第2章化学热力学基础与化学平衡汇编.ppt

第1节 引 言 判断化学反应能不能自发进行 反应限度或化学平衡问题 反应速率如何 反应的反应历程或反应机理 ◆ 热力学:专门研究能量相互转变过程中所遵循的法则的一门科学。 ◆ 化学热力学:用热力学的理论和方法研究化学反应过程的能量变化问题、化学反应方向问题以及化学反应进行的程度问题，则形成了化学热力学。 系统（体系）与环境 ◆ 敞开系统：系统与环境之间既有物质交换，又能以热和功的形式进行能量交换 ◆ 封闭系统: 系统与环境之间只有能量交换，而没有物质交换 ◆ 孤立系统：系统与环境之间既没有物质交换也没有能量交换。 ◆ 用来描述系统状态的物理量（p、T、V、n …）叫做状态函数 2. 状态和状态函数 状 态 函 数 的 特 征  体系性质的分类 （根据它与体系中物质的量的关系） 3. 过 程 ◆ 当系统从一种状态变成另一种状态时，就说系统发生了一个过程。 ◆ 等压过程：系统的始态、终态压力相等，并且 系统状态变化是在等压条件下进行 ◆ 等温过程：系统的始态、终态温度相等，并且 系统状态变化是在等温条件下进行 4. 相 ◆ 系统中物理性质和化学性质完全相同，与其它部分明确分隔开来的一个均匀部分称为一相 第2节 热力学第一定律 若环境向系统做功，功取正值(W ? 0) 若系统向环境做功，功取负值(W ? 0) 体积功 2.2.2 热力学能 热力学能包括 ◆ 任何系统在一定状态下热力学能是一个定值，换言之，热力学能(U )是状态函数 ◆ 热力学能的绝对值难以确定，当状态发生变化时，ΔU 的值仅取决于系统的始态和终态，即系统的始态和终态一定，热力学能变化量ΔU一定 2.2.3 标准状态 状态函数如热力学能U，在不同的状态时有不同的数值，绝对值无法确定 第3节 焓 ◆ H是一个新的热力学函数，称为焓 ◆ H也是状态函数 单位：J、kJ ◆不能确定U的绝对值，所以也不能确定 H 的绝对值 2.3.2 标准摩尔生成焓 ◆ 在温度 T 下，由指定单质生成 1 mol 物质 B 反应的 标准摩尔焓变。 符号为ΔfHm?(B，相态，T ) 2.3.4 化学反应焓变 化学反应热 3.?标准摩尔反应焓 4. 由标准摩尔生成焓求算ΔrHm? ● 求算下列反应的ΔrHm?  2Na2O2(s) + 2H2O(l) ══ 4NaOH(s) + O2(g) ● 3CO(g) + Fe2O3(s) = 2Fe(s) + 3CO2(g) 第4节 盖 斯 定 律 正确书写热化学方程式 ▲ 明确写出化学反应的计量方程式 ▲ 注明计量方程式中各物质的聚集状态(s, l, g) 第5节 自发过程和熵 ◆ 自发反应：在给定的一组条件下，一个反应可以 自发地正向进行到显著程度，就称为自发反应。 但有些吸热反应在常温下也能进行 ● H2O(l) ══ H2O(g) ΔrHm? = 44.0 kJ·mol-1 ● 自发的吸热反应（ΔH ? 0）即固态反应物生成 液态或气态产物，或液态反应物生成气态产物， 系统的混乱程度增加。 2.5.2 熵 系统内的混乱程度增大有利于反应自发进行。系统有趋向于最大混乱度的倾向，混乱度通常用? 表示 对不同的纯物质，由于其组成不同，结构不同，其混乱度亦不同 2. 熵 3. 热力学第三定律 “在0 K时，任何物质完美晶体的熵值为零 ” 即 S*（完整晶体，0 K）= 0 ● 在298.15 K时，所有物质的标准摩尔熵均大于零 Sm?（B，相态，298.15 K）? 0 ● 在水溶液中，热力学规定: Sm?（H+，aq，298.15 K）= 0 以此为基准，计算出水溶液中其他离子的 标准摩尔熵的相对值 5. 化学反应熵变 在298.15 K下的化学反应 a A + b B = g G + h H 例1: 298.15 K下反应： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) ΔrHm? = 178.32 kJ·mol-1  求算该反应的ΔrSm?值。 ΔrSm?= Sm?(CaO, s)+Sm?(CO2,g) ―Sm?（CaCO3, s） ● 在