【正文】 現(xiàn)將 g PCl5置于 L容器中，在 250℃時(shí)全部氣化后，測(cè)定其總壓為 kPa。 9． 在 27℃，將電解水所得的氫、氧混合氣體干燥后貯于 L容器中，混合氣體總質(zhì)量為 g，求氫氣、氧氣的分壓。 22℃， 下 ， 體積為 。計(jì)算： (1)這兩種氣體的初始?jí)毫κ嵌嗌?？ (2)混合后兩種氣體的分壓是多少 ？(3)如果保持氣體體積不變 （ 10L） ，將溫度升至 210℃， 此容器內(nèi)氣體的總壓是多少 ？ 5． 潛水員的肺中可容納 L空氣，在某深海中的壓力為 980 kPa。mol–1 習(xí) 題 1． 1克氫氣， 1克氦氣， 1克氮?dú)夂?1克二氧化碳?xì)怏w。mol–1= gmol–1； 6CO2(g) + 6H2O(l) C6H12O6(s) + 6O2(g) [ △ f H m ( C 6 H 1 2 O 6 , s ) + ] △ r H m = 6 △ f H m ( O 2 , g ) － [ 6 △ f H m ( C O 2 , g ) + ( H 2 O , l ) ] 6 △ f H m△ f H m ( C 6 H 1 2 O 6 , s ) = △ r H m － 6 △ f H m ( O 2 , g ) + [ 6 △ f H m ( C O 2 , g ) + ( H 2 O , l ) ] 6 △ f H m = [2802 – 0 + 6(–) + 6(–286) ] kJmol–1。 需要注意的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)沒(méi)有具體的溫度規(guī)定。在通常的化學(xué)計(jì)算中，作近似處理，用物質(zhì)的量濃度 (c)代替質(zhì)量摩爾濃度 b，這樣溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)近似地看成是溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為 l mol?L–1，符號(hào)為 c? ， c? ＝ l mol?L–1。 ⑵液體和固體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指處于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)壓力下純物質(zhì) 的物理狀態(tài)。為了研究的方便，熱力學(xué)對(duì)物質(zhì)和系統(tǒng)規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的定義，應(yīng)用赫斯定律可以導(dǎo)出：化學(xué)反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓 變等于生成物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的總和減去反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的總和。mol–1 表 1–2 列出了一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的定義，最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 為零，即△f H m (石墨 ) = 0。 在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下， 由 元素的 穩(wěn)定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的某 化合物的 焓變 ，稱(chēng)為 該 化合物 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 ，簡(jiǎn)稱(chēng)生成焓（生成熱）， 用符號(hào) △f H m 表示，上標(biāo) “? ”表示標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，下標(biāo)“f”（ formation的詞頭 ） 表示生成反應(yīng)。 4． 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變 （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)摩爾 生成焓 用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，需要知道許多相關(guān)反應(yīng)的反應(yīng)熱，有時(shí)將一個(gè)復(fù)雜反應(yīng)分解成幾個(gè)已知反應(yīng)熱的反應(yīng)并不是很容易的。應(yīng)用這個(gè)定律可以計(jì)算反應(yīng)的反應(yīng)熱，尤其是一些不能或難以用實(shí)驗(yàn)方法直接測(cè)定的反應(yīng)熱。換言之， 化學(xué)反應(yīng)的 熱效應(yīng) 只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化過(guò)程的具體途徑無(wú)關(guān)。 △ r H m ( 2 9 8 . 1 5 K ) = 4 8 3 . 6 k J m o l 1． （ 4）正、逆反應(yīng)的 熱效應(yīng) 絕對(duì)值相同，符號(hào)相反。 （ 3） 反應(yīng)的焓變（△ H）值與反應(yīng)式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)。 （ 2）必須標(biāo)出物質(zhì)的聚集狀態(tài)。 △ r H m ( 2 9 8 . 1 5 K ) = 2 4 1 . 8 k J m o l 1． 上式表明，溫度為 ，各氣體壓力均為標(biāo)準(zhǔn)壓力 p? （ 101． 325kPa）時(shí)，在恒壓條件下，消耗 1 mol H2(g)和 21 mol O2(g)，生成 1 mol H2O(g)時(shí) 所放出的熱量為 kJ。在恒壓及反應(yīng)始、終態(tài)溫度相等的條件下，反應(yīng)熱恰好為生成物與反應(yīng)物焓 的 差 值 ： QP = H 生成物 – H 反應(yīng)物 = △ H (1–11) 式 (1–11)表示恒壓條件下的反應(yīng)熱等于系統(tǒng)的焓變。對(duì)有氣體參加或產(chǎn)生的反應(yīng)，可能會(huì)引起體積變化 （ 由 V1 變到 V2）， 則系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所做的體積功為： W = – p（ V2 –V1） 對(duì)于封閉系統(tǒng)，系統(tǒng)只作體積功的恒壓過(guò)程，由熱力學(xué)第一定律可得出： △ U = QP + W = QP + p(V2 –V1) QP =（ U2 + pV2） – （ U1 + pV1） 令 H = U + pV， H 稱(chēng)為 焓 。 （二） 反應(yīng)熱 效應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)與環(huán)境進(jìn)行能量交換的主要形式是熱。通常以 Q表示熱量 ， 以 W表示功，它們的單位均以焦耳 （ J） 或千焦耳 （ kJ） 來(lái)表示 。這種能量交換通常有熱和功兩種形式。 由于系統(tǒng)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)及相互作用 的 復(fù)雜 性 ，因而熱力學(xué)能的絕對(duì)值難以確定。例如，把 20℃的水升溫至 35℃ ，可以通過(guò)如下的途徑達(dá)到：直接升溫至 35℃；先冷卻至 0℃然后升溫至 35℃等等，但其狀態(tài)函數(shù)（溫度 T）的改變量卻相同，即△ T＝ T(終態(tài) )– T（ 始態(tài) ） =15℃。因?yàn)椋瑺顟B(tài)函數(shù)的特性是熱力學(xué)研究問(wèn)題的重要基礎(chǔ)，也是進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算的依據(jù)。例如，對(duì)于理想氣體來(lái)說(shuō)，如果知道了它的壓力、體積、溫度和物質(zhì)的量，這四個(gè)狀態(tài)函數(shù)中的任意三個(gè)，就能用理想氣體狀態(tài)方程式確定第四個(gè)狀態(tài)函數(shù)。 2． 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù) 任何系統(tǒng)都可以用一系列宏觀可測(cè)的物理量 （ 系統(tǒng)的性質(zhì) ）， 如物質(zhì)的種類(lèi)、質(zhì)量、體積、壓力、溫度等來(lái)描述系統(tǒng) 所處 的狀態(tài) ，即 系統(tǒng)的狀態(tài)就是這些性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。例如：一杯水，如果只研究杯中的水，水就是系統(tǒng)，而杯和杯以外的物質(zhì)和空間則為環(huán)境。 化學(xué)反應(yīng)的能量變化有多種表現(xiàn)形式，如熱、電、光、聲等，反應(yīng)熱是最常見(jiàn)的能量變化形式。質(zhì)量守恒定律應(yīng)用于化學(xué)反應(yīng)，具體表現(xiàn)為化學(xué)反應(yīng)方程式。本節(jié)討論化學(xué)反應(yīng)所遵循的兩個(gè)基本定律，即質(zhì)量守恒定律和能量守恒定律，這對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐都有重要的指導(dǎo)意義。滌綸熔體若迅速冷卻，可得無(wú)定形體；若慢慢冷卻，則可得晶體。非晶體內(nèi)部微粒的排列是無(wú)次序的、不規(guī)律的。晶體的這種性質(zhì)稱(chēng)為各向異性。非 晶體則不同，加熱時(shí)先軟化 （塑化） 成粘度很大的物質(zhì)，隨著溫度的升高粘度不斷變小，最后成為流動(dòng)性的熔體，從開(kāi)始軟化到完全熔化的過(guò)程中，溫度是不斷上升的，沒(méi)有固定的熔 點(diǎn)，只能說(shuō)有一段軟化的溫度范圍 ， 例如松香在 50～ 70℃ 之間軟化， 70℃ 以上才基本成為熔體。 可見(jiàn)，幾何外形并不是晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別。 不過(guò)，有一些物質(zhì)在形成晶體時(shí)，由于受到外界條件的影響，并不具備完整的外形，卻具有晶體的性質(zhì)。 固體可分成晶體和非晶體兩大類(lèi)，多數(shù)固體都是晶體。凝固是一種 放熱過(guò)程，熔化則是吸熱過(guò)程。實(shí)驗(yàn)中給液體加熱時(shí)，常常要加入沸石和攪拌，這些都是減少過(guò)熱現(xiàn)象的有效措施。在化學(xué)上利用這一性質(zhì)，對(duì)于在正常沸點(diǎn)下易分解 、氧化或正常沸點(diǎn)很高的物質(zhì) ，在減壓下對(duì)其進(jìn)行蒸餾操作，以達(dá)到分離或提純的目的 。如，水在 下的沸點(diǎn)為 100℃ ()。 此時(shí)，氣泡內(nèi)部的壓力至少應(yīng)等于液面上的壓力，即外界壓力（對(duì)敞口容器即大氣壓力），而氣泡內(nèi)部的壓力為蒸汽壓。 蒸氣壓與溫度的關(guān)系可以用作圖的方法表示出來(lái)。蒸氣壓的大小取決于液體的本性而與液體的量無(wú)關(guān)。初始時(shí)，由于沒(méi)有氣態(tài)分子，凝聚速度為零，隨著氣態(tài)分子逐漸增多，凝聚速度逐漸增大，直到凝聚速度等于蒸發(fā)速度，即在單位時(shí)間內(nèi)，脫離液面變成氣體的分子數(shù)等于返回液面變成液體的分子數(shù)，達(dá)到蒸發(fā)與凝聚的動(dòng)態(tài)平衡。液體表面某些運(yùn)動(dòng)速度較大的分子所具有的能量足以克服分子間的吸引力而逸出液面，成為氣態(tài)分子，這一過(guò)程 叫做 蒸發(fā) 。這種既有較強(qiáng)的分子間作用力又有較好流動(dòng)性的特點(diǎn)，使得一些物質(zhì)可以很好地溶解在液體中，成為均勻的溶液。 解：由（ 1– 9）式可知， CO 和 H2的分壓如下： k P aVVppk P aVVppHHCOCO　　總總總總%%100%%10022???????????? 得：代入理想氣體方程式可 　，已知 總 ?? ???????? Km o lLk PaRKTLV mo lRT Vpn COCO 　總 0 4 9 ???????? m o lRT Vpn HH 　總 0 0 8 3 ???????? 由于組分氣體物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與體積分?jǐn)?shù)相等，所以 CO物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)應(yīng)為 ， H2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)應(yīng)為 。 分體積定律： 根據(jù)理想氣體的氣態(tài)方程式，同溫 同壓下，各氣體物質(zhì)體積比必等于它們的“物質(zhì)的量”之比。 表 1– 1 水的飽和蒸汽壓 溫度 (℃ ) 飽和蒸氣壓 (kPa) 溫度 (℃ ) 飽和蒸氣壓 (kPa) 溫度 (℃ ) 飽和蒸氣壓 (kPa) 0 5 10 15 20 25 30