基础化学-第06章 化学反应热及化学反应的方向和限度.ppt

第六章 化学反应热 及化学反应的方向和限度 (Heat, Direction and Limit of Chemical Reactions) 主要内容 第一节 热力学系统和状态函数 第二节 能量守恒和化学反应热 第三节 熵和Gibbs自由能 第四节 化学反应的限度和平衡常数 目的要求 了解热力学常用术语，熟悉内能、焓、熵、自由能等状态函数的特征。 熟悉Hess定律，掌握用标准生成热计算焓变的方法。 掌握化学反应自发进行的判据，熟悉热力学标准态，掌握标态下自由能的计算； 了解等温方程式。 了解标准平衡常数及表示方法，熟悉 浓度、压力和温度对化学平衡的影响。 主要内容 第一节 热力学系统和状态函数* 第二节 能量守恒和化学反应热* 第三节 熵和Gibbs自由能* 第四节 化学反应的限度和平衡常数* 本章小结* 参考文献* 第一节 热力学系统和状态函数 一、系统和环境 1.系统(system)：作为研究对象的一定量物质 2.环境(surrounding)：系统以外并且与系统密 切相关的部分。 第一节 热力学系统和状态函数 3.热力学系统可分为三类 ： （根据是否有物质或能量交换。） ★开放系统(open system) ★封闭系统(closed system) ★孤立系统(isolated system) 第一节 热力学系统和状态函数 第一节 热力学系统和状态函数 二、 状态与状态函数 1. 状态(State)： 系统的全部性质（物理性 质和化学性质）的综合体现，这些性质都是宏观的物理量。 PV=nRT 2.状态函数(State Function) ：描述系统状态的物理量 。系统的全部性质都是系统的状态函数。如：气体体系: p ,V , n , T… 第一节 热力学系统和状态函数 3.状态函数分类： ★广度性质( Extensive Property )：这 类性质 具有加合性，如V，物质的量 n 等。 ★强度性质( Intensive Property ) ：这些性质 没有加合性，如温度、压力等。 例如50℃的水与50℃的水相混合水的温度 仍为50℃。 第一节 热力学系统和状态函数 4.状态函数的特性： ★系统的状态一定，状态函数的值就一定。 ★系统的状态改变，状态函数的值可能改变，但状态函数的变化值只取决于始态和终态，而与中间变化过程无关。 △A＝A2 － A1 ★循环过程中状态函数的变化值为0。△A＝0 第一节 热力学系统和状态函数 三 过程与途径(process and path) ★ 等温过程(isothermal process) :△T=0 ★ 等压过程(isobaric process) :△P=0 ★ 等容过程(isovolumic process) :△V=0 ★ 循环过程(cyclic process) :体系中任何 状态函数的改变值均=0 ★ 绝热过程(adiabatic process):Q=0 第一节 热力学系统和状态函数 四、热与功(heat and work) 1. 热(Q)：系统和环境之间由于温度差而交换的能量形式。 2. 功(W)：系统和环境之间除了热以外的一切能量交换形式，如膨胀功，电功等 第一节 热力学系统和状态函数 3. 热力学规定： 系统向环境放热，Q 0 ； 系统从环境吸热，Q 0 ； 系统对环境作功，W 0 ； 系统从环境得功，W 0 第一节 热力学系统和状态函数 Q，W 均不是状态函数 第一节 热力学系统和状态函数 5. 功的分类： ★体积功或膨胀功（Expansion Work, We） ★非体积功（ Wf ） ★W = We + Wf 化学反应体系中一般只涉及体积功We 。 第一节 热力学系统和状态函数 6. 膨胀功计算: 当理想气体等温膨胀时，活塞反抗外压移动了Δh的距离。系统反抗外压对环境所作的功为 W = -F×Δh = -p外×A×Δh = -p外ΔV F为活塞受到的外压力， A为活塞面积， ΔV为气体膨胀的体积。 第一节 热力学系统和状态函数 ★对于等容的化学反应 ΔV ＝0， We =0 ★对于固体或溶液反应 ΔV ≈0， We ≈0 理想气体经过三种途径膨胀，其体积功分别为：