化学反应的一般原理

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1、无机及分析化学1主讲教师：任桂兰第一章化学反应的一般原理化学反应要了解：①能否自发进行，判别标准——反应的方向；②能自发，进行的程度——化学平衡；③快慢——化学反应速率。化学热力学；化学动力学第一节化学反应的方向第二节化学反应的限度第三节化学反应速率一、热力学的基本概念及术语1、体系与环境在进行观察或实验时把所研究的对象（物质和空间）叫体系（或系统），体系之外与之有密切联系的物质或空间叫环境。根据体系与环境间是否有物质交换或能量交换把体系分为三类：⑴敞开体系：体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换；（2）封闭体系：体系与环境之间只有能量交换，没有物质交换；（3）孤立体系：体系与环境之间既无

2、物质交换，又无能量交换。根据体系中所含组分的多少把体系分为：单组分体系：只含有一种化学物质的体系；多组分体系：含有一种以上化学物质的体系。相：体系中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分叫一个相。根据体系所含相的多少把体系分为：单相体系（均匀体系）：体系中只含有一个相；多相体系（不均匀体系）：体系中含两个或两个以上的相。2、性质与状态在热力学中，用体系的宏观性质如物质的质量m、压力P、温度T、体积V、浓度C、粘度η等来描述体系的热力学状态，这些宏观性质就称为体系的热力学性质。体系的热力学状态是体系中所有热力学性质的综合表现。这些热力学性质又称为热力学函数或状态函数。热力学函数或状态函数是描写体

3、系状态的，是体系状态的单值函数，即状态一定，状态函数就有一定值。它具有以下特点：（1）状态一定，状态函数一定。（2）状态变化时，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。循环过程中，状态函数变化为零。（3）状态函数的组合仍是状态函数。（G=H-TS）体系的热力学性质分为：广度性质：又称为容量性质，这种性质的数值与体系中所含物质的量成正比，具有加和性，即体系的某一广度性质的数值等于各部分这种性质的数值的简单加和，例如质量m、体积V、内能U、熵S、焓H、热容Cp、……等等。强度性质：这种性质的数值与体系所含物质量的多少无关。强度性质不具有加和性，例如温度T、压力

4、p、浓度C等等。3、过程与途径体系从一个状态变到另一个状态，这种变化称为过程。如等温过程、等压过程、等容过程、绝热过程等。体系完成一个过程的具体方式叫步骤，又称为途径。同一过程可以通过不同的途径来完成。二、热力学第一定律1、内能（U）(热力学能)内能是体系内部物质各种形式能量的总和，包括分子的平动能、振动能、转动能以及电子的能量、原子核的能量以及分子间相互作用的位能等。内能的性质：⑴具有能量的单位；⑵绝对值是无法确定的。应用时只需知变化量；⑶广度性质；⑷状态函数。2、功和热热量：由于温度不同而在体系与环境之间传递的能量称为热量，简称热。▪热量的符号用“Q”表示，热的单位是焦耳(J)。▪热不是

5、状态函数，而是途径（过程）函数。规定：体系从环境吸收热量，Q＞0；体系向环境放出热量，Q＜0。功：除了热之外，以其它各种形式被传递的能量称为功。▪功的符号用“W”表示，功单位为焦耳（J）。▪功也是途径函数，沿不同的途径，体系所作的功不同，所以功也不是状态函数。规定：体系对环境作功，W＞0；环境对体系作功，W＜0。3、热力学第一定律的表述热力学第一定律的实质就是能量守恒和转化定律，即“自然界中一切物质都具有一定能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中，总能量保持不变”。或者可以表述为“第一类永动机是不可能制造成功的”。所谓第一类永

6、动机，就是不消耗任何燃料而能不断循环作功的机器。4、热力学第一定律的数学表达式对于一个封闭体系，当它从一个状态U1变化到另一个状态U2时，体系吸热Q，对环境做功W。根据热力学第一定律内能的改变ΔU：U1U2ΔU=U2-U1=Q-W上式就是封闭体系热力学第一定律的数学表达式。它表示体系状态变化时，内能的变化等于体系从环境吸收的热量减去体系对环境所做的功。QW一、化学反应的能量变化二、化学反应的自发性第一节化学反应的方向一、化学反应中的能量变化１、反应热，反应焓变反应热（热效应）：化学反应中所吸收或放出的能量。恒压反应热：对于恒压下只作体积功的反应热。恒压反应有：P2=P1=P外=P。若体系膨胀

7、V2>V1，体系对环境作功，W=P(V2–V1)有U2–U1=Qp–P(V2–V1)Qp=(U2+PV2)–(U1+PV1)按照状态函数的性质，状态函数的组合仍然是一个状态函数。由于U、p、V都是状态函数，所以其组合也是一个状态函数，在热力学上称为焓，用符号“H”表示，即H=U+pV焓的性质：(1)状态函数。(2)单位为焦耳（J）。(3)容量性质。(4)绝对值无法确定。Qp=(U2+PV2)–(U1+PV1)