化学热力学和化学动力学基础ppt课件.ppt

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1、第5章化学热力学和化学动力学基础5.2热力学第一定律5.1基本概念5.3热化学5.4化学反应的方向5.5化学平衡5.6化学反应速率（选修）7/28/202111、了解热力学能、焓、熵和吉布斯函数等状态函数的概念；本章学习要求4、掌握化学平衡的概念、化学平衡移动的规律及标准平衡常数的相关计算。3、会用rGm判断化学反应的方向，并了解温度对rGm的影响；2、掌握用计算化学反应的热效应；化学反应的方向、程度和能量变化问题化学反应进行的速率问题化学热力学化学动力学解决方法生产中的两个问题：7/28/202135.1基本概念5.1.1化学

2、计量系数和化学反应进度aA+bBdD+eE对于一般的化学反应：令：、、、分别为物质A、B、D、E的化学计量系数。规定：反应物的化学计量系数为负，而产物的化学计量系数为正。反应进度定义为：的单位为mol，与化学反应方程式写法有关。7/28/202145.1.2系统和环境系统环境物质能量系统系统:作为研究对象的这部分物质或空间，也称体系。环境:系统以外并与系统密切相关的其它物质或空间。敞开系统封闭系统孤立系统7/28/20215Matter(H2O)Heatflow系统和环境Heatflow敞开系统封闭系统孤立系统热力学中，我们主要研究

3、封闭系统。7/28/20216状态:系统的一切性质的总和(包括物理性质、化学性质）。状态函数:确定系统状态的宏观物理量称为状态函数。5.1.3状态与状态函数如：物质的量(n)、压力(p)、体积(V)、温度(T)等。状态函数的特点:(1)体系的状态一确定，各状态函数均有确定值。(2)体系状态发生变化时，各状态函数的改变量，只与始态和终态有关，与变化的途径无关。(3)描述体系所处状态的各状态函数之间是有联系的。7/28/202175.1.4过程与途径过程:系统状态发生变化的经过。途径:系统状态变化时经历的具体路线。等温过程：ΔT=0等压

4、过程：ΔP=0等容过程：ΔV=0常见的变化过程T1，P1T1，P2T2，P1T2，P2等温过程等压过程等压过程等温过程aba途径：先等温后等压b途径：先等压后等温“状态一定值一定殊途同归变化等周而复始变化零”7/28/202185.2热力学第一定律5.2.1热和功热（Q）：在系统和环境之间由于温度不同而交换或传递的能量称为热。系统吸热，Q>0；系统放热，Q<0。功（W）：除热以外，系统和环境之间其他的能量交换形式统称为功。系统得功(环境对系统做功)，W>0；系统失功(系统对环境做功)，W<0。7/28/20219功的分类：（1）体积

5、功：由于系统体积变化时反抗外力做功而与环境交换的能量。本章仅讨论体积功，若在定压过程：p始=p终=p环体积功W=－p·ΔV=－ΔnRTΔn：反应前后气体物质的量变化值掌握（2）非体积功（其他功、有用功）：除体积功外，其他各种形式的功，如电功、表面功、机械功等。7/28/202110它包括系统内各种粒子（分子、原子、电子、原子核等）的动能（如分子的平动能、转动能、振动能等）和粒子间相互作用的势能（分子间的吸引能、排斥能、化学键等）。热力学能U性质：（1）是具有加和性的状态函数，其绝对值无法求得，但其变量可以计算。5.2.2热力学能（2

6、）热力学能的大小与系统的温度、体积、压力及物质的量大小有关。热力学能U：热力学系统内各种形式能量的总和，亦称内能。单位：kJ、J。7/28/202111定义：自然界的一切物质都具有能量；能量有各种不同的形式，能够从一种形式转化为另一种形式；在转化过程中，“能量不生不灭，总值不变”。能量守恒与转化定律应用于热力学系统，就称为热力学第一定律。数学表达式：在封闭系统：ΔU=Q+WU1U2QWU2=U1+Q+WU2-U1=Q+W掌握5.2.3热力学第一定律2011-10-257/28/202112例5.1在298K和100kPa的定压条件下

7、,0.5molC2H4(g)和H2(g)按下式进行反应,放热68.49kJ,若1molC2H4(g)进行下述反应,试求ΔU、Q。C2H4(g)+H2(g)→C2H6(g)解:Q=-68.49kJ2=-136.98kJW=-PΔV=-ΔnRT=-(-1)2988.314=2477.6J=2.48kJΔn=n(C2H6)-[n(C2H4)+n(H2)]=-1molΔU=Q+W=-136.98+2.48=-134.50kJ对于1mol反应,ΔUm=-134.50kJ·mol-17/28/202113反应热:化学反应发生后，使产物的温

8、度回到反应物的温度，且系统不做非体积功时，所吸收或放出的能量。通常最重要的过程有等容过程和等压过程。1、等容反应热QV:系统在等容条件下完成的化学反应所产生的热称为等容反应热。化学反应在密闭的容器中进行时(等容)，反应系统的体积不变，