化学热力学基础与化学平衡

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1、第五章化学热力学基础与化学平衡化学热力学的特点和范围:在研究化学反应时，人们总会思考一些问题：当几种物质放在一起时?a.能否发生反应:b.反应速率多大？c.会发生怎样的能量变化？d.到什么程度时反应达到平衡？e.反应机理如何？化学热力学的范围:a,c,d属于化学热力学问题，而b,e属于化学动力学问题。热力学研究范围为：化学反应方向，限度以及伴随能量的变化特点：化学热力学解决化学反应中能量是如何转换的-能量守恒定律；解决问题c——热力学第一定律化学热力学解决在指定条件下，化学反应朝哪个方向进行以及反应的限度，解决问题a，d，——热力学第二定律。局限性对于个别分子、原子的性质，即微观粒子的性质

2、的解决是无能为力的，所以对于被研究对象无需知道过程的微观进程，更不需要物质结构方面的知识。化学热力学研究问题时没有时间概念，不涉及变化过程的速率问题。1．了解化学变化过程中的热效应、恒容反应热和恒压反应热的概念与测定；会写热化学方程式；2．了解焓的概念，知道焓变是化学反应自发过程的一种驱动力；3．会进行有关热化学的一般计算；4．了解熵、熵变和绝对熵的概念，知道熵变是化学反应的自发过程的另一种驱动力；5．了解热力学第一、第二、第三定律的概念；6．了解吉布斯自由能及吉布斯-亥姆霍兹方程，学会用其判据化学反应的自发性；7．掌握化学平衡状态及标准平衡常数概念，会进行简单的化学平衡移动判断及有关计算

3、。本章教学要求5.1热化学和焓Thermochemistryandenthalpy5.2熵和熵变—反应自发性的另一种判据Entropyandentropychange—judgmentforspontaneousreaction5.3自由能——反应自发性的最终判据Freeenergy－thedeterminedcriterionforthespontaneousprocess5.4平衡状态和标准平衡常数Equilibriumandstandardequilibriumconstant热力学是研究各种形式能量相互转化时遵循的规律。“themodynamics”一词是由希腊文中的“therme

4、”(意为“热”或“能”)与“dynamics”(意为“力”)组合而成的。将热力学原理和方法用于研究化学问题产生了化学热力学(Chemicalthermodynamics),主要回答诸如化学反应过程中吸收或放出的热量、化学反应的自发性(即两种物质之间能否发生化学反应)以及化学反应的限度(反应完成之后反应物的量与产物的量之间的关系)等化学家十分关注的一类基本问题。体系(system)：被研究的直接对象环境(environment):体系外与其密切相关的部分敞开体系(opensystem)：与环境有物质交换也有能量交换封闭体系(closedsystem)：与环境有能量交换无物质交换孤立体系(is

5、olatedsystem)：与环境无物质、能量交换★体系和环境(systemandenvironment)状态:一定条件下体系存在的形式状态函数:描述系统性质的物理量，例如p，V，T等★状态和状态函数(stateandstatefunction)状态函数具有鲜明的特点:(1)状态一定,状态函数一定。(2)状态变化,状态函数也随之而变,且状态函数的变化值只与始态、终态有关,而与变化途径无关！★过程和途径(process&road)在外界条件改变时，体系的状态就会发生变化，这种变化称为过程，变化前称为始态，变化达到的状态称为终态。实现过程的方式称为途径。★过程和途径(process&road)

6、恒温过程(isothermalprocess):T1=T2=Tex恒压过程(isobaricprocess):p1=p2=pex恒容过程(constantvolumeprocess):V1=V2可逆过程(reversibleprocess):体系从终态到始态时，消除了对环境产生的一切影响，可逆过程是理想化过程，无限接近热力学平衡态。★相(phase)相又分为均相体系(或单相体系)和非均相体系(或多相体系)。体系中物理性质和化学性质完全相同的任何均匀部分。相和相之间有明显的界面。5.1热化学和焓Thermochemistryandenthalpy5.1.1化学和物理变化过程中的热效应Heat

7、effectduringthechemicalandphysicalprocesses5.1.3热化学计算和盖斯定律ThermochemicalcalculationandHess’law5.1.2焓和焓变—反应自发性的一种判据Enthalpyandenthalpychange—thecriterionofspontaneousreactionQ得+Q失=0（2）能量守恒定律(thelawofconservationof