无机化学笔记

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1、第二章、热化学2.1热力学的术语和基本概念2.1.1系统和环境2.1.2状态和状态函数状态:系统的一系列物理量的总和，系统性质的综合表现。状态性质:由状态决定其数值而与变化途径无关的性质。状态函数:具有状态性质的物理量。例:p、V、T……状态函数特征:1、系统的状态一经确定，状态函数是一个定值。（状态函数是单值函数。）2、状态函数的数值与状态变化经历的途径无关。（状态函数的变化量由系统的始、终态决定，与变化途径无关。）热力学中规定了物质的标准状态为:1、气态物质压力为100kPa。2、液态、固体物质在100kPa压力下的纯净物。

2、3、溶液在100kPa压力下，物质的量浓度1mol/L。2.1.5化学反应计量式和反应进度反应进度（ξ,ksai）:反应中任何一种反应物或生成物在某一阶段中物质的量的变化量与反应计量系数的商，单位为mol，用来描述化学反应进行的程度的物理量。规定反应物的计量系数为负数，产物的计量系数为正数。例、反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),开始时,H2为6mol，某一阶段后，H2为3mol,ξ=?解:ξ=(3-6)/(-2)=3/2(mol)2.2热力学第一定律2.2.1热力学能（U）系统内部所具有的总能量。（也称为内能）状态函

3、数热力学能变化△U=U2-U1，通常△U≠0。2.2.2热和功热(Q):系统与环境之间因温度不同而交换或传递的能量。讨论:1、热是一种交换或传递的能量，不是物质的自然属性。2、热与反映物体温度高低的冷热现象不能混为一谈。3、热受变化过程制约，不是状态函数。4、在化学反应中，系统吸收的热转化为内部的能量，释放的热则是由原先存在于物质内部的能量转变而来的。5、热力学上规定，系统从环境吸收热量为正值，Q>0;系统释放热量给环境为负值,Q<0。功(w):除热以外的其它一切形式所传递或交换的能量。主要指体积功，即系统在变化过程中由于体积膨

4、胀或压缩所做的功。w=-△PV恒温、恒压条件时，w=-P△V=-△nRT热力学规定:系统对环境作功（体积膨胀），功为负值，w<0;环境对系统作功（体积压缩），功为正值,w>0。2.2.3热力学第一定律能量守恒与转化定律:能量可以互相转化，但不能自生自灭。化学热力学第一定律:系统由一种状态变化到另一种状态时，热力学能的改变量等于该过程中系统从环境吸收的热加上环境对系统所做的功。数学表达式△U=Q+W2.2.4焓变和热化学方程式1、热化学方程式反应热效应（简称反应热）:化学反应中放出或吸收的热量。热化学方程式:注明反应热效应的化学反

5、应方程式。例如，碳的燃烧反应可表示为:C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔHθ298=-393.5kJ/mol讨论:（1）、书写热化学方程式时应注明物态。（2）、热化学方程式要注明反应条件（温度、压力）。（3）、放热反应，ΔHθ<0;吸热反应，ΔHθ>0.（4）、ΔHθ值与具体的热化学方程式相对应，方程式的书写形式不同，ΔHθ值不同。1/2C(石墨)+1/2O2(g)=1/2CO2(g)ΔHθ298=-196.75kJ/mol此处1mol是指1mol反应.（5）、正、逆反应的ΔHθ数值相等，符号相反。2、焓和焓变反应热效应与反

6、应条件有关。恒容热效应用QV表示，恒压热效应用QP表示。恒容条件，QV,△V=0,w=0,QV=△U。反应热效应全部用于系统内能变化。恒压条件，QP=△U+w=△U+P△V。=(U2-U1)+P(V2-V1)=(U2+PV2)-(U1+PV1)定义:焓H=U+PV状态函数△H=△U+△PV恒压条件下，△H=△U+P△V=QP恒压反应热效应其数值等于系统的焓变。例:450g水蒸气在373K和100kPa条件下凝结成水，已知水的蒸发热为2.26kJ/g，计算此过程的w,Q,△U和△H。解:H2O(g)=H2O(l)水蒸气凝结成水放出

7、热量，Q<0,Q=-2.26×450=-1017(kJ)w=-△nRT=-(0-450/18)×8.314×373=77.5(kJ)△U=-1017+(77.5)=-939.5(kJ)△H=qP=-1017(kJ)答:……。3.ΔrUm与ΔrHm的关系ΔrUm和ΔrHm分别为摩尔反应热力学能变、摩尔反应焓变。ΔrHm=ΔrUm+P△VP△V=P(V气体产物-V气体反应物)=RT(n气体产物-n气体反应物)=△n气体RTΔrHm=ΔrUm+△n气体RT对于不涉及气体的反应，或反应前后气体分子数不变的反应，△V=0,△n气体=0,可

8、近似认为ΔrUm=ΔrHm。对于反应前后气体分子数不等的反应，则有:ΔrUm=ΔrHm-P△V=ΔrHm-△n气体RT4、标准摩尔生成焓(ΔfHθm(298.15))在标准状态和指定温度（通常为298.15K）下，由稳定单质生成1mol纯净物的焓变称为该纯净物的