化学热力学课件

第五章化学热力学根底5.1化学热力学的研究对象5.1.1什么是化学热力学？用热力学的定律、原理和方法研究化学过程的能量变化、过程的方向与限度。5.1.2化学热力学解决的问题(1)预测反响进行的方向(2)反响进行的能量变化(3)反响进行的限度---化学平衡5.1.3学习或运用化学热力学应注意的几个问题(1)不依赖物质结构的知识(2)根本函数抽象(3)谈的是可能性问题(4)不能解决反响数率和反响机理问题5.2根本概念5.2.1系统和环境系统是被人为地划定的作为研究对象的物质(又叫体系或物系)。除系统外的物质世界就是环境。孤立系统：与环境既无物质交换又无能量交换。开放系统：与环境既有物质交换又有能量交换。封闭系统：与环境无物质交换而有能量交换。5.2.2物质的量摩尔是一系统的物质的量,该系统中所包含的根本单元数与0.012kg碳-12的原子数目相等。SI制单位符号是：mol表示物质的量时,应先指明根本单元。物质的根本单元可以是各种任意指定的微粒如:原子、分子、离子或特定组合。摩尔反响的含义:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)ΔrHm°(298)=-483.6kJ·mol-15.2.5相系统中物理性质和化学性质完全均匀的局部。存在光学界面。相可分为均相系统(或单相系统)，非均相系统(或多相系统)。5.2.6体系的性质广度性质：有加合性。m,V强度性质：无加合性。T,P,○C5.2.7状态、过程与途径状态：当系统的温度、压力、体积、物态物质的量、相、各种能量等物理量一定时，系统就处于一个状态。过程：系统从一个状态〔始态〕变成另一个状态〔终态〕。途径：系统状态变化所经历的具体步骤。.2.8热力学标准态当系统中各种气态物质的分压均为标准压力p◦=100kPa,溶液中各物质的浓度均为1mol•L-1时，这个热力学系统处于热力学标态。注意：热力学标态没有对温度有限定，所以它不同于环境状态〔298K，101325Pa〕，也不同于理想气体标准状态〔273K,101325Pa〕。5.2.9状态函数定义：由物质系统的状态决定的物理量。5.2.10热和功热是系统与环境之间的温度差异引起的能量传递形式。热不是物质，不是系统的性质，是大量物质微粒作无序运动引起的能量传递形式。功是除热而外的所有其他能量传递形式.可分为体积功(对等压膨胀W=F∆L=pS∆L=p∆V〕和其他功〔有用功，如对化学反响：W=-nFE)。单位：J,kJ特点：不是状态函数正负号规定：对系统的均取正5.3热力学第一定律和热化学

5.3.1热力学第一定律热力学能(U)：系统内各种形式能量之和，也称内能。U是状态函数〔∆U=U2-U1〕，广度性质，不能测定其绝对值。对于封闭系统：QU1U2WU2=U1+Q+WU2-U1=Q+W∆U=Q+W5.3.2焓(H)对封闭系统，在变化中是等压过程，只做体积功：Q=Qp,W=-p∆VΔU=Qp-pΔvU2-U1=Qp-(P2V2-P1V1)Qp=(U2+P2V2)-(U1+P1V1)定义：H=U+PV(2)H的特点：状态函数〔∆H=H2-H1〕，广度性质,不能测定其绝对值。(3)等压热效应Qp=∆H等容热效应Qv=∆U(4)∆H在化学反响中有重要意义吸热反响∆H>0，放热反响∆H<05.3.3热化学含义：把热力学第一定律具体应用到化学反响上，讨论和计算化学反响的能量变化问题的学科。反响热〔化学反响的热效应〕：在等压或恒容而且不做其它有用功的条件下，当一个化学反响发生后假设使生成物的温度回到反响物的起始温度，这时体系吸收或放出的热量称为化学反响的热效应。反响热由实验测定：恒压热效应QP=H恒容热效应QV=ΔU〔弹式量热计〕•Qp与Qv之间的关系：

Qp=H=U+pV=Qv+n(g)RTH=U+n(g)RT对液态和固态反响，Qp≈Qv,H≈U对于有气体参加的反响，V≠0,Qp≠Qv〔一〕热化学方程式〔一〕热化学方程式表示化学反响与其热效应关系的化学方程式。2H2〔g〕+O2〔g〕==2H2O〔g〕rHm(298)=-483.6kJmol-1r:reaction，rHm表示反响的焓变m：表示反响进度变化为1mol：热力学标准态：书写时注意：1〕标明T,p2〕物态〔g,l,s)3)rHm值与反响方程式的写法有关，如2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),rHm=-483.6kJ·mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l),rHm=-571.68kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g),rHm=-241.8kJ·mol-1H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g),rHm=241.8kJ·mol-1〔二〕Hess’Law1.内容：不管化学反响是一步完成或分几步完成，这个过程的热效应是相同的，即总反响的热效应等于各步反响的热效应之和。2.应用:计算难于测定和不能直接测定的一些化学反响热效应。方法是：借助于某些其反响热的反响，把该反响设计成分步进行。至于反响是否实际按照设计的途径进行，那么无关要紧，因为它不影响H的数值。因此，我们选择何种途径，完全看我们有哪些数据。假设有适宜的数据，当然选择最短的途径。再通过加减代数运算求得。〔三〕标准摩尔生成焓1.定义:在标准状态和某一确定温度下，由最稳定单质生成1mol某纯物质时的等压热效应.〔四〕几种热效应

1.溶解焓溶解焓数值常设定为无限稀释.KCl(s)+∝aq=K+(aq)+Cl-(aq)rHm(298)=17.24kJmol-12.燃烧热:指1mol物质在热力学标准态下完全燃烧(C生成CO2(g)，H生成H2O(l)等)所产生的热效应。CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+H2O(l)(CH3OH,l,298.15K)=-440.68kJ·mol-1由标准摩尔燃烧焓计算反响的焓变:3.键焓：指由气态原子生成气态分子中的1mol某种化学键释放的热。A(g)+B(g)=AB(g)对于共价键分子，可用共价键的键焓计算反响热:H=H(反响物〕H(生成物〕例：H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g)HH1/2OO2个HOH＝(436＋1/2498〕2465=245kJ/mol5.4化学反响的方向5.4.1反响的自发性•自发反响：如果在给定的一组条件下，一个反响可以自发地正向进行到显著程度，就称为自发反响。•自发反响的特点：1〕有一定方向；2〕可被完成做有用功；3〕有一定限度；4〕自发只是说可能性，不一定是迅