第1章 无机及分析化学.ppt

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1、第一章气体及热化学方程式1.1气体1.2化学反应中的能量关系学习要点1、理解理想气体、体系与环境、状态与状态函数的概念；2、掌握理想气体状态方程、道尔顿分压定律和盖斯定律的计算；3、掌握Qp、U、rHm、rHm、fHm、rSm、rSm、Sm、rGm、rGm、fGm的概念及有关计算和应用；4、掌握热化学方程式的书写；前言化学反应中常涉及到的两个问题:(1)化学反应进行的方向、程度以及反应过程中的能量变化关系(2)化学反应进行的快慢即化学反应的速率问题可能性现实性化学热力学化学

2、动力学化学热力学化学动力学化学热力学初步化学反应速率化学反应平衡1.1气体1.理想气体状态方程pV=nRTp—压力，Pa；V—体积，m３；ｎ—物质的量，mol；T—热力学温度，K；R—摩尔气体常数，又称气体常数。表明了气体的p、V、T、n四个量之间的关系pV=mRT/Mρ=pM/RT在标准状况下，1摩尔气体的体积Vm=22.414×10-3m3，R==pV/nT=ρ=m/V=8.314Pa·m3/(mol·K)=8.314J/(mol·K)R的数值与气体的种类无关，所以也称通用气体常数压力不太高、温度不

3、太低时的实际气体：理想气体低温或高压时的实际气体：理想气体理想气体：气体分子本身无体积、分子间无作用力道尔顿分压定律：分压：在相同温度下，各组分气体占有与混合气体相同体积时，所产生的压力。（1）（2）分体积：组分气体在保持混合气体的温度、压力下，单独存在时所占有的体积。例1:25℃时，装有0.3MPaO2的体积为1dm3的容器与装有0.06MPaN2的体积为2dm3的容器用旋塞连接。旋塞打开，待两气体混合后，计算：（1）O2、N2的物质的量；（2）O2、N2的分压力；（3）混合气体的总压力（4）O2、N

4、2的分体积解：（1）混合前后气体物质的量没有发生变化：（2）O2、N2的分压是它们各自单独占有3dm3时所产生的压力。当O2由1dm3增加到当N2由2dm3增加3dm3到时：（3）混合气体总压力：（4）O2、N2的分体积：注意：单位的统一和换算！1.系统和环境热力学中把人们所研究的对象称为系统；而把系统以外与系统密切相关的其它物质和空间称为环境。系统与环境之间可以根据能量与物质的交换情况，分为三类：(3)隔离系统：也称孤立系统，系统与环境之间既无物质交换也无能量交换。(1)敞开系统：系统与环境之间有物质

5、和能量的交换；(2)封闭系统：系统与环境之间有能量交换但无物质交换；1.2化学反应中的能量关系一、基本概念2.状态和状态函数由一系列表征系统性质的宏观物理量（如压力、温度、密度、体积等）所确定下来的系统的存在形式称系统的状态。藉以确定系统状态的宏观物理量称为系统的状态函数。状态函数具有以下性质：(1)状态一定，状态函数一定；状态变则状态函数随之改变。(2)状态函数变化只与系统的终始态有关，而与变化的具体途径无关。PVnT均为状态函数3.过程与途径当系统发生一个任意的变化时，我们说系统经历了一个过程，系统

6、状态变化的不同条件,我们称之为不同的途径。三种过程：恒压过程、恒温过程和恒容过程。恒温过程恒容过程恒压过程系统从始态到终态的变化过程可以采取不同的方式，每一种方式就称为一种途径。状态函数的变化只取决于终始态而与途径无关热和功是系统状态发生变化时与环境之间的两种能量交换形式，单位均为J或kJ。4.功和热热系统与环境之间因存在温度差异而发生的能量交换形式称为热，用Q来表示功系统怀环境之间无物质交换时,除热以外的其他各种能量交换形式称为功，用W来表示从以上可知Q和W并不是状态函数热力学中对W和Q的符号的规定如

7、下：(1)系统向环境吸热，Q取正值（Q>0，系统能量升高）系统向环境放热，Q取负值（Q<0，系统能量下降）(2)环境对系统做功，功取正值（W>0，系统能量升高）系统对环境做功，功取负值（W<0，系统能量降低）体积功：由系统体积变化而与环境产生的功，W=-p△V功非体积功:除体积功以外的所有其它功WfW=-p△V+Wf5.热力学能与热力学第一定律热力学能即内能，它是系统内部各种形式能量的总和，用符号U表示，单位J或kJ，包括系统中分子的平动能、转动能、振动能、电子运动和原子核内的能量以及系统内部分子与分子

8、间的相互作用的位能等。在实际化学过程中，U的绝对值不可能得到!!!!!在隔离系统中，能的形式可以相互转化，但不会凭空产生，也不会自行消失。若把隔离系统分成系统与环境两部分，系统热力学能的改变值U等于系统与环境之间的能量传递。热力学第一定律：U–(Q+W)=0或U=Q+W解：由热力学第一定律U（系统）=Q+W=100kJ+(50kJ)=50kJU（环境）=Q+W=(100kJ)+50kJ)=50kJ系统净增了50kJ的热力学能