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时间:2018-08-07
《无机化学复习提纲_(2)》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第一章 化学热力学内容提要一、基本概念1、化学反应进度 若系统发生有限化学反应,则 nB()-nB(0)=B(-0)或△nB=B△式中nB(),nB(0)分别代表反应进度为和0时的物质B的物质的量;0为反应起始的反应进度,一般为0,则有 △nB=B即化学反应进度为 =B-1△nB2、系统和环境 人们把研究的对象称之为系统,而系统之外与系统密切相关的部分则称之为环境。系统可分为:① 敞开系统——系统与环境之间
2、可以既有物质、又有能量交换② 封闭系统——系统与环境之间可以有能量的交换,但无物质交换③ 隔离系统——也称孤立系统,系统与环境之间既无物质的交换,也无能量的交换,是一种理想系统。3、状态和状态函数 系统的状态是指系统所处的状况。热力学中用系统的宏观性质如压力()、温度(T)、密度()、体积(V)、物质的量()及热力学能(U)、焓(H)、熵(S)、吉布斯函数(G)等来描述系统的状态。这些描述系统宏观性质的物理量称之为状态函数。 状态函数的最重要特点是它的数值仅仅取决于系统的状态,当系统状态发生变化时,状态函数的数值也随之改变。但
3、状态函数的变化值(增量)只取决于系统的始态与终态,而与系统变化的途径无关。4、过程与途径 当系统发生一个任意的变化时,我们说系统经历了一个过程。系统状态变化的不同条件,我们称之为不同的途径。如系统有等温过程、等压过程和等容过程等。5、热和功 热和功是系统状态发生变化时与环境之间的两种能量交换形式。 系统与环境之间因存在温度差异而发生的能量交换形式称为热(或热量),量符号为Q;系统与环境之间除热以外的其他各种能量交换形式统称为功,量符号为W。热力学规定:系统向环境吸热,Q取正值;系统向环境放热,Q取负值。环境对系统做功,W取正值;系统对环
4、境做功,W取负值。由于系统体积变化而与环境产生的功称体积功,用-△V表示;除体积功以外的所有的其他功都称为非体积功Wf(也叫有用功)。 W=-△V+Wf 热和功都不是系统的状态函数,除了与系统的始态、终态有关以外,还与系统状态变化的具体途径有关。6、热力学能与热力学第一定律 热力学能U是系统内部各种形式能量的总和,是系统的状态函数。 热力学第一定律的数学表达式为△ U=Q+W二、化学反应热效应1、化学反应热效应(1)恒容反应热QV在等温条件下,若系统发生化学反应是在容积恒定的容器中进行,且不做非体积功的过程,则该
5、过程与环境之间交换的能量就是恒容反应热QV。 QV=△U(2)恒压反应热Qp与焓变△H 在等温条件下,若系统发生化学反应是在恒定压力下进行,且不做非体积功的过程,则该过程中与环境之间交换的热量就是恒压反应热Qp。 Qp=△U+△V =U2-U1+(V2-V1) =(U2+2V2)-(U1+1V1) 定义 H=U+VH称为焓。 Qp=H2-H1=△H△H称为焓变,△H > 0,表明系统是吸热的;△H < 0,表
6、明系统是放热的。2、盖斯定律 任何一个化学反应,在不做其他功和处于恒压或恒容的情况下,不论该反应是一步完成还是分几步完成的,其化学反应的热效应总值相等。即在不做其他功和恒压或恒容时,化学反应热效应仅与反应的始、终态有关,而与具体途径无关。盖斯定律的热力学依据是QV=△U和Qp=△H两个关系式,热虽然是一种途径函数,两关系式却表明QV与Qp分别与状态函数增量相等,因此它们的数值就只与系统的始、终状态有关,而与途径无关,即具有状态函数增量的性质。3、反应焓变的计算(1)物质的标准态物质状态时在温度T及标准压力(=100KPa)下的状态,简称标准态
7、。右上标“θ”表示标准态;当系统处于标准态时,指系统诸物质均处于各自的标准态。对具体的物质而言,相应的标准态如下:①纯理想气体物质的标准态是该气体处于标准压力下的状态;混合理想气体中任一组分的标准态是该气体组分的分压为时的状态。②液体或固体物质的标准态是标准压力下的纯液体或纯固体。③溶液中溶质的标准态是指标准压力下溶质的浓度为(=1mol·L-1)的溶液。(2)摩尔反应焓变与标准摩尔反应焓变摩尔反应焓变= 当化学反应处于温度T时的标准状态时,该反应的摩尔反应焓变称为标准摩尔反应焓变 (T)。(3)标准摩尔生成焓在温度T及标准态下,由参考状态的
8、单质生成物质B的反应,其反应进度为1mol且B=1时的标准摩尔反应焓变,即为物质B在温度T时的标准摩尔生成焓(B,β,T)。水合离子标准摩尔生成焓定义
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