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第二章 化学反应的能量和方向 §2－1 　热力学基础知识 §2－2　 化学反应过程中的热效应 §2－3 热化学定律 §2－4 化学反应的方向 教 学 要 求 理解热力学第一定律数学表达式，理解定压热与焓变、定容热与热力学 能变的关系。 了解自发过程的特点，了解熵的统计意义。 理解并掌握化学反应热概念，掌握化学反应的（标准）摩尔焓概念，理 解并熟练应用盖斯定律，掌握并熟练应用标准摩尔生成焓概念。 理解体系与环境、状态与状态函数、功与热、热力学能与焓、熵与吉布斯自由能等概念。 掌握用标准摩尔生成吉布斯自由能计算反应的标准摩尔生成吉布斯自由能的方法和吉布斯判据的应用。 掌握吉布斯——亥姆霍兹方程的应用。 考 试 范 围 热力学能、焓、熵及吉布斯自由能等状态函数的 性质；功与热等概念。 有关热力学第一定律的计算；恒压热与焓变、恒 容热与热力学能变的关系及其成立的条件。 化学反应热概念，热化学方程式概念，标准态概 念，标准摩尔生成焓概念，标准摩尔生成吉布斯 自由能概念，化学反应的（标准）摩尔焓概念， 化学反应的标准摩尔生成吉布斯自由能概念，吉 布斯判据的应用。 应用盖斯定律计算化学反应的（标准）摩尔焓；反应的标准摩尔生成吉布斯自由能的计算；有关吉布斯——亥姆霍兹方程（热力学第二定律）的计算，如转变温度的计算等。 研究化学反应会涉及到以下五大类问题： 那些物质之间能发生反应，那些物质之间不能发生化学反应。 —— 化学反应方向问题 反应过程中的能量变化关系如何? 是否伴随有热效应，是放热还是吸热？ —— 化学反应的能量问题 反应进行到什么程度？反应物转变为产物的最大限度是多少？ —— 化学反应的平衡问题 反应的速度如何？反映的历程（中间步骤）是什么？ —— 化学反应的速度问题 进一步了解物质的结构和性质之间的关系，深入探讨化学反应的本质。 —— 结构化学问题 热力学：研究能量相互转化中所遵循规律的学科。 化学热力学：用热力学的理论、规律、方法研究化学现象的科学。可以解决化学反应的方向问题，能量问题和平衡问题。 化学热力学的研究对象：是大量质点的集合体，它采用宏观的方法，只考虑物质的宏观性质，不考虑分子的个体行为，不涉及物质的微观结构，不考虑变化过程的细节，不研究反应历程，只考虑从起始状态到终了状态发生变化的净过程。 §２－１　热力学基础知识 系统和环境 系统的状态函数 热和功 热力学第一定律 过程的热 §2 - 1 热力学基础知识 一. 系统和环境 1. 系 统：被研究的对象（包括物质和空间）。 2. 环 境：系统以外与系统相联系的其它部分。 3. 系统分类： 划分依据 — 系统与环境间有无能量或物质交换 （1）敞开系统（与环境有物质和能量的传递） （2）封闭系统（与环境有能量传递，但无物质传递） （3）隔离系统（与环境既无能量传递，也无物质传递） 二、状态和状态函数 ⒈ 状 态：是系统所有宏观性质（物理和化学的）的综合表现。 ⒉ 状态函数：描述系统状态的物理量。 温度（T）、压力（P）、体积（V）、物质的量（n）、热力学能（U）、焓（H）、熵（S）、密度、粘度、导热系数等。 状态和状态函数 状态函数的特点 它的数值仅仅决定于系统的状态，与过程相关，而与途径无关。 系统的状态与状态函数是相互联系的，相互对应。 状态函数的分类 质的特征的状态函数 表示系统的强度性质，不具有加和性，与物质组成多少无关。如密度、硬度、温度等。 量的特征的状态函数 　 表示系统的广延性质，具有加和性，与整体和部分中所含物质的多少成正比。如质量、体积等。　　 三、过程和途径 过 程：系统状态变化的经过，包括开始状态和终了状态。（如化学反应前后就是一个过程。） 恒温过程 恒压过程 恒容过程 途 径：完成一个过程所经过的具体路线（步骤）。 （一个过程可以通过多个途径实现） 例：从始态（T1,P1）到终态（T2,P2）的两条途径。 四、热和功 热和功是系统状态变化时，系统和环境之间 能量传递的两种形式。 热：是系统与环境之间由于存在温度差而引起的能量传 递形式，用 Q 表示。 系统从环境吸热，Q ＞ 0 系统向环境放热，Q ＜ 0 功：除热以外，系统与环境之间以其它形式交换或 传递的能量称为功，用 W 表示。 系统对环境作功时 W