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第二章 化学反应进行的方向及限度（目录） 2.1 热力学概论 Introduction to Thermodynamics 2.1.1.1 化学科学研究的基本问题 Ex 2H2(g)+ O2(g) 2H2O(l) ？ 石墨 金刚石 ？ 方向（自发性问题） 程度 （平衡问题） 能量变化关系 速率 机理 物质结构与性能的关系 2.1.1.2 化学热力学 热力学（Thermodynamics） 研究热、功和其他形式能量之间相互转化时遵循 的规律。 化学热力学（Chemical thermodynamics） 将热力学的原理、规律和方法用于研究化学问 题，产生了化学热力学。 ? 研究内容 反应方向（自发性）、程度（化学平衡与限 度）、能量变化。 2.1.2.5 过程与途径 Process and Path 2.1.2.3 相 Phase 一定条件下，当某化学反应的生成物、反应物温 度相等时，该反应放出或吸收的热量称反应的热效应 （热效应、反应热）。 H2SO4(l) + 2NaOH(aq) = Na2SO4(aq) + 2H2O(l) CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 2Mg(s) + O2(g) = 2MgO(s) ? 热（heat flow ）与过程相关 有温差条件下的能量传递； 系统放热 q 值为“－”，吸热 q 值为“＋”； 2.1.2.2 系统和环境 System and Surrounding 1. 概念 热力学上，把研究对象的全体（总和）称热力学 系统（thermodynamic system）； 系统外与系统密切相关的周围物质及空间称环境； ? 系统、环境间有一个实物界面，或假想界面； 系统、环境的确立完全取决需要（人为的）。 2. 三类系统 ? 敞开系统 Open System 能量交换： 物质交换： ? 封闭系统 Closed System 能量交换： 物质交换： ? 隔离系统 Isolated System 孤立系统 能量交换： 物质交换： Systems and Surroundings 2.1.2.3 相 Phase 1. 系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分。 三相系统 ? 均匀指系统的分散程度达到分子或离子水平； ? 相与相之间有明确界面，超过界面，系统某些宏 观性质（组成、密度、折射率······）发生突变； ? 相的存在与物质的量的多少无关，也可以不连续。 2. 相（phase）与物态（State） 1. 状态 热力学系统包括：单相系统，多相系统。 常用一些宏观物理（化学）性质（ 参变量如 T、P、V、U 或 n 等）描述一个系统，这些宏观性质一旦确定（不随时间而 变），系统状态亦确定。 ? 描述系统通常只需要几个独立的宏观性质。 如理想气体 p ·V = n·R·T 只需三个独立变量。 2.1.2.5 过程与途径 （Process and Path） 1. 热力学过程 2. 途径 2.1.2.6 反应进度ξ和化学计量数 vB Extent of Reactions and Stoichiometric Number 1. 化学方程式与化学计量数 ? 常用写法 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) FeO(s) + CO (g) CO2(g) + Fe(s) ? 一般通式（据国家标准） – vAA –