第4章化学热力学基础.doc

《第4章化学热力学基础.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第4章化学热力学基础教学要求1．熟悉热力学第一定律及其相关概念。2．掌握化学反应热效应；了解反应进度概念。3．掌握热化学方程式；反应热、反应焓变的计算；盖斯定律及有关计算；吉布斯能和化学反应方向的判断。教学时数6学时4-1化学热力学的研究对象化学热力学要解决化学反应中的三个问题：1.某混合物能否在一定的条件下发生化学反应？（化学反应的方向。）2.如果发生化学反应，伴随该反应有多少能量变化？（化学反应中能量是如何转化。）3.如果化学反应能够进行，在一定条件下达到的平衡状态如何？转化率有多大？（反应进行的程度。）4-2基本概念1.体系与环境：体系：作为研究对象的一部分物体，包

2、含一定种类和一定数量的物质。（1）敞开体系；（2）封闭体系；（3）孤立体系。环境：除体系以外的与体系密切相关的部分称为环境。2.状态及状态函数:（1）状态是体系的总性质，由压力、温度、体积和物质的量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）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。3.过程与途径（1）过程状态变化的经过称为过程(恒温、恒压、恒容、绝热过程)。（2）途径完成过程的具体步骤称为途径。（3）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。

3、始终态一定时，状态函数的改变量就只有一个唯一数值。（5）等压过程：压力恒定不变ΔP=0；（6）等容过程：ΔV=0；（7）等温过程：　ΔT=04.广度（容量）性质及强度性质:（1）广度（容量）性质：与体系中物质的量成正比的物理量(体积、质量等)，具有加和性。（2）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）。5.热力学第一定律，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

4、，W为正值；体系对环境做功时，W为负值。体积功：W=PΔV单位：J、kJ4-3热力学的四个重要状态函数4-3-1热力学能(内能)1.热力学能(U)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。U：①绝对值无法确定；△U：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。广度性质，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2.力学第一定律：.U2=U1+Q+WΔU=U2–U1=Q+W热力学第一定律：能量具有不同的形式，它们之间可以相互转化，而且在转化过程

5、中，能量的总值不变。Q与W的正负号：体系从环境吸热，Q取＋；体系向环境放热，Q取－；当环境对体系做功时，W取＋；反之，W取－。4-3-2化学反应的热效应焓1.反应热（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应的热效应。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-----

6、--焓则Qp=H2–H1=ΔH（ΔH称为焓变）3.等压反应热（Qp）：若体系在变化过程中，压力始终保持不变，其反应热QP（右下标p表示等压过程）QP=ΔU-W∵W=-PΔV=-p（V2–V1）∴QP=ΔU+pΔV=U2–U1+p(V2–V1)=（U2+pV2）-（U1+pV1）QP=ΔH即:在等压过程中，体系吸收的热量QP用于增加体系的焓4.等容反应热：若体系在变化过程中，体积始终保持不变（ΔV=0），则体系不做体积功，即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（右下标V,表示等容过程）全部用来增加体系的热力学能

7、。5.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，过程吸收或放出的热全部用来增加或减少体系的焓。ΔH表示ΔH=ΔU+pΔV焓(H):是状态函数，等压反应热就是体系的焓变，6.热化学方程式：表示化学反应与其热效应关系的化学方程式叫做热化学方程式2H2（g）+O2（g）===2H2O（g）ΔrHOm(298)=-483.6kJ·mol-1ΔrHOm表示化学反应的标准焓变7.书写热化学方程式：（1）注明反应的温度和压强条件（2）注明反应物与生成物的聚集状态，g-气态；l-液态；s-固态（3）ΔrHOm值与反应方程式的写