第5章 化学热力学基础精讲.ppt

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 杨 骏 西南大学化学化工学院 §5-2 基本概念 一、系统与环境 定义 ※ 被人为地划定作为研究对象的物质叫系统 （又叫体系或物系）。 ※ 除此而外的物质世界叫环境。 2. 系统分类 系统 系统与环境之间的关系 开放系统 既有物质交换又有能量交换 封闭系统 无物质交换而有能量交换 孤立系统 既无物质交换又无能量交换 通常的化学反应都是在封闭系统中发生的。 二、物质的量——基本物理量 物质的量：符号n，单位：摩尔（mol） 摩尔体积：Vm，单位：m3·mol-1或L·mol-1 适用于气体、固体和液体 物质的量分数 ：符号xi 三、浓度 1. 物质的量浓度：每升溶液中溶质B的物 质的量。符号：c，单位：mol·L-1或 mol·dm-3 2. 质量摩尔浓度：溶液中溶质B的物质的量 （以mol为单位）除以溶剂A的质量（以kg为 单位），称为溶质B的质量摩尔浓度。符 号：m，单位：mol ·kg-1 四、气体 1. 理想气体状态方程 pV = nRT 单位：p-Pa；V-m3，T=K（273+℃）， n-mol，R：8.314m3·Pa ·mol-1 ·K-1 例：已知T=273K，p=101325Pa，n=1mol 求：V=？ 解： 分子不占有体积 分子间作用力忽略不计 理想气体 状态方程 的其它表 示形式： 计算气体密度 计算物质的分子量 2. 分压定律 （1）恒温时，各组分气体（A、B……）占据与混合气体 相同的体积（V总）时，对容器所产生的压力（pA、 pB……），叫该组分气体的分压力。 对混合气体：p总V总=n总RT 对组分气体：pAV总=nART ，…… p分V总=n分RT （2）分压定律：混合气体的总压力（p总）等于各组分气 体分压之和。 p总 = pA+ pB+…… T、V PA PB nB nA P总 分压定律的其他表示方法： 解：T =（273+23）K = 296K p氢气 = p总-p水 = (100.5-2.81)kPa = 97.7kPa 例：在实验室中用排水取气法收集制取的氢气。在23?C，100.5 kPa下收集了370 mL 的气体。试求：23?C时，收集的氢气的物质的量。(已知23?C时水的饱和蒸气压为2.81kPa)。 x 296K 例：A，B两种气体在一容器中混和， 下面表达式哪些是正确的？ 1．PAVA=nART 2．PV=nART 3．PVA=nART 4．PAV=nART 5．PA(VA+VB)=nART 6．(PA+PB)VA=nART 例：A，B两种气体在一容器中混和， 下面表达式哪些是正确的？ 1．PAVA=nART 2．PV=nART 3．PVA=nART 4．PAV=nART 5．PA(VA+VB)=nART 6．(PA+PB)VA=nART ? ? ? ? ? ? P总V分 = P分V总 = n分RT 五、热 热是系统与环境之间的温度差异引起的能量传递 形式。系统放热用“-”表示；系统吸热用“+”表示 六、热力学标准态（标态） 当系统中各种气态物质的分压均为标准压力p?， 固态和液态物质表面承受的压力都等于标准压力 p?，溶液中各溶质的浓度均为1 mol/L。 注意：热力学标态未对温度有限制； 不同于理想气体标准状态: (273K，101325Pa) 七、状态与过程 当体系的温度、压力、体积、物态、物质的量、能量等一定时，我们就说系统处于一个状态。 系统从一个状态（始态）变成另一个状态（终态），就说发生了一个过程。(等容/压/温过程)。 过程分为自发过程与非自发过程。 八、状态函数 由系统的状态决定的物理量称为状态函数。如 气体状态一定，则其物理量T，p，V就一定。 P1,V1,T1 P1,V2,T2 P2,V2,T1 始态 升温 终态 恒 温 减压 升温 中间态 状态函数的变化量: △V = V终态 - V始态 △T = T终态 - T始态 §5-3 化学热力学的四个重要状态函数 一、热力学能（内能）（U） 理解为等容反应的热效应 即： 二、焓（热焓） （H） 理解为恒压反应的热效应 即