凌凌91 2014-09-04

化學變化也叫化學反應，參與化學反應的反應物性質和狀態可以千差萬別，控制化學反應的外界條件（如溫度、壓力等）也可以是各種各樣，但所有的化學反應都具有以下兩個特點：（1）化學反應遵守質量守恆定律 化學變化是反應物的原子，透過舊化學鍵破壞和新化學鍵形成而重新組合的過程。以氫氣在氯氣中燃燒生成氯化氫氣體的反應為例，在燃燒過程中氫分子的H－H鍵和氯分子的Cl－Cl鍵斷裂，氫原子和氯原子透過形成新的H－Cl鍵而重新組合生成氯化氫分子。在化學反應過程中，原子核不發生變化，電子總數也不改變，因此，在化學反應前後，反應體系中物質的總質量不會改變，即遵守質量守恆定律。這條定律是組成化學反應方程式和進行化學計算時的依據。上面講到的氫氣在氯氣中的燃燒反應，可用下列方程式表示：H2+Cl2=2HCl在日常生活中物質的質量單位通常採用千克（kg）或克（g）表示。由於化學中所涉及的原子、分子等微粒，質量大都在10-26kg數量級，即使是蛋白質、核酸等大分子，一個分子的質量也大都在10-20kg以下，目前還不能直接進行稱量。為此，在化學中採用大量微粒的集合體為基本量的方法來解決這個問題，“物質的量”就是化學中常用的一個這類的物理量。國際單位制（SI）中規定物質的量的基本單位為摩爾，其符號為mol，它的定義是： 的原子數目相等，則這個系統物質的量為1摩爾（lmol）。根據實驗測定12g碳中含有原子數目是6。022×1023個，這個數稱為阿伏加德羅常數（NA）。摩爾（mol）是物質的量的單位，而不是質量單位。物質的量、物質的質量與摩爾質量之間的關係可用下式表示： 摩爾這個單位的應用為化學計算帶來了很大方便。化學反應方程式中，反應物和生成物之間質量關係比較複雜，而從摩爾單位看則很簡單。例如透過下列化學反應方程式和有關化合物的摩爾質量就很容易看到1噸碳酸鈣在完全分解時應得到0。56噸氧化鈣和0。44噸二氧化碳：CaCO3 CaO+CO2摩爾質量/kg·mol-1 100 56 441噸 0。56噸 0。44噸在生產和科學實驗中經常用這類方法計算原料配比和理論產量。有不少化學反應是在溶液中進行的，要定量計算反應物和生成物之間的質量關係，就必須瞭解溶液及溶液濃度的表示法。一種物質以分子或離子狀態分散於另一種物質中所構成的均勻而穩定的體系叫溶液。把蔗糖放入水中，固態的糖粒消失形成糖水溶液。（通常把蔗糖稱為溶質，水稱為溶劑）。溶液是一種混合物，在溶液中溶質和溶劑的相對含量可以在一定範圍內變化，為了定量地描述溶液中各組分的相對含量，採用了一些表示濃度的方法，常用的濃度表示方法是物質的量濃度，即：單位體積溶液中所含溶質的物質的量，其單位是mol·L-1： 利用化學反應方程式：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O可以計算出完全中和20mL濃度為1。0mol·L-1NaOH溶液需要濃度為2。0 mol·L-1的H2SO4溶液10。0mL。上述計量關係，若用質量單位進行計算，就顯得麻煩了。凡涉及溶液的計量問題，都要用濃度進行計算。（2）化學變化都伴隨著能量變化 在化學反應中，拆散化學鍵需要吸收能量，形成化學鍵則放出能量，由於各種化學鍵的鍵能不同，所以當化學鍵改組時，必然伴隨有能量變化。在化學反應中，如果放出的能量大於吸收的能量，則此反應為放熱反應，反之則為吸熱反應。我們以下列方式表示化學反應的能量變化，也叫熱化學方程式。例如： 式中（g）和（l）分別代表物質處於氣態和液態，若是固態，則用（s）代表。第①式在右邊寫+286kJ，表示在生成1molH2O（l）時有286kJ熱產生，這是放熱反應。這種寫法直觀，容易理解，中學化學課本就是這樣的寫法。但化學專業書刊中都按第②式書寫，因為化學反應方程式的著眼點是質量守恆，把原子結合的變化和熱量變化用加號連在一起欠妥，此外在化學熱力學問題中對一個化學反應而言還有熵變（△S）、自由焓變（△G）等需要註明，而△H的數值又隨溫度壓力的不同而不同，因此用第②式表示為宜。請注意，這兩式的+、－號恰相反，△H代表生成物的H值與反應物的H值之差，△H為負值，即生成物的H值小於反應物，那末體系就是放熱；反之△H為正值，表示生成物的H值大於反應物，所以體系要吸熱。還有△H的單位不是kJ，而是kJ·mol-1，在此mol-1是代表“每摩爾這樣的反應”而不是指每摩爾H2O或每摩爾H2或每摩爾O2，所以若有2molH2和1molO2起反應，其△H值則為－572kJ·mol-1：2H2（g）+O2（g）→2H2O（l） △H=－572kJ·mol-1類似情況，下列三式都表示N2和O2起反應所伴隨的熱量變化。 化學反應是否能進行？進行的程度和速率如何？選擇什麼溫度和壓力最為適宜？這些問題都與該反應的熱效應有關。工農業生產和人民生活所需要的能量，主要來自煤、煤氣、石油氣或天然氣等的燃燒過程，這些化學變化過程的熱效應作為能量的來源，或簡稱為“能源”。本書以當今社會各界共同關心的環境、能源、材料、生命等熱門話題為經線，以化學基本概念為緯線進行編寫。最基本的概念如原子結構、化學鍵、化學計算等，以中學化學和物理為基礎，作必要的複習，然後適當提高，以便深化對化學知識的理解。希望讀者能透過化學事例瞭解自然科學在社會發展中的作用和地位，自然科學和社會科學的相互依存，以利於科學文化素質的提高。

紫菱砂 2014-09-04

有新物質生成