【正文】 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 例 2 用鋅和鹽酸制備氫氣： Zn(s) + 2H+ == Zn2+ + H2(g)，如果在 25℃時(shí)用排水集氣法收集氫氣，總壓為 kPa（已知 25℃時(shí)水的飽和蒸氣壓為 kPa），收集的氣體體積為 10–3 m3。當(dāng)組分氣體的溫度和壓力與混合氣體相同時(shí)，即溫度相同時(shí)組分氣體單獨(dú)承受混合氣體總壓力的情況下，組分氣體所占有的體積稱(chēng)為該組分的 分體積 ，混合氣體的總體積等于各組分氣體的分體積之和： ?????? i iVVVVV . . . .. .321總 （ 1– 8） 圖 1– 3 中 (a)， (b)， (c)分別表示 A， B， C三種組分氣體的分體積。 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。 例 3 在 18℃時(shí)，取 L煤氣進(jìn)行分析，得到有關(guān)氣體的含量為 CO %， H2 %，其它氣體為 %。 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 。液體分子運(yùn)動(dòng)既不像氣體分子那樣呈現(xiàn)自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也不像固體分子那樣呈現(xiàn)出規(guī)則排列。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。在化學(xué)上把 我們所研究的對(duì)象內(nèi)物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同的部分叫一相，固 –液、液 –氣之間的轉(zhuǎn)化稱(chēng)為相變，相變時(shí)兩相之間的動(dòng)態(tài)平衡稱(chēng)相平衡。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) 。 在敞口容器中液體會(huì)氣化變成氣體而進(jìn)入外部空間，直到全部液體都蒸發(fā)；而在密閉容器中液體的蒸發(fā)卻是有限度的。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。在恒定溫度下，與液體平衡的蒸氣稱(chēng)為 飽和蒸氣 ，飽和蒸氣的壓力就是該溫度下該液體的 飽和蒸氣壓 ，簡(jiǎn)稱(chēng) 蒸氣壓 。蒸氣壓的大小取決于液體的本性而與液體的量無(wú)關(guān)。例如， 20℃時(shí)，水的蒸氣壓為 kPa；乙醇的蒸氣壓是 kPa。 蒸氣壓與溫度的關(guān)系可以用作圖的方法表示出來(lái)。 （二）液體的沸點(diǎn) 加熱敞口容器中 的液體時(shí)，氣化現(xiàn)象先僅發(fā)生在液體表面，隨著溫度升高，液體的蒸氣壓將增大，當(dāng)溫度增加到蒸氣壓等于外界壓力時(shí)，氣化不僅在液面上進(jìn)行，并且也在液體的內(nèi)部發(fā)生。 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。蒸發(fā)和沸騰是液體氣化的兩種形式。如，水在 下的沸點(diǎn)為 100℃ ()。如我國(guó)昆明的地勢(shì)高，氣壓低，在這里水的沸點(diǎn)只有 96℃。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 。 需要注意，在實(shí)驗(yàn)中常遇到把液體加熱到沸點(diǎn)時(shí) 并不沸騰，必須超過(guò)沸點(diǎn)后才能沸騰的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象稱(chēng)為 過(guò)熱 ，其液體稱(chēng)為過(guò)熱液體。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。因此，固體具有一定體積和形狀以及一定程度的堅(jiān)實(shí)性（剛性）。凝固是一種 放熱過(guò)程，熔化則是吸熱過(guò)程。與液體一樣，固體物質(zhì)也有一定的蒸氣壓，并隨著溫度的升高而增大，只是絕大多 數(shù)固體的蒸氣壓很小。 固體可分成晶體和非晶體兩大類(lèi)，多數(shù)固體都是晶體。 （一）晶體的一般 特征 1． 有一定的幾何外形 自然界 的 晶體 一般都有規(guī)則 的幾何外形。 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)。大多數(shù)無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物，甚至植物的纖維和動(dòng)物的蛋白質(zhì) 都可以以結(jié)晶形態(tài)存在。 可見(jiàn)，幾何外形并不是晶體與非晶體的本質(zhì)區(qū)別。然后，繼續(xù)加熱 溫度才 會(huì) 升 高 ，這說(shuō)明晶體都具有固定的熔點(diǎn) 。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。 3． 某些性質(zhì) 各 向異性 晶體的某些性質(zhì) （ 如光學(xué)性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)、導(dǎo)熱導(dǎo)電性 和 機(jī)械強(qiáng)度等 ） ，從晶體的不同方向去測(cè)定時(shí) ， 常常是不同的。晶體的這種性質(zhì)稱(chēng)為各向異性。 晶體和非晶體性質(zhì)上的差異，反映了兩者內(nèi)部結(jié)構(gòu)的差別。非晶體內(nèi)部微粒的排列是無(wú)次序的、不規(guī)律的。 晶體與非晶體之間并不存在不可逾越的鴻溝。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。 第二節(jié) 化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系 利用化學(xué)反應(yīng)我們可以獲得不同性質(zhì)的產(chǎn)物和能量。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。從宏觀上看 ,化學(xué)反應(yīng)是由反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樯晌铮扔信f的物質(zhì)的消耗，也有新的物質(zhì)的生成；從 微觀上看，則是物質(zhì)內(nèi)部的分子、原子、離子或原子團(tuán)的重新排列和組合。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。 二、化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系 化學(xué)反應(yīng) 的實(shí)質(zhì)是 反應(yīng)物分子中舊鍵的削弱、斷裂和產(chǎn)物分子 中 新鍵形成的過(guò)程 ，即化學(xué)鍵的重組， 前者需要吸收能量，后者則會(huì)釋放能量 ， 因此，化學(xué)反應(yīng) 過(guò)程必然 伴隨有能量的 變化 。 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。為了研究方便，常把要研究的那部分物質(zhì)和空間與其它物質(zhì)或空間人為地分開(kāi)。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。 封閉系統(tǒng) –––––系統(tǒng)和環(huán)境之間，沒(méi)有物質(zhì)交換，但有能量交換。 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)。 我們把 這些能夠表征系統(tǒng) 狀態(tài) 的宏觀性質(zhì) 的物理量 稱(chēng)為 狀態(tài)函數(shù) 。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)。狀態(tài)函數(shù)具有如下特征： （ 1）系統(tǒng)的狀態(tài)確定后，每一個(gè)狀態(tài)函數(shù)都具有單一的確定值，而與系統(tǒng)如何形成和將來(lái)變化無(wú)關(guān)； （ 2）系統(tǒng)由始態(tài)變化到終態(tài)，狀態(tài)函數(shù)的改變值僅取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，與系統(tǒng)變化的途徑無(wú)關(guān)； （ 3）系統(tǒng)經(jīng)歷循環(huán)過(guò)程后（始、終態(tài)相 同），各個(gè)狀態(tài)函數(shù)的變化值都等于零。因?yàn)?，狀態(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)。像氣體的升溫、壓縮，液體蒸發(fā)為蒸氣，晶體從液體中析出以及發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等等，均稱(chēng)進(jìn)行了一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程。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℃。 4． 熱力學(xué)能 （ U） 熱力學(xué)能 （以往稱(chēng)為內(nèi)能） 是系統(tǒng) 內(nèi)部能量 的總和 ，用符號(hào) “ U” 表示 。 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。 5． 熱和功 系統(tǒng)處于一定狀態(tài)時(shí)，具有一定的熱力學(xué)能。這種能量交換通常有熱和功兩種形式。功有多種形式 ， 化學(xué)反應(yīng)涉及較廣的是那種由于系統(tǒng)體積變化反抗外力作用而與環(huán)境交換的功，這種功稱(chēng)為 體積功 。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 。 6． 能量守恒 （熱力學(xué)第一定律） 人們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐認(rèn)識(shí)到，在孤立系統(tǒng)中能量是不會(huì)自生自滅的，它可以變換形式，但總量不變，這就是 能量守恒定律 。 （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。按反應(yīng)條件的不同，反應(yīng)熱效應(yīng)又可分為：恒容熱效應(yīng) （ QV）和恒壓熱效應(yīng)（ Qp）。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：