自動進行的反應。 ? ? （ 1）過程自發(fā)進行的方向：是混亂度 （無序度） 增大的方向（ 即熵增加的方向） 。體系由有序運動自發(fā)地向無序方向運動，這是自然界物質運動的基本規(guī)律。 ? （ 2）物質內(nèi)部微觀粒子的混亂度（或無序度）可以用熵來表達，用符號“ S” 表示熵。 S是混亂度的量度，混亂度越大， S越大，反之亦然。 ? （ 3）熵是系統(tǒng)的一個狀態(tài)函數(shù)，系統(tǒng)的狀態(tài)一定，混亂度就一定，熵值也一定。統(tǒng)計熱力學中將熵定義為： ? S = k ln? （波爾茲曼公式） ? k為波爾茲曼常數(shù) ( 1023J． K1)， ?為熱力學概率， ? （ 4）熵的物理意義：熵（ S）是熱力學概率 ?的函數(shù)，熱力學概率就是系統(tǒng)內(nèi)部微觀粒子混亂度的一種量度。 ? Sm?和標準摩爾熵變△ Sm? ? 熱力學第三定律：在絕對零度時，任何純凈的完整晶態(tài)物質的熵等于零。 ? 定義：單位物質的量的純物質在標準條件下的規(guī)定熵叫做該物質的標準摩爾熵，記為 Sm? ? 規(guī)定： ? △ fH?m(穩(wěn)定單質 , ）＝ 0 ? △ fH?m (H+ ， aq， )=0 ? △ fG?m(穩(wěn)定單質 , ）＝ 0 ? △ fG?m (H+ ， aq， )=0 ? S?m(穩(wěn)定單質 , ） ≠ 0 ? S?m (H+ ， aq， )=0 ? 熵值大小比較： ? ① Sm?(g) Sm?(l) Sm?(s) ? ② Sm?(T高 ) Sm?(T低 ) ? ③ Sm? （結構復雜） Sm? (結構簡單） ? Sm? （分子量大） Sm?(分子量小） ? △ r Sm ?的計算公式： ? △ r Sm ? （ ）＝ ∑ {Sm ? （ ） ?生成物 ? － ∑ {Sm ?（ ） ?反應物 ? ? （ ） ? 計算 △ r Sm ?時的注意事項： ? ① 與 △ rH?m相似， △ r Sm ?的數(shù)值與方程式的寫法有關； ? ② 注意單位要一致： △ fH?m的單位是 kJ/ ，而 Sm ?的單位是J/ ? ③ 當溫度升高沒有引起聚集態(tài)變化時，在近似計算時可忽略溫度的影響，即用 ? △ r Sm ? （ ）代替其它溫度時的 △ r Sm ? （ T） ? 對于平衡相變的可逆過程（汽化、熔化、晶型轉變等），系統(tǒng)的熵變值 △ S與相變熱 Qr的關系為： ? △ S = Qr/T ? 吉布斯函數(shù)和反應的吉布斯函數(shù)變 ? ? （ 1）影響物理、化學過程的因素有：能量因素、混亂度因素。 ? （ 2）任何自發(fā)過程都傾向于或是系統(tǒng)能量降低、或是混亂度增大、或是這兩種因素的綜合作用。 ? （ 3）冰 水轉變的三種情況：見書 P46 ? （ 4）具體說來，影響過程自發(fā)進行方向的因素有：過程的熱效應△ H、系統(tǒng)的熵變△ S、溫度 T。 ? （ 5）系統(tǒng)的吉布斯函數(shù) G的定義： G = H – TS ? 則自發(fā)過程的條件： △ G（ T） = △ H（ T） T△ S（ T） ? Gibbs函數(shù)與自發(fā)過程 ? 在等溫、等壓只做體積功的條件下，凡是系統(tǒng)Gibbs函數(shù)減少的過程都能自發(fā)進行（熱力學第二定律的一種表達式）。 ? Gibbs判據(jù)： ? △ rGm? 0 反應正向自發(fā)進行 ? △ rGm? = 0 反應處于平衡狀態(tài) ? △ rGm? 0 反應正向非自發(fā)進行 ? H、 T、 S、 G是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)， △ G的特征為： ? （ 1） △ G的值與系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)有關，與過程經(jīng)歷的途徑無關； ? （ 2）正逆過程△ G的數(shù)值相等、符號相反，即△ G正 = △ G逆； ? （ 3） △ G具有加和性。 ? △ G的物理意義： ? （ 1） △ G是自發(fā)過程的推動力； ? （ 2） △ G是可以利用的能量， △ G等于系統(tǒng)在過程中可做的最大有用功， △ G = Wmax ? △ fGm?和標準摩爾吉布斯函數(shù)變△ rGm? ? ? 化學反應的標準摩爾 Gibbs函數(shù)變 △ rGm? ? 定義 ：在標準態(tài)下，由穩(wěn)定單質生成 1mol該物質的反應的標準摩爾 Gibbs函數(shù)變稱為 該物質標準摩爾生成 Gibbs函數(shù) 。記為 △ fGm?()。 ? 規(guī)定 ： △ fG?m(穩(wěn)定單質）＝ 0 ? △ fG?m (H+ ， aq， )=0 ? 計算公式： ? △ rGm? （ ）＝ ∑ {△ fGm? （ ） ?生成物 ? － ∑ {△ fGm?（ ） ?反應物 ? （ ) ? 綜上所述，特殊規(guī)定如下： ? △ fH?m(穩(wěn)定單質 , ）＝ 0 ? △ fH?m (H+ ， aq， )=0 ? △ fG?m(穩(wěn)定單質 , ）＝ 0 ? △ fG?m (H+ ， aq， )=0 ? S?m(穩(wěn)定單質 , ） ≠ 0 ? S?m (H+ ， aq，