无机化学 第一章 化学反应中的质量关系和质量关系.pptVIP

第一章 化学反应中的质量关系和能量关系 1.2.5 气体的计量 1. 理想气体状态方程 理想气体的概念：温度不太低，压力不太高的稀薄气体。 两点基本假设： (1) 分子间距离很远，相互作用力可忽略不计； (2) 分子自身的体积很小，与气体所占体积相比，可忽略不计。 理想气体状态方程(The Ideal Gas Law)： pV = nRT 式中p：压力(压强，Pa或kPa); V：体积(dm3或m3) n：气态物质的量(摩尔，mol); R：摩尔气体常数 The Gas Constant R 在STP下，p =101.325kPa, T=273.15K n=1.0 mol时, Vm = 22.414 L= 22.414×10-3m3 理想气体状态方程式的应用 2. 理想气体分压定律 分体积定律 在研究化学反应时，人们总会思考一些问题：当几种物质放在一起时 a.能否发生反应？ b.反应速率多大？ c.会发生怎样的能量变化？ d.到什么程度时反应达到平衡？ e.反应机理如何？ a, c, d 属于化学热力学问题，而 b, e 属于化学动力学问题。 热力学研究范围为：化学反应方向，限度以及伴随能量的变化。 1.4.1 基本概念和术语 2. 状态和状态函数 3. 过程（Process）和途径（Path） 在外界条件改变时，体系的状态就会发生变化，这种变化称为过程，变化前称为始态，变化达到的状态称为终态。 实现过程的方式称为途径。 4. 热和功 6. 能量守恒 1. 恒压反应热和反应焓变 在等温、不做非体积功的条件下，化学反应所吸收或放出的热量―― 反应的热效应或反应热。 恒压反应热 Qp ； 恒容反应热 QV 对于封闭体系，只做体积功的恒压反应： Q = Qp，W = ? p ( V2 ? V1 ) ?U = Q + W = Qp ? p ( V2 ? V1 ) 体系：被研究对象。 环境：体系外与其密切相关的部分。 敞开体系：与环境有物质交换也有能量交换。 封闭体系：与环境无物质交换有能量交换。 孤立体系：与环境无物质、能量交换。 1.体系和环境 状态：体系的宏观性质的综合表现。 状态函数：描述体系性质的物理量。(p,V,T) 状态函数的特点： ①状态一定,状态函数一定。 ②状态变化,状态函数也随之而变,且状态函数的变化值只与始态、终态有关,而与变化途径无关。在计算有关状态函数变化的问题时，只需明确系统的始态和终态即可，而不需考虑具体的变化途径。 同一体系，状态函数之间相互制约。 例如：pV = nRT 状态函数的分类 (1) 容量性质: 即广度性质，如 V， m， U，H 等，具有加和性。 (2) 强度性质：如 T， p， c，ρ 等，不具有加和性。 例如：1 mol O2，100 kPa 条件下 始态 25℃ 终态 60℃ 90℃ 0℃ 途径Ⅰ 途径Ⅱ 途径Ⅲ 途径Ⅰ：?T = (60 ? 25)℃ = 35℃ 途径Ⅱ：?T = (90 ? 25)℃ + (60 ? 90)℃ = 35℃ 途径Ⅲ：?T = (0 ? 25)℃ + (60 ? 0)℃ = 35℃ P1 = 101.3 kPa V1 = 2 L T1 P = 1013 kPa V= 0.2 L T=T1 P2 = 202.6 kPa V2 = 1 L T2 = T1 加压 减压 加压 等温过程：始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度。T1=T2 等压过程：始态、终态压力相等，并且过程中始终保持这个压力。p1=p2 等容过程：始态、终态容积相等，并且过程中始终保持这个容积。V1=V2 几种重要的过程 体系与环境之间由于存在温差而传递 的能量。 （1）热( Q ) 规定：体系吸热：Q 0； 体系放热： Q 0。 定义：体系与环境之间除热之外以其它形式传递的能量 。 非体积功 pex V1 体积功： 体系对环境做功，W0（失功） 环境对体系做功，W0（得功） （2）功( W ) 规定： 　　　 注意：热和功不仅与体系始、终态有关, 而且与过程的具体途径有关, 所以热和功不是状态函数。单位均为J、kJ。 5. 热力学能(U) 定义：体系内所有微观粒子的全部能量之和，也称内能。单位—J、kJ。 包括：体系内部各种分子、离子、原子和核运动的能量以及相互之间的作用能。 U是状态