化学热力学与化学动力学基础ppt课件.ppt

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1、一、教学要点：热力学函数U、H、S、G的物理意义。2.应用热力学函数进行计算，根据热力学函数进行反应自发性的判断。3.掌握吉布斯-赫姆霍兹公式，计算及其应用。第5章化学热力学基础BasisofChemicalThermodynamics5-1化学热力学的研究对象化学热力学：应用热力学的基本原理研究化学反应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化学反应中能量的转化；②化学反应的方向性；③反应进行的程度例如：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Al是否可以同样方法炼制？Ti的氯化Ti

2、O2(s)+Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)?2C(石墨)+O2(g)===2CO(g)TiO2(s)+2C+2Cl2(g)=TiCl4(g)+2CO(g)一、体系：人为划分出来的研究对象1．敞开体系；2．封闭体系；3．孤立体系。二、环境：在体系周围和体系密切相关的就是环境5-2热力学基本概念三、物质的量：当物质的微粒数或其特定组合数与0.012kg碳-12的原子数相等时，其“物质的量”为1mol.四、气体：理想气体状态方程：pV=nRT道尔顿分压定律：p=p1+p2+p3+p4+……+p

3、i五、热和功1.热：体系与环境之间因温度不同而交换或传递的能量称为热；表示为Q。规定：体系从环境吸热时，Q为正值；体系向环境放热时，Q为负值。2.功：除了热之外，其它被传递的能量叫做功;表示为W。规定：环境对体系做功时，W为正值；体系对环境做功时，W为负值。？？1.状态：表征体系性质的物理量所确定的体系存在形式。由p、V、T、n等物理量所确定下来的体系存在的形式称为体系的状态2.状态函数：确定体系状态的物理量称为状态函数3.状态函数的特点：状态函数只与体系的始态和终态有关，而与变化的过程无关p、V、

4、T、n六、状态及状态函数:P3=303.9kPaT3=473KV3=0.845m3p1=101.3kPaT1=373KV1=2m3p1=202.6kPaT1=373KV1=1m3（I）加压（II）加压、升温减压、降温始态终态图3-1理想气体两种不同变化过程反应物与生成物都是气体时，各物质的分压为1.013105Pa反应物与生成物都是液体时，各物质的浓度为1.0mol•kg-1固体和液体纯物质的标准态指在标准压力下的纯物质标准态对温度没有规定，不同温度下有不同标准态七、热力学标准态5-3化学热力学的

5、四个重要状态函数一、热力学能(内能)1.热力学能：体系内部一切能量的总和称为体系的热力学能(U)。包括分子运动的动能，分子间的位能以及分子、原子内部所蕴藏的能量。问题：U是否为状态函数？ΔU呢？＊U：①绝对值无法确定；②体系状态发生改变时，体系和环境有能量交换，有热和功的传递，因此可确定体系热力学能的变化值。△U：体系热力学能改变量●具有加和性，与物质的量成正比。●体系与环境之间能量交换的方式●热和功的符号规定2.热力学第一定律：Q、W状态（I）状态（II）U1U2U2=U1+Q+W热力学第一定律数

6、学表达式：ΔU=U2–U1=Q+W●热力学第一定律：能量可以相互转化，转化过程中，能量的总值不变例1:某封闭体系在某一过程中从环境中吸收了50kJ的热量，对环境做了30kJ的功，则体系在过程中热力学能变为：体系热力学能净增为20kJ；问题：ΔU环境=？ΔU体系=（+50kJ）+（-30kJ）=20kJ二、焓(H)与焓变(△H)1.反应热(Q化学反应的热效应）：在化学反应过程中，当生成物的温度与反应物的温度相同，等压条件下反应过程中体系只做体积功而不做其它有用功时，化学反应中吸收或放出的热量称为化学反

7、应的热效应。等压热效应(QpQv)、等容热效应(Qv)2.焓（H）：由热力学第一定律：ΔU=Q+W体系对外作功：W=-pΔV=-p（V2–V1）ΔU=Qp+W=Qp–p（V2–V1）U2–U1=QP–p（V2–V1）QP=（U2+pV2）-（U1+pV1）令H＝U＋pVH：新的函数-------焓则Qp=H2–H1=H（H称为焓变）问题1：H是状态函数还是非状态函数？H呢？焓：●定义H＝U＋pV焓(H):是状态函数，等压反应热就是体系的焓变●ΔH=ΔU+pΔV●ΔH=Qp●QV=ΔU3.H、Δ

8、H的物理意义：5.等容反应热：（ΔV=0）则W=0；这个过程放出的热量为QV根据热力学第一定律:QV=ΔU说明：在等容过程中，体系吸收的热量QV全部用来增加体系的热力学能。4.等压反应热ΔH=Qp问题2：Qp与Qv之间的关系？6.Qp与Qv之间的关系：●Qp=HQv=U+pVH=U+pV=U+nRTQp=Qv+nRT●对于有气体参加的反应，V≠0,Qp≠Qv●对液态和固态反应，Qp≈Qv,H≈U●ΔH+吸热反应；ΔH-放热反应注意适用条件：封闭