第四章-化学反应及能源.pdf

§1.4 一些基本概念 物质的层次 系统和环境 聚集体和相 质量守恒和能量变化 物质的量 反应进度 状态和状态函数 过程与途径 一、物质的层次 为了研究了方便，常将物质分为微观、宏 观、宇观等领域。 1.宇观(Cosmoscopic) ： 人们用各种波段的天文望远镜及航天飞 机上的各种现代宇宙探测仪器能观察到的宇 宙尺度。在这一尺度范围，主要作用力是万 有引力和电磁作用力，主要学科是宇宙学、 天文学、牛顿力学和广义相对论。 一、物质的层次 2.宏观(Macroscopic) ： 人眼能够直接观察到的尺度，大致从 6 0.1mm到10 m。在这个尺度范围，主要作用 力也是万有引力和电磁作用力，主要学科是 经典力学、经典物理学、经典化学、经典生 物学、工程科学、技术科学等。 一、物质的层次 3.介观粒子(Mesoscopic) ： 即原子和分子等原子结合态单元粒子，大 致从10-10-10-7m范围。这个尺度可用扫描隧道显 微镜(STM) 、原子力显微镜等来观察。解释理 论是化学热力学和平衡理论。 一、物质的层次 4.微观(Microscopic) ： 电子和光子的尺度范围从10-10m以下。 在这个尺度范围内的主要作用力是电磁 作用力，具有量子化和波粒二重性的特 征，主要学科是量子力学、相对论量子 力学、原子物理、分子物理、量子化学、 单分子化学等。 一、物质的层次 物质结构的不同层次具有不同的运动规律， 具有不同的时空形式。 二、系统和环境 系统：作为研究对象的那一部分物质，包含一定种 类和一定数量的物质。 环境：系统之外，与系统密切相关的部分。 例 Zn(s) + 2HCl(l) = ZnCl (l) + H (g) 2 2 如果以反应物和产物为系统 如果以反应物及容器为系统 如果以整个反应装置为系统 注意： • 系统和环境是根据研究问题的方便人为划分的，是不固定的。 化学反应中一般以反应物和产物作为系统。 系统分为三种类型： 敞开系统 与环境之间既有物质交换也有能量交换； 封闭体系 与环境之间有能量交换而无物质交换； 孤立体系 与环境之间既无物质交换也无能量交换。 在热力学中我们主要研究封闭体系。 三、相 273.16K 611.73Pa • 2.下列说法正确的是:( c ) a.一个相是一种物质 b.一个相不是一种物质 c.同一种物质可以形成多个相 d.多相系统含有多种物质 四.质量守恒和能量变化 1.化学反应方程式的一般形式 根据质量守恒定律，用元素符号和化学式表示 化学变化中质和量关系的式子。 如 2NaOH + H SO = Na SO + 2H O 2 4 2 4 2 如 Zn + CuSO = ZnSO + Cu 4 4 N + 3H = 2NH 2 2 3 1.化学反应方程式的一般形式 对于任意的一个化学反应 p P + qQ = y Y + zZ 0= y Y + zZ-p P - qQ 一般形式可以写为： 0  B B B ——化学反应通式 B——表示一组物质的化学式，可以是反应物P,Q ，也 可以是生成物Y,Z ； ν ——称为物质B 的化学计量数。规定，反应物的化 B 学计量数为负，