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  • 无机及分析化学教案

    分类:化学教案 时间:2017-07-09 本文已影响

    篇一:无机及分析化学教案

    开课单位:生命科学与技术学院 课程名称:无机及分析化学 专业年级:2011级生科、生工 任课教师:谭建红 教材名称:无机及分析化学

    2011-2012学年第 一 学期

    ?

    二 教学内容

    分析)

    地位 教学

    授课 内容 绪论 课时安排0.5学时 教学 目的 培养学习兴趣;了解化学与职业岗位关系;了解化学发展史(无机、要求 了解课程设置、内容、学习方法、考核方法等;本课程的作用与重点

    重点:培养学习兴趣;与职业岗位关系

    难点

    难点:学习方法及主观能动性;自主学习能力培养化学的主要分支和研究内容

    教学

    方法:启发、讨论、互动、鼓励、讲授

    方法 手段

    手段:多媒体课件 网络资源 一、无机及分析化学的研究内容和任务

    教 1、化学的研究对象、分类和重要作用 学 2、无机及分析化学的性质、任务 内 二、无机及分析化学的学习方法 容 1、理论学习要求

    提 学生应掌握学习的主动权。 纲 2、实验学习要求

    课外 学习 预习第一章 气体和溶液

    要求 教学 后记

    的结构、

    授课 第一章 气体和溶液 内容 课时安排1.5学时 教学 掌握理想气体状态方程式及其应用;掌握道尔顿分压定律; 熟悉溶胶目的 性质、稳定性及聚沉作用;了解稀溶液的依数性及其在本专业中

    的应用;了解大分要求 子溶液及凝胶。

    教学 重点:理想气体状态方程式及其应用;道尔顿分压定律。 重点 难点 难点:稀溶液的依数性。

    教法:启发、互动教学,培养自主学习能力

    教学 1.通过设问、启发来引导学生深入思考、激发兴趣 方法 2.通过讲授、讨论解决问题 手段

    3.“教、学、做”相结合

    手段:多媒体课件、电脑、投影仪

    第一节 气体

    一、理想气体(ideal gases) 二、理想气体状态方程 1.理想气体方程式

    教 2.理想气体方程式应用 学 内 三、道尔顿(dalton)分压定律

    第二节 溶液的依数性 容 一、依数性概念 提 二、溶液的蒸气压下降

    篇二:《无机及分析化学》教案

    第二章 化学热力学初步

    化学是研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的科学。化学研究的核心部分是化学反应,而化学反应的进行大多伴有能量的变化,包括热能、电能、光能等。一个化学反应能否发生、反应的限度如何以及反应过程中的能量变化情况,正是化学热力学研究的基本问题。

    第一节 热力学第一定律

    1-1 基本概念和术语

    1. 1. 体系和环境

    热力学中,把研究的对象称为体系,把体系之外而与体系有关的部分称为环境。 根据体系与环境之间的关系,可将体系分为三类:

    敞开体系:体系和环境之间既有物质交换,又有能量交换。

    封闭体系:体系和环境之间没有物质交换,只有能量交换。

    孤立体系:体系和环境之间既没有物质交换,也没有能量交换。

    在热力学中,我们主要研究封闭体系。

    2. 2. 状态和状态函数

    由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的存在形式称为体系的状态。

    在热化学中,系统的状态通常是指热力学平衡态。在此状态下,系统的所有性质均不随时间而变化。具体的说,它应该同时满足以下四个条件。

    (1)热平衡(thermal equilibrium)

    (2)力平衡(mechanical equilibruim)

    (3)相平衡(phase equilibruim)

    (4)化学平衡(chemical equilibruim)

    籍以确定体系状态的物理量称为体系的状态函数。

    状态函数具有如下特点:

    (1) (1) 体系的状态一定,状态函数值就一定;

    (2) (2) 体系的状态改变,状态函数值就可能改变。状态函数的变化值只与体系的始态和终态有关,而与变化的途径无关;

    (3) (3) 在循环过程中,状态函数的变化值为零。

    根据体系的性质与体系中物理量之间的关系,可分为广度性质(又称量度性质或广延性质)和强度性质:

    广度性质:数值上与体系中物质的量成正比,即具有加合性。如体积V、质量m、物质的量n、热力学能U、焓H、熵S、自由能G等

    强度性质:数值上与体系中物质的量无关,即不具有加合性。如温度T、压力P、密度、浓度等。

    两个量度性质相除有时就转化为强度性质,如m/V=密度、V/n=Vm.

    将整个系统任意地划分成若干部分,如将烧杯中的溶液分成好几份。状态函数温度T、压力P、密度、浓度等在整体和部分中的数值是相同的,这类状态函数称为系统的强度性质。强度性质表现系统“质”的特征,不具有加和性。另一些状态函数,如体积V、质量m、物质的量n等,在整体和部分中的数值是不相同的,与所含物质的多少成正比,这类状态函数称为系统的广延性质。广延性质表现系统“量”的特征,具有加和性。

    3.过程和途径

    体系状态发生变化时,变化的经过称为过程;

    体系由始态到终态,完成一个变化过程的具体步骤称为途径。

    (1)等温过程:过程中体系的温度保持不变,且始终与环境的温度相等

    (2)等压过程:过程中体系的压力保持不变,且始终与环境的压力相等

    (3)等容过程:过程中体系的体积始终保持不变

    (4)绝热过程:过程中体系与环境之间没有热交换

    (5)循环过程:体系经一系列变化后又恢复到起始状态的过程

    4. 体积功和p-V图

    体积功W=pΔV

    p-V图 :外压P对体系的体积V作图,得到的曲线叫p-V线(图)。p-V线下覆盖的面积可用以表示体积功的数值。

    化学反应涉及较广的是体积功,除体积功以外的其他功统称为非体积功(如电功、磁功、表面功)。

    5.热力学能(内能)

    内能:体系内一切能量的总和,又叫做体系的热力学能(U)。包括体系内各种形式的能量,如分子或原子的位能、振动能、转动能、平动能、电子的动能以及核能等。热力学能是体系的状态函数、广延性质。

    1-2 热力学第一定律

    1. 热力学第一定律的内容

    能量守恒定律:在任何过程中,能量是不会自生自灭的,只能从一种形式转化为另一种形式,转化过程中能量的总值不变。

    热力学第一定律:体系从始态变到终态,其内能的改变量等于体系从环境吸收的热量减去体系对环境所做的功。

    热力学第一定律表达式:ΔU=Q-W

    举例

    能量守恒定律应用于热力学体系就称为热力学第一定律,因此热力学第一定律的实质就是能量守恒。

    2.功和热

    功和热是体系与环境之间能量传递的两种不同形式。

    体系和环境之间因温度不同而传递的能量形式称为热(Q),单位:千焦

    规定:体系吸热,Q>0

    体系放热Q<0

    体系与环境之间除热以外的其他能量传递形式统称为功(W),单位:千焦

    规定:体系对环境做功,W>0

    环境对体系做功,W<0

    功和热一样,不是状态函数,与体系状态变化的具体过程有关。

    1-3 可逆过程

    可逆过程有下列三个特征:(1)可逆过程由一系列无限接近平衡的状态构成;(2)当系统从始态变到终态,然后循原来途径反向回到始态,则系统与环境完全复原;(3)可逆过程是一个极限,任何超越这个极限的过程均不能实现。

    可逆方式是一种理想方式,但有些实际过程可以被近似地认为是可逆的。例如物质的相变过程。

    第二节热化学

    化学反应总是伴有热量的吸收和放出。把热力学理论和方法应用到化学反应中,研究化学反应的热量变化的学科称为热化学。

    2-1 化学反应的热效应

    当生成物与反应物的温度相同时,化学反应过程中吸收或放出的热量叫做化学反应的热效应,简称为反应热。

    1.恒容反应热

    V1=V2=V ,ΔV=0, W=PΔV=0

    ΔU=Q-W=Qv-0=Qv,

    在封闭体系中,不做其他功的条件下,等容过程的热效应等于体系内能的变化。 实验测定:常用弹式量热计测定有机物的燃烧热

    2.恒压反应热

    P1=P2=P, ΔU=Q-W=Qp-PΔV,

    Qp=ΔU+PΔV=(U2-U1)+P(V2-V1)

    =(U2-U1)+(P2V2-P1V1)

    =(U2+P2V2)-(U1+P1V1)

    令焓H=U+PV ,

    则Qp=H2-H1=ΔH

    在封闭体系中,不做其他功的条件下,等压过程的热效应等于体系的焓变。

    注意:由于内能、压力、体积都是体系的状态函数,由它们组合而成的焓必然是体系的状态函数。焓是体系的广延性质,具有加合性。

    理想气体的热力学能U只是温度的函数,故焓H也只是温度的函数。

    体系或化学反应吸热, ΔH>0

    体系或化学反应放热, ΔH<0

    热不是状态函数,但恒容或恒压条件下的热效应(Qv和Qp)只取决于始终态,与变化的途径无关。

    实验测定:常用保温杯测定中和热、溶解热。

    3.恒容反应热Qv 和恒压反应热Qp的关系

    (1)反应进度(ξ)概念

    对于化学反应 νAA+νBB → νGG+νHH

    t=0,n0(A) n0(B) n0(G) n0(H)

    t=t, n (A) n (B) n (G) n (H)

    定义

    ξ=[ n0(A)-n (A)]/ ν

    =[n0(B)-n (B)]/ νB A

    = [ n0(G)-n (G)]/ ν

    =[n0(H)-n (H)]/ νH G

    ξ的量纲是mol,当ξ=1mol时,我们说体系按给出的化学反应方程式进行了1mol反应。所以在计算或指定ξ值时,必须指明相应的化学反应方程式。

    (2)Qp和Qv的关系

    Qp=ΔU+PΔV, ΔU=Qv

    Qp=Qv+PΔV

    对于有气体参加的反应,且气体符合理想气体行为,有

    PΔV=ΔnRTΔn——气态物质物质的量的变化值

    故Qp=Qv+ΔnRT[PΔV=P(V2-V1)=P(n2RT-n1RT)/P=ΔnRT ]

    当反应物与生成物气体的物质的量相等时,或反应物与生成物全部是固体或液体时,近似认为ΔV=0,则Qp=Qv。

    注意:

    ΔrH——反应焓变(r:reaction)

    ΔrHm——摩尔焓变,表示某反应按所给定的反应方程式进行1mol反应,即ξ=1mol时的焓变。ΔrHm=ΔrH/ ξ,单位

    无机及分析化学教案

    J2mol-1

    ΔrHm=ΔrUm+ΔνRT Δν=Δn

    2-2盖斯定律

    1.热化学方程式

    H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) ΔrHm(298)=-295.8kJ/mol

    表示:在标准状态下,1 mol氢气与1/2mol氧气反应生成1 mol水(l)时(即ξ=1mol),放出295.8kJ的热量。

    标明物质的物理状态、反应条件(温度、压力)和反应热的化学方程式称为热化学方程式。 书写热化学方程式的注意事项:

    a.注明反应的温度和压力。如果是298.15K、101325 Pa,可略去不写;

    b.标出物质的聚集状态或结晶状态(晶型)。

    c. ΔrHm值与化学方程式的系数有关。

    d.正、逆反应的ΔrHm大小相等、方向相反。

    热化学方程式仅代表一个完成的反应,而不管是否真正完成。

    2.盖斯(Hess)定律----1840年瑞士籍俄国化学家

    表述:a.一个化学反应不管是一步完成的,还是分几步完成的,其反应的热效应相同;

    b.一个化学反应如果分几步完成,则总反应的反应热等于各步反应的反应热之和。 盖斯定律实际上是热力学第一定律在恒容、恒压和只做体积功条件下的必然结果,或者说盖斯定律与恒容、恒压和只做体积功条件下的热力学第一定律是一致的。

    举例

    注意:焓是状态函数且具有加和性,故反应热的计算可以利用反应之间的代数关系进行,如果运算中反应式要乘以系数,对应的ΔrHm也要乘以相应的系数。

    2-3 生成热(焓)

    1.热力学标准态

    气体:指定温度和标准压力下的纯气体,或混合气体中的分压力为标准压力

    固体、液体:指定温度和标准压力下的纯固体、纯液体

    溶液中的溶质:指定温度和标准压力下浓度为1mol2L

    标准压力:P=101325Pa, 温度虽然没有指定,一般采用298.15K

    2.标准摩尔生成热(焓)

    热力学规定:在一定温度、标准压力下,元素的最稳定单质的标准摩尔生成焓为零。由元素的最稳定单质生成1 mol化合物的反应热称为该化合物的标准摩尔生成焓,用ΔfHm°表示(f:formation, °表示标准状态),单位kJ/mol。 如果一种元素有几种结构不同的单质,只有最稳定的一种其标准摩尔生成焓为零。如石墨和金刚石,红磷和白磷,氧和臭氧,白锡和灰锡,单斜硫和斜方硫等。

    举例说明之

    3.由标准摩尔生成焓计算反应热 -1

    篇三:无机及分析化学(下)教案

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