第二章 热化学

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1、第二章热化学§2.1热力学基础知识§2.2化学反应过程中的热效应§2.3化学热力学定律§2.4化学反应的方向基本概念化学反应：1．化学反应的方向、限度2．能量变化3．反应速率4．反应机理5．反应的控制化学热力学：应用热力学的基本原理研究化学反应，化学变化过程的能量变化问题热力学：主要解决化学反应中的三个问题：①化学反应中能量是如何转化；②化学反应的方向性；③反应进行的程度。动力学：机理、反应的现实性和方向性例：热传递：高温→低温；气体扩散：压力大→压力小；溶液：浓度大→浓度小热力学系统和状态函数①术语：*系统、环境和过程*状

2、态变化和状态函数*热和功*内能②　热力学第一定律*能量守恒定律*化学反应的焓变和反应热③　热力学第二定律*熵*Gibbs自由能学习要求化学反应的方向、限度、速率①术语：*自发过程*自由能*活化能②Gibbs方程ΔG=ΔH-TΔS③反应速率理论④化学平衡一、系统和环境系统：作为研究对象的一部分物体，包含一定种类和一定数量的物质第一节热力学基础知识敞开系统封闭系统隔离系统(孤立）系统敞开系统:与环境有物质交换也有能量交换封闭系统:与环境有物质交换无能量交换隔离系统:与环境无物质、能量交换环境:系统外与其密切相关的部分或除系统以外

3、的与系统密切相关的部分称为环境二、状态和状态函数1、状态:一定条件下系统性质的总和2、状态函数:与系统相联系的、描述系统性质的物理量。(p,V,T)体系处在一定状态。确定体系状态的宏观性质叫体系的状态函数。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。⑶各状态函数之间是相互联系的。pV=nRTp、V、T确定了，n也就确定了状态变化的经过称为过程(恒温、恒压、恒容、绝热过程）完成过程的具体步骤称为途径状态1→状态2：途径不同，状态函数改变量相同；

4、状态一定时，状态函数有一个相应的确定值。始终态一定时，状态函数的改变量就只有一个唯一数值。等压过程：压力恒定不变ΔP=0；等容过程：ΔV=0；等温过程：ΔT=0三、过程与途径P1=101.3kPaT1=373KV1=2m3P1=202.6kPaT1=373KV1=1m3P3=303.9kPaT3=473KV3=0.845m3（II）加压、升温减压、降温始态终态理想气体两种不同变化过程（I）加压298K，101.3kPa298K，506.5kPa恒温过程途径(II)375K，101.3kPa恒压过程途径(I)375K，506.

5、5kPa恒温过程恒压过程实际过程实际过程与完成过程的不同途径4、可逆过程:系统从终态到始态时,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。5、广（容量）性质：与体系中物质的量成正比的物理量(体积、质量等)，∑X=∑Xi；具有加和性。i=16、强度性质：数值上不随体系中物质总量的变化而变化的物理量（温度、密度、热容、压力）。系统与环境之间由于存在温差而传递的能量。热不是状态函数。系统从环境吸热:Q>0;系统向环境放热:Q<01.热(Q)四、热和功2.功(W)系统与环境之间除热之外以其它形式传递的能量

6、。系统对环境做功，W<0；环境对系统做功，W>0热力学为研究方便，将功分为体积功和非体积功。体积功（无用功）：pexV1等压过程中外压与系统压强相等时，pe=p。非体积功(有用功）不是状态函数，因为其为过程量。除体积功以外的其它形式的功，如电功、机械功、表面功等功和热：不是系统自身性质内能(Internalenergy,U)体系内部含有的总能量分子的平动能分子间的势能分子内部的转动能和振动能电子运动能核能内能改变的方式内能将发生改变五、热力学第一定律自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化成另一种形

7、式，在转化过程中能量的总和不变。能量守恒定律例体系对环境作功W=15kJ体系状态1U1状态2U2体系从环境吸热Q=10kJΔU体=U2-U1=Q+W=10+(-15)=-5kJΔU环=U2-U1=Q+W=(-10)+15=5kJ体系和环境总能量守恒对于封闭系统热力学第一定律为：得功W热力学定律的实质是能量守恒与转化定律。热力学第一定律六、过程的热1.定容热恒容过程：在封闭体系中，系统发生的一个过程，该过程在变化中保持体积恒定的过程。恒容过程的热称：定容热当体系只作无用功时：V=0，W=0热力学第一定律的特殊形式QV也为定容

8、反应热。2.定压热恒压过程：在封闭体系中，系统发生的一个过程，该过程在变化中外压保持恒定的过程。恒压过程的热称：定压热在定压过程中：2.定压热在定压过程中：定义：新状态函数：焓热力学第一定律的特殊形式Qp也为定压反应热。ΔH的物理意义：在封闭体系中，在等压及不做其它功的条件下，过程吸收或放