化学热力学初步(无机化学).ppt

1、1，与化学反应相关的问题包括，反应标准：反应发生的理论基础，反应机制：反应如何进行，可能性和程度，现实性，化学热力学(包括化学平衡)，化学动力学，反应极限：产物数，规律性化学反应焓变化、熵变化、自由能变化计算；反应方向标准和应用平衡常数和平衡移动，3.1热力学介绍3.2热力学基本概念3.3热力学第一定律和化学反应热(焓变化)3.4熵和熵变化3.5 Gibbs自由能反应自发的最终标准3.6化学平衡，热力学：研究在某一过程中不同形式的能量之间的相互转换所遵循的定律。热力学的理论基础：热力学第一定律和第二定律。这是人类长期科学实践的经验总结，不能根据任何其他定理或规律进行推理或论述。3.1热力学介绍

2、，第一，热力学是什么？热力学第一定律解决了过程中的能量转换问题。热力学第二定律解决了过程能否发生(方向)和是否进行的极限问题。4，热力学第一定律解决了化学反应中的能量问题；热力学第二定律解决了反应是否会发生(反应的方向)和反应是否会进行的极限问题。第二，化学热力学：使用热力学定律、原理、方法研究与化学过程一起发生的物理变化，第四，反应发生和程度能量转换结果热力学第一定律，1。热力学方法：第三，讨论热力学方法特性和极限，5，5，很多粒子分子的平均行为，即研究物质的宏观特性，结论具有统计意义。不考虑个别分子或原子的微观特性和结构。只考虑过程变化前后的净结果，不需要知道反应过程的机制。只判断流程变更

3、是否可能发生，进行到何种程度，但不考虑变更所需的时间。2 .极限：不知道反应机制，速度和物质的微观特性，只说可能性，不切实际。6，系统：研究对象，与环境：系统外部密切相关的部分，1，系统与环境，3.2热力学基本概念，7，封闭系统：与环境进行能量交换无物质交换，开放系统：与环境进行物质交换和能量交换，系统类型：根据系统与环境的关系，8，隔离系统，9，2，热力学状态及其状态函数使用宏观可测量特性(物理量，热力学变量)描述系统的热力学状态。当系统的所有特性都具有固定值，并且不随时间变化时，系统将处于固定状态。(变量：状态函数)，容量属性(也称为宽度属性):热力学系统中与系统中物质数成正比的属性。特征

4、：有假合成。v、m、n(摩尔)、内能u、焓h、自由能g等强度特性取决于系统的物质性质，是热力学系统的特性，与系统的物质数量无关。特征：没有合成。t、p、粘度等是强度特性。1 .状态函数为10，2*。状态函数可分为两类，状态函数具有独特的特征： (1)状态，状态函数值必须相互关联。(2)如果状态发生变化，状态函数值也会发生变化，状态函数中的更改值只与开始和结束状态相关，与更改路径无关！(3)周期过程的状态函数将值更改为0。用一句话说明：远距离、伪装等；重复，恢复数值。11、开始状态、结束状态、12、3。热力学标准状态： -特殊状态，系统中各种气体物质的分压为标准压力p (101.325kPa)时

5、，固体和液体物质表面施加的压力均等于标准压力，溶液中各物质的浓度为1mol.dm-3(严格地说应为1molkg-1)时系统的状态。热力学标准状态(标准状态)的表示法：右上加 。p，c注意：热力学标准状态对温度没有限制，在任何温度下都有热力学标准状态。环境标记和区分：298K，101.325kPa；与理想气体标准状态区分：273K，101.325kPa .13，等温工序：开始，结束温度相同，此温度始终在过程中保持。(T1=T2，T=0)等压力过程：起始状态，结束压力相等，该压力始终保持在该过程中。(P1=P2，P=0)等容量进程：开始卷、结束卷相同，进程中始终保留此卷。(V1=V2，V=0)，可

6、逆(理想)过程：无限接近平衡状态的过程。这个过程从头到尾，从最后到开始循环，不留痕迹。第四，路径和过程：过程：系统从一个状态到另一个状态，系统经历了热力学过程。变化前的状态称为时态，变化后达到的状态称为宗贤。完成此过程的具体步骤称为路径。路径可以包含多个进程。298 K，101.3kpa，298K，506.5 kPa，375 K，101.3 kPa，375k，506.5 kPa，恒温过程，路径(II)，恒压，5，热量和操作：系统状态变化期间的能量表示，热量：系统和环境之间根据温度交换或传递的能量称为热量(q)。Q0、系统吸收热、Q0、系统释放热、操作为扩展操作(卷操作)和非扩展操作(其他操作)

7、:除了电源、机械操作、表面操作等卷操作以外的所有形式的操作。热力学基本上假设其他操作为零。16，卷操作系统中的卷更改时，系统对环境或环境的操作称为卷操作，PE，V，2)卷操作(扩展或压缩操作):W0，环境系统操作W0，系统环境操作，17，2，操作和热的特性：两者都是能量传递的形式。单位使用j或KJ，而不是状态函数，两者都与系统进程密切相关。19，3.3热力学第一定律和反应热，即1 cal=4.1840 J，1。热功当量为能量守恒原理提供了科学的实验证据。第一，在1850年，科学界，能量守恒定律被公认为自然界的普遍规律之一。能量保存和转换规律是自然界的所有物质都有能量，能量有多种形式，可以从一种

8、形式转换为另一种形式，但在转换过程中能量的总值不变。2.能量守恒定律，20，2，热力学的第一定律说明在热力学领域，能量守恒和转化定律所具有的特殊形式，系统的热力学内，热，工作之间可以相互转化，但总能量不变。20，系统内所有微粒子的总能量之和称为内部能量(u)。性质：热力学内部能量是状态函数。1 .热力学内部能量：包括系统内各种物质的分子或原子的位置能量、振动能量、旋转能量、平面动能、电子动能和核能、电子和电子之间的势能，以及电子和核之间的势能等。找不到系统热力学的绝对值。可以测量u。21，特定内部能量状态U1的封闭系统。如果系统吸收特定的热q，环境运行系统w，则系统将采用新的内部能量状态U2，

9、U 0，内部能量增加，U 0，内部能量减少，数学表达式：2。热力学第一定律内容，22，1:的密封系统在某些过程中从环境中吸收了50kJ的热量，对环境执行了30kJ，那么系统在此过程中的热力学：u系统=(50kJ) (-30kJ)=20kJ，热力学净增长：20kJ，23，一般发热反应：所有燃烧反应，所有中和反应，活性金属和水，酸反应，大多数化学反应，一般吸热反应：所有电离过程，所有水解反应，大多数分解反应，化学反应：q，w体积操作，热力学中与化学反应相关的热值被描述为反应热。24，产物的温度与反应物的温度相同，系统只执行体积操作，化学反应吸收或释放的热称为化学反应的热效应，一般称为“反应热”。第

10、三，化学反应热，1 .定容反应热Qv和静压反应热Qp，定容反应热Qv测量：弹性热量表最适用于材料的燃烧热-反应热之一。原理密封容器Q燃烧释放=Q抗接受反应Qv=Q水Q炸弹设定：在水浴中水的比热为4.18 Jg-1-1，温度升至t:Q水=4.18 m t Q炸弹=C t C是热量表常数，这是热量表各组成部分的热容量总和，即热量表为1，26，在密闭系统中，在一定容量过程中完成的化学反应产生的热效应。恒定容量流程由于卷操作：W=-PV=0，U Qv W表示U Qv，1)恒定容量流程-恒定容量反应热Qv，U 0吸热，U 0发热，意义3360化学反应等容量时系统和环境无功(扩展和学习)交换，以及，如图所

11、示，绝热杯热量计可用于测量中和热、溶解热和其他溶液反应的热效应。(在大气压下测量)Q批=Q吸收Qp=Q溶液Q杯设置：c是溶液的比热。v是反应后溶液的总体积。溶液的密度。将C称为热量表常数，将解决方案温度提高到t C，则Qp=c V t C t，静压反应热Qp测量，2)静压过程-静压反应热Qp，根据热力学第一定律，UQp WQp P外部V是恒压过程：P2 P1 P外部，因此U=U2-U1=Qp外部，h(焓):这只是系统的能量U PV的组合，本身没有物理意义。作为状态函数，可以看作是新的物理量，是宽度的量。绝对值是无法测量的。H:对于物理变化过程：H=H2-H1个单位kj。你怎么理解，H，H？对于

12、化学反应：反应物，产物各有不同的焓：rH=H2-H1=H产生H，H取决于系统的启动和关闭状态，与实现变化的方法无关。h有具体的物理意义。其值可以测量和计算。注意：大多数反应都是在恒压下发生的，所以如果没有特殊的陈述，一定的压力反应，即利用焓直接改变rH的反应热，意思：1。当反应在一定的温度和一定的压力下进行，没有体积作用时，系统的焓变化在一定的压力反应热和数值上是相同的。H 0系统吸热H 0系统发热，H Qp，2。将与流程相关的数量Qp和与工序无关的数量h联系起来，直接用h表示系统热变化。如果反应是气体参与，可以看作理想气体PV ngRT。U H-nRT ng是所有产品和所有反应物气体的量差。

13、3)U和H的关系，热力学第一定律：UQ W恒时T，P下，Qp=H，W=-PV那么U H P V，反应中没有气体：W=p V=0，因此U H，适用条件注意：密封，例1 1atm，298.15K出水的摩尔蒸发热为43.98 kJ.mol-1，并想蒸发1毫升水的Qv、Qp、u、w和h。分析：1。这个系统是从液态水变为水蒸气的封闭系统的物理过程。发生的过程是等温等压过程。Qp=H 3。假设水蒸气是理想的气体。W=-PV=-ngRT，解决方案：示例2在101.3 kPa和100 C条件下的反应：H2(g) 1/2O2(g)=H2O(g)的rHm=-241注意，ng rt项比h项小得多，并且通常可以将u估

14、计为近似值。(H U)，解决方案：rUm=rHm PV是恒温的，静压过程导致PV=ng rt rUm=rHm ng rt=-241.8(1.5)8 . 31410-3 373=-241.8表示热化学反应与反应热关系的热化学方程式，c(石墨)O2(g)=CO2(g)，r: reaction(化学反应):热力学标准状态(标准状态)t: 298k m : mol2)显示每种物质的状态(s，l，g)，聚集状态不同，反应列也不同。3)平衡反应方程，反应热h具有加成性。关系？同一反应的不同测量系数，不同摩尔反应热效应值，等效反应热效应，相反符号，不同聚集状态，不同反应热；在rHm单位中，“mol-1”表示“每个mol的反应”，而不是“每个mol反应”或“每个mol的产物”。例如：c2h 5oh(l)3o 2(g)2 CO2(g)3h2o(l)rhm(t，p)=-1367 kj mol-1表示每个mol反应的焓变化反应热计算，h:直接测量，计算方法：反应热耦合定律(Hess定律)使用标准生成焓计算标准燃烧焓耦合焓，自学，起始状态，结束状态，中间状态，1)反应热耦合定律(Hes