高中化学竞赛教学课件：化学热力学

第五章化学热力学基础Basistochemicalthermodynamics热力学发展简史:19世纪中叶,发明蒸汽机1884—热力学第一定律,德国物理学家JuliusRobertMeger(迈尔),既能量守恒定律,能量不可能无中生有也不可能无影无踪地消失,只能从一种形式转化为另一种形式,如热转化为功等。●1885热力学第二定律,德国物理学家RudolphClausius(克劳修斯),讨论宏观过程的方向和限度。●1851,英物理学家ⅧilliamThomsonKermanmNernst(能斯特)、热力学简介(一)什么叫热力学热力学是研究宏观过程的能量变化,过程的方向与限度所遵循的规律(二)什么叫化学热力学应用热力学原理,研究化学反应过程及伴随这些过程的物理现象。例如研究化学反应的热效应、化学反应的方向与限度、化学平衡、溶液与相平衡、电化学与热力学、表面与表面化学热力学等(三)化学热力学解决的问题例:29815K,各气体分压101.325KPa下,N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△Gn/kJmo00△GmO=2(-165)-0-3×0=-33kJ/mol指定条件(标准状态)下,正反应能够自发进行1.反应的方向(△Gm°<0?指定条件下,正反应可否自发进行2.反应的限度—正反应如果能进行,则反应进行的限度?3.反应过程的能量转换——放热?吸热?(△Hm<0:放热;△Hm>0:吸热)4.反应机理—反应是如何进行的?5.反应速率—反应进行的快慢?化学热力学回答前3个问题,但不能回答后2个问题,后2个问题由化学动力学等回答(四)热力学研究方法特点1.研究系统的宏观性质即大量质点的平均行为,所得结论具有统计意义;不涉及个别质点的微观结构及个体行为不依据物质结构的知识2.不涉及时间概念无机化学课的化学热力学初步,着重应用热力学的一些结论,去解释一些无机化学现象;严格的理论推导、详细地学习化学热力学,是物理化学课程的任务之热力学基本概念一)系统和环境(systemandsurroundings)系统即作为研究对象的物质体系环境—系统之外,与系统密切相关(物质交换和能量交换)所及的部分系统分类按系统与环境的关系(有无物质交换和/或能量交换)进行分类物质交换能量交换敞开体系(opensystem封闭体系(closedsystem有无无有有无孤立体系(isolatedsystem例:热水置于敞口瓶中敞开体系”热水置于敞口瓶中加盖“封闭体系”热水置于敞口瓶中加盖,再放入保温瓶中近似“孤立体系环境是除划定为研究系统而外的整个物质世界,因而它的温度和压力可认为恒定不变环境温度-298.15K环境压力--标准大气层P=760mmHg=760torr=1atm=1.01325×105Pa热力学标准压力p°(二)物质的量(theamountofsubstance)1.定义:1971年10月第14届国际计量大会是计量物质的微观基本单元的物理量,被计量的物质微粒可以是分子、原子、离子、电子、光子等微观粒子,也可以是某些微观粒子的特定组合。当物质的微粒或其特定组合数与0012kg12C的原子数相等时,其物质的量为1mo.即mo是一系统物质的量,该系统中所包含的基本单元数与0012k12C的原子数目相等0.012kg12c的原子数叫做阿伏加德罗数,阿伏加德罗数是个纯数。当阿伏加德罗数以mo1为单位时,称为阿伏加德罗常量,符号为NA或L。2注意:在使用物质的量时,基本单元应指明可以是原子,分子,离子,电子或这些粒子的特定组合物质的