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§2-1化学反应中的能量关系 (热力学第一定律与热化学) 一、基本概念与术语 1、系统和环境： （1）系统：把所研究的物质或空间（研究对象）称为系统或体系。 （2）环境：体系以外对体系产生影响的部分 根据系统与环境之间的物质和能量交换情况： （1）封闭系统：系统与环境之间只有能量交换而无物质交换（主要研究系统） （2）敞开系统：既有能量交换又有物质交换 （3）孤立系统：既无能量交换又无物质交换 2、状态和状态函数 （1）状态：是系统所有化学性质和物理性质的综合表现。可由一系列的物理量来决定。 例如：气体：p、V、T及各组分的物质的量 （2）状态函数：决定体系状态的物理量 状态函数有特征，状态一定值一定， 殊途同归变化等，周而复始变化零。 （ⅰ）表现系统“质”的特征，称为系统的强度性质 如：T、p、组成；（没有加和性） （ⅱ）表现系统“量”的特征，称为系统的广度性质 如：V（有加和性） 热力学状态函数（热力学函数）：U、H、S、G 3、过程和途径： （1）过程：若体系的状态发生变化，从始态到终态，体系经历了一个热力学过程。 (1)恒压过程：体系与环境压力相同且恒定不变的过程。p= p外 (2)恒容过程：体系体积恒定不变的过程。dV=0 (恒温过程,绝热过程,可逆过程,不可逆过程) （2）途径：体系经历一个过程，可以采取多种不同的方式，每一种具体的方式称为途径。 二、热力学第一定律 1、热力学能（内能）：体系内一切能量的总和，用U表示。 只要过程的始、终态确定，则△U一定 2、热和功（单位：J 或 kJ） （1）热：把由于温度不同而在体系和环境之间传递的能量，称为热，用“Q”表示。 在热力学中规定： 体系从环境中吸热，Q＞0，为正值 体系向环境中放热，Q＜0，为负值 （2）功：除热以外其它形式传递的能量，用“W”表示。 在热力学中规定：体系对环境做功，W＜0，为负值 环境对体系做功，W＞0，为正值 主要指体积功。 3、热力学第一定律 （1）热力学第一定律：即能量守恒定律 （2）数学表达式：对于封闭系统 状态Ⅰ 状态Ⅱ 三、焓 设一封闭体系在变化过程中只做体积功，则 2、若体系变化是恒压过程，p为定值，V1 V2 四、化学反应热效应 热化学：把热力学第一定律具体应用于化学反应，讨论和计算化学反应热量问题的学科。 1、化学反应热效应： 物质在发生化学反应时，通常伴随放热或吸热。化学反应时，如果系统只做体积功，那么当反应终了的温度恢复到反应前的温度时，系统所吸收或放出的热量，称为该反应的反应热效应或反应热。 恒容热效应：QV表示，QV = △U 恒压热效应：QP表示，QP = △H 热效应值的正负号与热力学中的规定一致。 2、标准摩尔反应焓(变) （1）热化学标准态：温度为T时， 气体：处于标准压力pθ下的理想气体， pθ = 100kPa (101.33kPa) 液体或固体：处于标准压力下的纯液体或纯固体。 （2）标准反应焓：△rHθ （3）标准摩尔反应焓：△rH mθ（kJ/mol） 对于任意反应 e E + f F = g G + r R，若各物质的温度相同，且均处于热化学标准状态，则g mol G 和r mol R的焓与e mol E 和f mol F的焓之差，称为该反应在该温度下的标准摩尔反应焓（反应热）。 即反应进度 ?＝1mol 时的△rHθ 。 　 ?rHm,1θ= ?rHm,2θ +?rHm,3θ 　五、 几种反应的摩尔焓变 QP = H2– H1 　 （2）物质的△fHmθ的应用：如何由△fHmθ—△rHmθ (1) △cHmθ △rHmθ (2)根据△cHmθ △fHmθ 例、已知丙烷C3H8的△cHmθ =-2220.0kJ/mol,求丙烷的△fHmθ 。 解： §2-2 热力学第二定律与化学反应方向 一、自发过程 1、自发过程：在一定条件下，不借助任何外力可以自动进行的过程