第二章　　化学反应中物质的量和热量的变化 2.1　物质的量 化学中，规定用“物质的理”来表示某物质的数量，其单位是摩尔(mol)。1摩尔物质表示有6.023X1023个该物质的粒子（例如分子、原子、离子或一些“特定”的粒子）。就是阿佛加德罗常数。1摩尔某物质的质量称为该物质的摩尔质量M（单位为g﹒mol-1）。按此定义，物质的摩尔质量在数值上等于该物质的相对分子质量。 因此B物质的物质的量nB=WB(g)/M(g﹒mol-1)；式中WB表示B物质的质量，以克为单位。 n(H2SO4)=10.0(g)/98.0(g﹒mol-1)=0.102mol；n(1/2H2SO4)=10.0(g)/49.0(g﹒mol-1)=0.204mol。 物质的量必须注明其“粒子”的符号，才有真实的含义。 2.2　反应进度（ξ） 定义：克赛 对于反应：2N2O5 = 4NO2 + O2 作一变换：0 = 4NO2 + O2-2N2O5， 有：ξ = ΔnB/νB ΔnB：物质的量的变化值 νB：为计量系数，νB（NO2）= +4， νB（NO2）= +1， νB（N2O5）= -2 　　如上述反应式，若消耗了0.2molN2O5，则生成0.4molNO2的和0.1molO2。 ξ= - 0.2/-2 = 0.4/4 = 0.1/1 = 0.1 mol ∴用不同的物质的变化计算的反应进度都是一样的，但ξ的数值与反应方程式写法有关。 如上例，若写成： N2O5 = 2NO2 + 0.5O2， 则：ξ = - 0.2/-1 = 0.4/2 = 0.1/0.5 = 0.2 mol 例2-1：50ml C（H2SO4）=0.20mol/L恰能与40mlNaOH溶液完全中和，求NaOH的浓度？ 解：反应方程式为：H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O ξ= - 0.20× 50/-1 = - C（NaOH）×40/-2 ∴C（NaOH） = …… = 0.50 mol/L 2.3化学反应的焓变 一、系统、环境、相 系统：当以一定种类和质量的物质所组成的整体作为研究对象时，这个整体就称为系统。 环境：系统以外的一切称为该系统的环境。 相：系统中任何具有相同的物理性质和相同化学性质的均匀部分称为相。相与相之间存在明显的界面。所有气体都是一个相。均匀的液体是一个相。 二、化学反应热和焓变 化学反应的实质是化学键的重组。键的断裂和生成过程会有能量变化，能量变化常以热能的形式表现。键的断裂需吸收热量；而键的生成会放出热量。 当体系发生了变化以后，使反应产物的温度回到反应前原始物质的温度，体系放出或吸收的热，叫做这个过程的热效应或反应热。不同的过程有不同的热效应，如QV表示但容热效应，QP表示恒压热效应，大多数化学反应都在敞开容器即恒压下进行，因此我们一般指的热效应，如不标明，即为恒压热效应。恒压摩尔反应热等于摩尔反应焓变（△rHm）。 一般的反应常在恒压条件下进行。 这里的恒压条件是因为反应在敞口容器中进行，反应体系与外界压力（大气压）相等。 化学热力学：QP或△rHm＜0放热反应 QP或△rHm＞0吸热反应 1.标准摩尔反应焓变 　　不同条件下测量的摩尔反应焓变△rHm往往不同。为了便于不同反应的焓变值的比较和运算，需规定一个统一条件。 　　合成氨反应的热化学方程式：N2(g)+3H2(g)=2NH3；△rHmθ(298.15K)= -92.2KJ﹒mol-1 △H符号上有四个标志： r表示进行化学反应，它是reaction的缩写； m表示按该反应方程式进行反应，其反应进度为1mol； （298.15K）表示反应系统的始态和终态的温度为298.15K； θ表示反应系统中各物质都处于标准状态。即：规定气体的标准态pθ是各气体分压为101325Pa，且所有气体都具有理想气体的性质；溶液的标准状态是指该溶质的浓度cθ=1mol﹒L-1；液体或固体的标准状态101325Pa下的纯净液体或固体。 　　△rHmθ(298.15K)意义是在298.15K温度下的标准摩尔反应焓变。在没有标明温度时，一般也指温度为298.15K。 注意：①△rHmθ与化学计量数有关； ②需注明物质的聚集状态。 2.物质的标准摩尔生成焓（生成热） 规定在热力学标准态条件下，由指定的稳定单质生成1mol纯物质的反应焓变称为该物质的标准摩尔生成焓。以△fHmθ来表示，“f”表示“生成”（formation）的意思。例如： H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)；△fHmθ= -285.83KJ﹒mol-1 按定义，指定的稳定单质的标准摩尔生成焓等于零。各种化合物的△fHmθ在化学手册中可以查到。本书附录中列出了一些常见化合物的△fHmθ。利用这些△fHmθ值就可以计算一般化学反应的△rHmθ。即标准状态下的恒压反应热。 △rHmθ＝∑υB△fHmθ(B)　　（2－5） 例2-2：利用298.15K时有关物质的数据，求下列反应在298.15K的，4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（1） 解：查书末附表得到295.15K时：（P361） （NH3,g）=-46.11kJ·mol-1 （NO,g）=90.25kJ·mol-1 （H2O,l）=-285.83kJ·mol-1 （O2,g）的值规定为零。 ∴按（5-9）式有： =4×（NO,g）+6×（H2O,l）-4×（NH3,g）=4×90.25kJ·mol-1+6×（-285.83）kJ·mol-1-4×（-46.11）kJ·mol-1???? =-1169.54kJ·mol-1 由于温度对产物和反应物的 影响相近，可以似认为： ≈  3.黑斯(Hess)定律 实验证明：不管化学反应是一步完成或分步完成，这个过程的热效应总是相同的，这就是盖斯定律。换言之，化学反应的热效应，只决定于反应物的始态和生成物的终态，而与过程的途径无关。对于恒压过程的化学反应，黑斯定律可表述为：化学反应的焓变，决定于反应物的始态和生成物的终态，而与过程的途径无关。 黑斯定律的应用之一，就是间接计算一些难以测定化合物的△fHmθ。 例2-3：已知在298.15K下，下列反应的标准摩尔焓变 ，即（CO,g）。 （1）C(gra)+O2(g)=CO2(g)  （2）CO(g)+O2(g)=CO2(g)  求（3）C(g)+O2(g)=CO(g)的 ？ 解：可以把C(graphite)+O2(g)作为始态，把CO2(g)作为终态。反应可一步完成，也可分两步完成。如图所示：  根据Hess定律： = +  ∴ = -  C(gra)+O2(g)=CO2(g)  -CO(g)+ O2(g)=CO2(g)  C(gra)+ O2(g)=CO(g)  盖斯定律的应用之二，计算燃烧热。 例题见书P24页。 焓 定义，焓不是能量，仅具有能量的量纲，它没有明确的物理意义。 焓有下述一些特性： 1.焓的绝对值无法求得，即使用配分函数求出的焓值也不是绝对值。 2.焓是系统的容量性质，与系统内物质的数量成正比。 3.焓是状态函数。 4.焓值不守恒，一个孤立系统，不一定等于零，例如恒容绝热反应器中 发生化学反应，只要系统内压力变化虽，但。 5.封闭系统不做非体积功的等压条件下，，该式可理解为焓变的物理意义。