最新第二章-化学热力学基础幻灯片.ppt

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1、第二章-化学热力学基础1.1系统和环境1.3过程和途径1.2状态和状态函数§1一些常用的术语1.1系统和环境系统：被研究对象。环境：系统外与其密切相关的部分。敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。孤立系统：与环境无物质、能量交换。§2热力学第一定律2.1热和功2.3热力学第一定律2.2热力学能2.1热和功系统与环境之间由于存在温差而传递的能量。1.热(Q)热不是状态函数。规定：系统吸热：Q>0；系统放热：Q<0。系统与环境之间除热之外以其它形式传递的能量。功不是状态函数pV1体积功：环境对系统做功

2、，W>0系统对环境做功，W<02.功(W)规定：2.2热力学能热力学能(U)：系统内所有微观粒子的全部能量之和，也称内能。U是状态函数。热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关。一个系统热力学能的绝对值无法知道2.3热力学第一定律对于封闭系统热力学第一定律为：能量具有各种不同的形式，它们之间可以相互转化，而且在转化的过程中能量的总值不变。热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。例如在某一变化中，系统放出热量50J，环境对系统作功30J，则系统内能变化为△U=[（-50）+（+30）]=-20J负值表示系统内能净减少20J。例：某

3、过程中，系统从环境中吸收热量100J，对环境做体积功20J。求该过程中系统热力学能的改变量和环境热力学能的改变量。解：系统：环境：3.2热化学方程式3.1等压反应热和焓的概念§3热化学3.3生成焓3.4盖斯定律反应热当系统发生化学变化后，并使生成物的温度回到反应前反应物的温度（即等温过程），系统放出或吸收的热量。1.衡容反应热封闭系统在衡容过程中，V=0，W=0QV为衡容反应热。3.1等压反应热和焓的概念在定压过程中，Qp衡压反应热。2.衡压反应热焓变：Qp=H状态函数3.焓等压反应热就是系统的焓变。反应的摩尔焓变rHm△rHm表

4、示反应在△ξ=1mol时所产生的焓变，称之为摩尔焓变。摩尔焓变的单位为kJ/mol。3.2热化学方程式热化学方程式：表示化学反应及其反应热(标准摩尔焓变)关系的化学反应方程式。2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)(298K)=-483.64kJ·mol-1称为反应的标准摩尔焓变。标准状态：气体：T，p=p=100kPa液、固体：T，p下，纯物质溶液：浓度为1mol/L2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)(298K)=-483.64kJ·mol-1聚集状态不同时，不同。2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)(298K)=-571

5、.66kJ·mol-1化学计量数不同时，不同。(298K)=-241.82kJ·mol-1H2(g)+O2(g)=H2O(g)3.3生成焓由元素的指定单质生成1mol某物质时的热效应叫做该物质的生成焓。如果生成反应在标准态和指定温度（通常为298K）下进行，这时的生成焓称为该温度下的标准摩尔生成焓。(B,相态,T)，单位是kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)(H2O,g,298.15K)=-241.82kJ·mol-1(参考态单质,T)=03.4盖斯定律始态终态中间态在衡压条件下，化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其

6、反应热总是相同的。+=例：已知298.15K下，反应：计算298.15K下，CO的标准摩尔生成焓。应用：1.利用方程式组合计算)(gCO(g)OC(s)(1)22+(1)=-393.5kJ·mol-1(g)CO(g)OCO(g)(2)2221+(2)=-282.98kJ·mol-1解：利用Hess定律途径1途径2(1)(3)(2)=+(1)(2)(3)-=(1)(2)(3)=-110.53kJ·mol-1解法二：(g)CO(g)OC(s)22+222)(gCO(g)OCO(g))1+-1CO(g)(g)OC(s)22+(1)(2)(3)

7、-=(1)(2)(3)=-110.53kJ·mol-12.由标准摩尔生成焓求反应的标准摩尔焓变dD+eE→fF+gG=?(NO,g)4(H2O,g)6(NH3,g)4(O2,g)5(NO,g)+4(H2O,g)6(NH3,g)+-[4(O2,g)]5==4×90.4+6×(-241.8)-4×(-46.11)-0=-904.8(kJ·mol-1)4.1自发变化§4自发变化和熵4.5化学反应熵变和热力学第二定律4.4热力学第三定律和标准熵4.3混乱度、熵和微观态数4.2焓和自发变化4.1自发变化水从高处流向低处；热从高温物体传向低温物体；

8、铁在潮湿的空气中锈蚀；锌置换硫酸铜溶液反应：在没有外界作用下，系统自身发生变化的过程称为自发变化。Zn(s)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)许多放热反应能够自发进行。例如：最低能量原理（焓变判