第一章 化学热力学初步(白色).ppt

无机及分析化学 第一章 化学热力学初步 化学热力学研究的内容包括： §1－1理想气体状态方程和分压定律 1.1.1理想气体状态方程 1.理想气体(ideal gas) 在通常情况下物质可以三种不同的状态存在，即气态、液态和固态。其中以气态的性质最为简单。（特殊情况下呈现 等离子态） 为了研究的方便，人们假设有一种气体，它的分子只有位置而不占有体积，是一个具有质量的几何点。并且分子之间没有相互吸引力，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失。这种气体称之为理想气体。 §1—2能量和能量守恒 1.2.1体系(system)和环境(surroundings) 宇宙间各事物总是相互联系和相互影响的。为了研究的方便，常常把要研究的对象和周围的事物人为地分开，这些 被研究的对象称之为体系，而体系以外与体系有密切关系和相互影响的其它事物和空间称之为环境。 体系与环境 1.2.2 状态与状态函数 1.状态(state) 描述一个体系，必须确定它的一系列宏观的物理、化学性质。例如温度、压力、重量、体积、组成、能量和聚集状态等。这些性质的总和就确定了体系的状态。所以， 状态是体系内一切性质的总和。 1.2.3 过程(process)和途径(path) 体系发生变化的经过，称热力学过程。 有各种不同的过程。 恒温过程；恒压过程；恒容过程。绝热过程。 体系经历一个过程，从始态变化到终态，可以采用许多不同的方式， 体系发生变化的具体方式称作途径。 例如：烟台?大连（陆地，空中，海上） 1.2.4 内能、热和功 1、内能 内能是体系内一切能量的总和。用符号“U”表示，体系的内能包括体系内部分子（或离子、原子）的内动能，分子之间作用能（分子间的势能），分子内部具有的能量（包括分子内各种粒子如原子、原子核、电子等运动的能量与粒子间相互作用的能量以及核能等），但不包括体系整体运动的动能和体系整体处于外力场中具有的势能。 U= UK + UP + U核 Kinetic，Potential，Nuclear 功的形式、功的分类 功的形式 强度性质 广度性质改变量 1、机械功 f（力） dl（位移） 2、体积功 P（环境压力） dV（系统体积改变） 3、电池功 E（ 电动势） dQ（电量改变） 4、引力功 mg（重力） dh（高度改变） 5、表面功 σ（表面张力） dA（表面积改变） 计算方法： 功 = 强度性质*广度性质改变量 功的分类：体积功W、非体积功W’ W = W体 + W’非 体 积 功 的 计 算 （1）定容过程的功： 因为：dV = 0 ， 所以W=0 （2）自由膨胀过程的功： 因为：P环 = 0 ， 所以 W=0 （3）对恒定外压过程的功： 1.2.5 反应进度ξ 化学反应的反应进度是用来描述和表征化学反应进行程度的物理量。用符号ξ来表示，单位mol。 反应体系中，任何一种反应物或生成物在反应过程中物质的量的变化dnB与该物质的化学计量系数υB的商称作该反应的反应进度。 dξ= dnB/υB 若反应未发生时的反应进度为零，ξ=0，则上式可表示为ξ= ΔnB/υB 3)热力学中状态函数增量习惯用： 末态 － 始态 ０＝ gG＋dD －a A－b B 若用Ｂ代表参加反应的任何物质时， νＢ为任何一种物质Ｂ对应的化学反应中的对应的化学计量数。对产物νＢ取正值，反应物νＢ取负值。 1.2.6 热力学第一定律 §1－3焓、焓变和盖斯定律 化学反应总是伴有热量的吸收和放出，研究这种能量变化对于研究化学反应来说是十分重要的。把热力学理论和方法应用到化学反应中，讨论和计算化学反应的热量变化的学科称为热化学。 1.3.1化学反应热效应和反应焓变 化学反应过程中，反应物分子的化学键要断裂，要吸收能量；又要生成一些新的化学键以形成产物，要放出热量。这种由于化学键的断裂和形成而引起的热量变化，就会反映在化学反应过程中热量的吸收或放出。这热量的吸收或放出，我们称之为热效应。 2 H2 + O2 = 2 H2O Q=-571.66kJ 1.3.2 热化学方程式 1．热力学标准状