大一无机化学化学热力学

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1、第三章化学热力学与化学平衡1.两种物质放在一起，能否发生化学反应？2.若不能发生反应，需改变什么条件才能进行？3.若能发生，反应过程中能量变化如何？反应能进行到什么程度（最大限度）？如何提高反应产率等等？通过下一章的学习，我们将能够找到答案。本章教学要求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．初步了解焓的概念，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．初步了解熵、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．初步了解热力学第一、第二、第三定律的概念；6．初步了解吉布斯自由能及吉布斯-亥

2、姆霍兹方程，初步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。3.1热力学概论3.1.1什么是化学热力学？热力学是研究各种形式能量相互转化时遵循的规律。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。3.1.2热力学的方法和局限性热力学方法研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结

3、论具有统计意义。只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。能判断变化能否发生以及进行到什么程度但不考虑变化所需要的时间。局限性不知道反应的机理、速率和微观性质，只讲可能性，不讲现实性。3.1.3热力学的基本概念体系(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(isolatedsystem)：与环境无物质、能量交换★体系和环境(systemandenvironment)状态(state)：当体系的各种

4、宏观性质都有一定的值时是由系统所有的物理性质和化学性质决定的，这些性质都是宏观的物理量。状态是体系各种性质的综合表现；各种性质之间是相互联系的，其变化并不是孤立的。如：pv=nRT(气态方程)体系状态确定后，体系的各种性质都有确定值；体系状态改变后，体系的性质会发生改变。若把状态作为自变量，体系的性质就是因变量。….状态函数(statefunction)由体系状态所决定的体系本身所固有的性质统称为状态函数。它是用来描述系统状态的宏观的物理量。体系的一些性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的始态和终态，而与变化的途径无关。具有这种特性的物理量称为状态

5、函数。状态函数的特性可描述为：异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。状态函数在数学上具有全微分的性质。★状态函数(statefunction)状态函数的基本性质：1）系统状态一定，状态函数具有确定值2）系统的状态发生变化，状态函数值就可能改变，但状态函数的变化值只取决于始态和终态，而与中间变化过程无关。△A＝A2－A13）当系统恢复原状时，状态函数也恢复原状，状态函数的改变量为零。△A＝0以上三条性质是判断一个化学量是否为状态函数的依据。4）任何状态函数的改变量△A都不是状态函数例如：人的体重；白细胞数；体重改变量状态函数分类：（1）广度性质(extensiveproperty)其数值的

6、大小与物质的多少有关，在一定的条件下，这类性质具有加合性。如体积V，物质的量n，质量m及后面将介绍的热力学能、焓、熵、自由能等。（2）强度性质(intensiveproperty)其数值的大小与物质的多少无关，在一定的条件下，这类性质不具有加合性。如温度、压力、密度等，这些性质没有加合性。例如50℃的水与50℃的水相混合水的温度仍为50℃。★过程和途径(process&road)恒温过程(isaothermalprocess):T1=T2=Tex恒压过程(isobaricprocess):p1=p2=pex恒容过程(constantvolumeprocess):V1=V2可逆过程(reve

7、rsibleprocess):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。过程(process):当外界条件改变时，系统的状态随之发生变化。系统状态所发生的一切变化称作过程。体系从起始状态到达终点状态。体系状态1体系状态2298K,506.5kPa375K,101.3kPa恒温过程途径(II)恒温过程途径(I)恒压过程途径(I)途径(II)恒压过程途径(path):完成某