第二章_____化学反应的能量和方向.ppt

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1、1第二章化学反应的能量和方向一、教学目标：1、了解热力学能、焓、熵、吉布斯自由能四个热力学函数在一般化学反应条件下的意义及相互关系。了解符号△rHmθ、△fHmθ、△rSmθ、Smθ、△rGmθ、△fGmθ的含义。2、理解系统、环境、状态及状态函数、定容热、定压热的概念。3、理解热力学第一定律和盖斯定律，掌握有关计算。24、掌握标准状态下反应的摩尔焓（△rHmθ）、化学反应的标准摩尔熵（△rSmθ）、化学反应的标准摩尔吉布斯自由能（△rGmθ）的有关计算。5、应用吉布斯-亥姆霍兹方程判断化学反应自发进行的方向及计算标准状态下自发进行的最高或最低温度。31、系统：热力

2、学中将研究反应对象称为系统。2、环境：系统以外与系统相联系的物质世界称为环境。3、系统类型：系统和环境之间既有边界又有联系，可进行物质或能量的传递。§2-1基本概念4系统可分为：（1）敞开系统：系统与环境之间，既有物质的传递又有能量的传递。系统环境能量物质敞口烧杯装水系统：水5（2）封闭系统：系统与环境之间只有能量传递，没有物质传递。体系环境能量密闭容器装水系统：水+水蒸气6（3）隔离系统：系统与环境之间既无物质的传递也无能量传递。如：孤立体系也称为隔离体系。(体系+环境)绝热装置盛水系统：水+水蒸气+绝热装置7敞开体系封闭体系孤立体系8二、系统的状态函数系统的状态

3、：是系统所有宏观性质的综合表现。如：p;V;Tm；U；H；S等状态函数：用来描述系统状态的物理量。特点：系统的宏观性质是状态的单值函数，当状态确定后，系统的宏观性质就有确定的数值，状态一定，其值一定；状态变化，其值也变；其值只决定于系统的始态和终态而与过程无关。状态函数之间的定量关系式称为状态方程。如：理想气体方程pV=nRT。9若系统的状态从初态经过若干中间步骤到终态，状态函数的变化量与中间步骤无关，而只取决于系统的初态和终态。状态函数按其性质可分为两类：（1）广延性质（容量性质）：这种性质的数值的大小，与体系中物质的数量有关，具有加和性。如：V、H、S等（2）强

4、度性质：这种性质的数值大小，与体系中物质的数量的无关，仅仅取决于体系的自身性质。不具有加和性。如：T、p、c、ρ等10三、过程和途径过程：系统的状态发生任何变化的经过。实现这个过程的具体步骤称为途径。298K,H2O（g)途径1298K,H2O(l)373K,H2O（g）始态终态373K,H2O(l)途径211等温过程（T）：系统的变化在等温条件下进行。等压过程（p）：系统的变化在等压条件下进行。绝热过程：Q=0系统的变化是在绝热的条件下进行。环程过程：系统由某一状态出发，经过一系列的变化，又回到原来的状态。12四、热和功热：系统与环境之间由于存在温度差异而发生能量

5、交换，这种被传递的能量称为热。若系统吸热，规定Q为正值，系统放热，Q为负值，单位为J。功：系统与环境之间除热以外的其它形式传递的能量都叫功。规定环境对系统做功，w为正值，系统对环境做功，w取负值，单位为J。体积功：在一定外压下，由于系统的体积发生变化而与环境交换的功。13表达式：w=-pΔV=-p（V2-V1）非体积功：除体积功以外的一切功。表面功、电功等。功和热是过程中被传递的能量，它们不是状态函数，其数值与途径有关。14五、热力学第一定律“自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，能量从一种形式转化为另一种形式，在转化的过程中，不生不灭，能量的总值不变”

6、这就是能量守恒与转化定律．能量守恒与转化定律用于具体的热力学系统，就得到热力学第一定律．对于一个与环境只有能量交换的封闭系统，若环境对其做功，系统从环境吸热Q．则系统的能量必有增加。根据能量守恒与转化定律，增加的这部分能量等于W与Q之和。等于系统内能的改变。15热力学能又称为内能，它是系统内部各种形式能量的总和。热力学能包括系统中分子的平动能、转动能、振动能、电子运动及原子核内的能量以及系统内部分子与分子相互作用的位能等，热力学能的绝对值不能确定，U是状态函数，U值取决于系统的初和终态，可通过系统和环境热和功的变化来度量。△U=U2-U1=Q+W(封闭体系)上式为

7、热力学第一定律数学表达式16例:某系统由状态I变到状态II,经历了两种不同的途径,分别吸热和环境作功Q1、W1和Q2、W2。下列表示式中正确的是（）A：Q1+Q2=W1+W2B：Q1+W1=W2+Q2C：Q1>Q2,W1>W2D：Q1