普通化学课件(地质工程)-复习

化学反应所涉及的问题包括：,1、系统：被划定的研究对象，也叫体系；在化学反应的研究中，方便地将所有反应物及生成物作为系统。,第一章 热化学与能源,物质 能量封闭体系敞开体系孤立体系,没有,有,有,有,没有,没有,系统的性质:强度性质 广度性质,2、状态函数：用来描述系统状态物理量。如T、p， V、U、S、G等,状态函数改变量只与系统始态和终 态有关，与变化的途径无关。,3.内能：,热力学能，指系统内部质点(微粒)能量的总和。用符号U表示；SI单位为J。,注意 (1)内能或热力学能是状态函数；,(2)热力学能具有广度性质，也就是与物质的质量成正比；,4.化学计量数：,说明：对于反应物为负值，对于产物为正值；对于同一化学反应，化学计量数与反应方程式的书写有关。,N2(g) 3H2(g) 2NH3(g),各计量数 ( N2)= -1 ( H2)= -3 ( NH3)= 2,1/2N2(g) 3/2H2(g) NH3(g),各计量数 ( N2)= -1/2 ( H2)= -3/2 ( NH3)= 1,例题：反应N2(g) 3H2(g) 2NH3(g),消耗：1.5mol N2 4.5molH2 求反应进度？,5.反应进度=nB/ B （单位为mol）,解：- 1.5mol /-1 = - 4.5mol/-3 = 3 mol/2 = 1.5mol,1/2N2(g) 3/2H2(g) NH3(g) 反应进度为？,3mol,对于同一反应方程式，选用不同物质表示，反应进度是相同的；同一反应，反应方程式的书写不同，反应进度不同；,【ksai】,6 热力学第一定律,能量守恒定律（ P15）：在任何过程中能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中能量总值不变。,能量守恒定律应用于热力学中，即称热力学第一定律。,热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。,U2 - U1 = Q + W,q、W不是体系性质(是体系与环境间某种形式的能量传递)，不是状态函数，而是途径函数。,7 定容反应热qV,恒容、不做非体积功的情况下，V=0，W= 0,W= -pV+ W=0,根据热力学第一定律：,U =q+w,U =qv,当恒压封闭体系不做非体积功时，体系与环境的热交换与焓的变化量相等。,8 定压反应热(qp)与焓,定容热与定压热的关系定压下：,定温定压下，且参加反应的为理想气体时：,qp-qv=Hp-Uv=(Up+pV)-Uv=pV (1.15),9 物质的标准摩尔生成焓,1.符号表示： 物质B的标准摩尔生成焓fHm(B) (298.15K) 2.定义：给定温度和标准态下，由指定单质(通常为常温常压下最稳定者)生成单位物质的量的纯物质B时的反应焓变，称为纯物质B的标准生成焓。,特定条件：标准状态下的焓变，压力为100kpa，选定的温度为298.15K；定义中的“指定单质”，是指选定温度和标态时，最稳定的状态。(也可以说常温常压时）指定单质如：H2(g)、C(石墨)、P(白磷)、Br2(l)、I2(s)等。而标态下Br2(g)，O3(g) ，C(金刚石)不是稳定状态的单质。,fHm(指定单质)(298.15K)=0,10、反应的标准摩尔焓变的计算(rHm)反应标准焓变(标准状态下定压热效应)的计算方法 思想：rHm=H产 - H反,例1-8、求如下反应在298.2K下的焓变：,反应的标准摩尔焓变计算,fH(298.15K),p392,11、盖斯定律及反应热效应计算,盖斯定律：在恒压或恒容条件下，化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关，与变化的途径无关。,一定条件下，化学反应是一步或多步完成，其热效应(qp,m、qV,m)是相同的。,熵:系统内物质微观粒子混乱度(或无序度)的量度,S,12 反应的熵变,混合过程使系统的混乱度增加，因此熵增加。,熵的热力学定义* “热温商”,从热力学推出，在恒温可逆过程中系统所吸收或放出的热量(以qr 表示)除以温度等于系统的熵变S：,G = H TS,对于等温过程:,吉布斯,13 反应的吉布斯函数变,吉布斯等温方程,2.1.2 反应自发性的判断(G),G 0 ，非自发过程，过程能向逆方向进行,G = 0 ，平衡状态,1. 以G为判断标准最小自由能原理,G 0 ，自发过程，过程能向正方向进行,rG = 0 就是化学平衡的热力学标志或称反应限度的判据。,熵判据和吉布斯函数判据的比较,G 与G 的关系,热力学等温方程,反应商Q,热力学等温方程,平衡时 rGm(T) = 0，,反应的摩尔吉布斯函数变的计算及应用,1.298.15K时反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算,在标准状态时，由指定单质生成单位物质的量的纯物质时反应的吉布斯函数变，叫做该物质的标准摩尔生成吉布斯函数：f ( kJ. mol-1 ),2 其他温度时的rGm的计算,并可由此式近似求得转变温度Tc,3 任意态时反应的摩尔吉布斯函数变的计算,例2.3 试计算石灰石热分解反应的rGm( 298.15 K)、rGm (1273 K) 及转变温度Tc，并分析该反应在标准状态时的自发性。 rHm (298.15K) = 178.32 kJ.mol-1,2.2 化学反应进行的程度和化学平衡,条件：恒温恒压，不做非体积功,平衡系统的性质不随时间而变化。,2.2.1 反应限度的判据与化学平衡,过程：随着反应的进行，rG 值,起始：rG 0反应正方向自发进行,平衡状态：rG = 0,rG = 0 就是化学平衡的热力学标志或称反应限度的判据。,2.2.2 平衡常数和多重平衡法则,Kp ：压力平衡常数Kc：浓度平衡常数,平衡时 rGm(T) = 0，,不随压力和组成而变,注意：,2 多重平衡,2.2.4 化学平衡的移动及温度对平衡常数的影响,吕查德里（A. L. Le Chatelier） 原理：,假如改变平衡系统的条件之一，如浓度、压力或温度，平衡就向能减弱这个改变的