无机及分析化学第三章化学热力学基础及化学平衡课件.ppt

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1、无机及分析化学第三章化学热力学基础及化学平衡1本章要求了解热力学能、焓、熵、吉布斯自由能四个热力学函数的意义及相互关系，了解H,rHm,rHm,fHm,CHm,S,Sm,rSm,,rSm,G,rGm,,rGm,fGm的意义。了解热力学第一定律和盖斯定律，掌握有关计算。掌握化学反应在标准状态下的rHm、rSm、rGm的计算。熟练运用吉布斯-赫姆霍兹方程判断反应自发进行方向及计算标准状态下自发进行的最高或最低温度。了解化学平衡的概念，掌握标准平衡常数K的意义、表示方法及有关平衡的计算，掌握多重平

2、衡的计算；利用化学反应等温方程式计算吉布斯自由能，并判断反应在非标准态下自发进行的方向。了解浓度、温度、压力对平衡常数及化学平衡移动的影响。本章重点：第2、3、4节。本章难点：热力学能、焓、熵、吉布斯自由能的意义及应用；化学反应等温方程式计划学时：8热力学——定量的研究能量相互转化过程中所遵循规律的学科。化学热力学—应用热力学基本原理研究化学现象以及与化学有关的物理现象、研究化学反应的方向及限度的学科。§3-1基本概念一、系统和环境系统：被研究的对象。环境：系统以外与系统相关的其它部分.关系：系统和环境是相互依存、相互制约的；系统和环境有时无明

3、显的界面；根据研究的需要人为划分、是相对的。敞开系统：系统和环境间既有能量传递，又有物质传递。封闭系统：系统和环境间有能量传递，但无物质传递。隔离（孤立）系统：系统和环境间既无能量传递，又无物质传递。例如：硫酸铜加热溶解-----系统的分类1、系统（研究的对象）—CuSO4晶体；环境—水、火、杯。CuSO4溶解到水中—有物质传递，CuSO4吸热加快溶解—有能量传递，是敞开系统。2、系统—CuSO4晶体+水，环境—火、杯。系统和环境间有能量传递，但无物质传递，是封闭系统。3、系统—CuSO4晶体+水+火+杯，置于绝热器中，将绝热器外静态空气为

4、环境。系统和环境间无能量传递，也无物质传递，是隔离系统。二、状态和状态函数气体的状态可由温度(T)、压力(p)、体积(V)及各组分的物质的量(n)等宏观性质确定.1、状态:系统中物理性质和化学性质的总和例如：1mol理想气体，确定了压力p=101kPa、体积V=22.4L，即可说，该气体所处的状态为标准状态；改变某一性质,状态就发生了变化.(3)若有一个(或多个)性质发生变化,则系统的状态也就改变了,改变前称为始态,改变后的状态称为终态.特点：(1)系统的状态确定了,则系统的所有性质就都确定.(2)“所有性质就都确定了”并不一定所有性质都有确

5、定值,如：PV=nRT，则P、V、n确定了,T值必然确定.2、状态函数：热力学中用以说明系统状态的宏观物理量，称为状态函数。如：广延性质状态函数：n、m、V、U、H、S、G等（有加合性）。强度性质状态函数：T、P、CB、d等（无加合性），*两广延性质之比是强度性质：c=n/V；d=m/V状态函数特点:状态函数只要有一个变化，系统的状态也发生变化如果状态发生变化,只要始态和终态一定,状态函数（如T）的变化量(ΔT)就只有唯一的数值,不会因始态至终态所经历的途径不同而改变.也就是说,从始点（T1）经不同途径到达终点（T2）时的变化量（ΔT=T2–T

6、1）是相等的.概括为：异途同归，值变相等，周而复始，数值还原。系统的状态一定,各种状态函数的值就都确定了状态函数变量只与系统的始态和终态有关,与变化的途径无关三、过程和途径：1、过程：系统状态发生变化的经过称为过程。过程分类（1）定温过程（T1=T2=T环或T=0）（2）定压过程（P1=P2=P环或p=0）（3）定容过程（V1=V2或V=0）（4）绝热过程（Q=0，系统与环境之间没有热交换）（5）循环过程。特点：一切状函的改变值均为零2、途径：完成某过程的具体路线和方式，称为途径。常用表示途径，由始态指向终态。如：t=20C_等压，升

7、温t=30C可说，系统由t=20C的始态变化到t=30C终态的“过程”，是由等压、升温“途径”完成的。又如：途径Ⅰ途径Ⅱ结论：只要系统的始终态一定，无论系统变化的途径如何，其状态函数的变化值是相同的定压过程2、功W：除热以外的其他的能量传递形式称为功。单位：J规定系统从环境得功为正W0、对环境作功为负W0。体积功：是系统体积变化所对外作的功。W体=-p外V非体积功W非：电功、机械功、表面功等。四、热和功：1、热Q：是系统与环境间存在温度差而引起的能量传递。单位：J规定系统从环境吸热为正Q0、向环境放热为负Q0。注意3、热和功都

8、不是系统的状态函数！不能说系统含有多少热和功，只能说系统在变化过程中作了功或吸收了热。温度高的物体可说具有较高能量，但不能说系统具有较高热量。热和功都