一、热力学基础

一、热力学基础

这一部分是原理部分的第一个内容，是大一新生开始学习该课程的第一个内容，也是第一个难点，好多学生在上完该部分的第一节课就感觉“被打蒙了”，所以对该部分的教学尽量放慢速度，让从高中阶段进入大学学习的新生们逐渐适应大学的教学特点，逐步建立适合大学学习的学习方法。以下几个知识点是学生在学习中容易出现混淆和混乱的地方，在讲解时要重点讲清楚。

（一）反应进度

这是讲解基本概念和术语中比较重要的一个概念，后面的热力学概念中经常要用到，除了将其定义式介绍清楚，还要强调反应进度与化学反应方程式的写法有关，说反应进度一定要指明是那个化学反应，以及反应方程式的写法，即反应物、生成物的计量系数要确定，这样再讨论反应进度才有意义。

（二）反应焓变ΔrH、标准摩尔反应焓变

、标准摩尔生成焓

当讨论化学反应的反应焓变（ΔrH）时，意味着该化学反应是在等温、恒压、不做非体积功的条件下进行的，单位为kJ；讨论摩尔反应焓变（ΔrHm），意味着该化学反应按照给定的化学反应计量方程式，反应进度为lmol时的反应焓变，单位为kJ·mol-1；若该化学反应在处于温度为T的标准状态时，该反应的摩尔反应焓变即为标准摩尔反应焓变，单位为kJ·mol-1，一般温度T为298.15K时，T可以不标出。在温度T及标准状态下，由稳定的纯态单质生成1 mol物质B时（B为唯一生成物），该反应的标准摩尔反应焓变即为物质B的标准摩尔生成焓，根据此定义稳定的纯态单质标准摩尔生成焓为零。如合成氨反应：

则氨气的标准摩尔生成焓，氮气、氢气的标准摩尔生成焓均为零。将的概念讲清楚，到后续的有关的概念就容易讲解学生也容易理解了。

图1　无机及分析化学课程“知识树”主干示意图

（三）有关化学反应的摩尔反应焓变ΔrHm、摩尔反应熵变ΔrSm、摩尔反应吉布斯自由能变ΔrGm的计算

这部分内容是盖斯定律的具体应用，而盖斯定律在中学时学生已经学习过，有基础，同时这部分内容到物理化学中还要进一步学习，因此对这部分的内容可以简单介绍，不要求学生掌握，了解即可。

（四）有关氧化还原方程式的配平：离子-电子法

在氧化还原平衡这一部分的内容中，首先要讲解的是氧化还原反应方程式的配平。中学里学生学过用氧化数法配平反应方程式，因此重点介绍离子-电子法配平。学生通常认为只要把方程式配平了就可以，不理解为什么要学习离子-电子法。其实，学会这种配平方法，不仅能准确的配平氧化还原反应方程式，还对后边学习内容的理解和掌握有很大的帮助，如根据氧化还原反应方程式写出原电池符号，根据原电池符号写出氧化还原反应方程式，能斯特方程的应用，H+浓度对电极电势影响等。

先说能斯特方程，首先需要正确的写出电极反应，酸性、碱性的介质条件不同，电极反应式的写法也不同。如在酸性介质中，跟氧有关的电对O2/H2O2，H2O2/H2O，到碱性介质中则为-，，对应的电极反应分别为：

酸性介质：O2+2H++2e2H2O2

H2O2+2H++2e2H2O

碱性介质：

这些电极反应均为用离子-电子配平氧化还原反应方程式时所写出的半反应。根据这些电极反应也很容易就明白在写能斯特方程时，H+、OH-写在什么位置上。

再说原电池符号和氧化还原反应方程式之间的相互书写。如学生很熟悉的铜锌置换反应：

Cu2++Zn→Cu+Zn2+

用离子电子法配平：Cu2++ 2e =Cu（还原半反应）

Zn-2e =Zn2+（氧化半反应）

将两个半反应加合，即得到配平了的总反应

Cu2++ Zn=Cu + Zn2+

将上述设计成原电池时，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，组成电极的物质为参与氧化反应、还原反应的所有物质，所以铜锌原电池的符号为：

（-）Zn | Zn2+ （c1）||Cu2+ （c2）|Cu（+）

对于将较为复杂的氧化还原反应设计成原电池，是很多学生感觉有难度的地方，包括到后续课程物理化学的学习中。但是从离子电子法配平氧化还原反应方程式出发，再设计原电池，就容易理解的多了。如

用离子电子法配平：

将两个半反应乘相应的系数，加合，即得到配平了的总反应

设计原电池时，参考两个半反应中的物质，很容易写出原电池符号：