第五章 化学热力学基础.pptVIP

2. 熵的微观实质 波尔兹曼指出熵是系统的微观状态数的度量： S = k ln ? 其中k = 1.380 7 ? 10-23 J?K-1，称为Boltzmann常量，?为微观状态数。 微观状态数越多，表明系统内的微观粒子的混乱度越大，因此，从微观的角度看，熵是微观状态的混乱度(或无序度)的量度。即熵愈大，系统的混乱度愈大。 * 第二篇 化学热力学与化学动力学基础 第5章 化学热力学基础 Basis of Chemical Thermodynamics 本章教学目标 1. 了解热力学的研究对象，热力学三个定律； 2. 理解和掌握热力学基本概念(状态与过程，状态函数，热力学标态，热和功)，理想气体状态方程，道尔顿分压定律，分体积定律。 3. 理解和掌握热力学的四个状态函数：热力学能U、焓H、熵S、吉布斯自由能G，状态函数的改变量只与体系的始、终态有关，而与变化的途径无关。 4. 掌握化学热力学的主要应用：判断化学反应方向和限度，利用盖斯定律计算反应焓、反应熵和反应自由能，吉布斯－亥姆霍兹方程，范特霍夫等温方程等。 5-1 化学热力学的研究对象 化学热力学：用热力学的定律、原理和方法研究化学过程的能量变化、过程的方向与限度。 主要解决化学反应中的三个问题： ① 化学反应中能量的转化 － 热力学第一定律 ② 化学反应的方向性 － 热力学第二定律 ③ 反应进行的限度 例如： 永动机为什么不可能存在？ 电冰箱制冷不是自发的。 高炉炼铁：Fe2O3 + 3 CO = 2Fe +3CO2 尾气中CO浓度不可能为零？ 石墨能否转化为金刚石？ 反应条件是约1500 oC和6×106 K Pa，用镍等作为催化剂。 5-2 基本概念 5-2-1 系统与环境(system and surroundings) 系统：人为划定的作为研究对象的物质（体系或物系）。 环境：系统以外的物质世界。通常规定298.15 K为环境温度；以标准大气压1.01325×105 Pa为环境压力。 按照体系和环境之间的物质及能量的交换关系，可以将体系分为三类： 1） 开放体系 既有能量交换，又有物质交换； 2） 封闭体系 有能量交换，无物质交换； 3） 孤立体系 既无物质交换，又无能量交换。 5-2-2 物质的量 计量物质的微观基本单元的物理量，符号为n，单位为摩尔(mol)。当物质的微粒数或其特定组合数与0.012 kg 12C的原子数相等时，其“物质的量”为1 mol。 0.012 kg 12C的原子数叫做阿伏加德罗数，当阿伏加德罗数以mol-1为单位时，称为阿伏加德罗常量，符号为NA 或 L。 1 mol物质的体积称为“摩尔体积”，符号Vm，单位m3?mol-1或L?mol-1。1 mol物质的质量称为该物质的“摩尔质量”，符号为M，单位kg?mol-1。 混合物组分的“物质的量”与混合物的“物质的量”之比称为“物质的量分数”（摩尔分数），符号为x。 摩尔反应：对于一个特定的化学方程式，反应物按照方程式的计量系数完全转化为生成物，就发生了1mol反应。 H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O (l) 2 H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (l) 计量系数，以希腊字母ν为符号，是纯数，有正负之分，反应物的计量系数为负值，生成物的计量系数为正值。 在书写热化学方程式时，要注明物质的物理状态。固相－ s ，晶体－c，液相－l ，气相－g，水溶液－aq；若某物质有几种不同的晶态，要具体指明是哪种，如C石墨，C金刚石等。 5-2-3 浓度 狭义的浓度是“物质的量浓度”， 指每升溶液中溶质B的“物质的量”，符号为c，单位为mol?L-1或mol?dm-3。 cB = nB/V “质量摩尔浓度”，符号m，单位mol?kg-1