[理学]无机及分析化学第二章.ppt

第二章 化学热力学基础 2.1.1 系统和环境 2.1.2 状态和状态函数 2.1.3 化学反应计量式和反应进度 2.2.1 热和功 2.2.2 热力学能 2.2.3 热力学第一定律 2.3.1 Hess定律 2.4.1 自发变化 2.4.2 焓和自发变化 2.4.3 混乱度、熵和微观态数 2.4.4 热力学第三定律和标准熵 2.4.5 化学反应熵变和热力学第二定律 2.5.1 Gibbs函数判据 2.5.2 标准摩尔生成Gibbs函数 1.热力学第三定律 1906年，［德］W.H.Nernst提出，经［德］Max Planck 和［美］G.N.Lewis等改进。 纯物质完整有序晶体在0K时的熵值为零。 S *（完整晶体，0K）=0 2.标准摩尔熵 △S = ST - S 0 = ST ST---规定熵（绝对熵） 在某温度T 和标准压力下，单位物质的量的某纯物质B的规定熵称为B的标准摩尔熵。其符号为 ： 纯物质完整有序晶体温度变化 0K ?T K (B,相态,T) ，单位是J·mol-1 ·K-1 (单质,相态,298.15K)＞0 标准摩尔熵的一些规律： 同一物质，298.15K时 结构相似，相对分子质量不同的物质， 随相对分子质量增大而增大。 (s) (l) (g) (HF) (HCl) (HBr) (HI) (CH3OCH3,g) (CH3CH2OH,g) 相对分子质量相近，分子结构复杂的，其 大。 ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ 1.化学反应熵变的计算 根据状态函数的特征，利用标准摩尔熵，可以计算298.15K时的反应的标准摩尔熵变。 对于化学反应： aA+bB=dD+eE (T,K) ＞0,有利于反应正向自发进行。 S m生成物 m反应物 (298.15K) = ∑ S ∑ (A).C(s)+O2(g) CO2 (g) (B)SO2 (g) +1/2O2 (g) SO3 (g) 思考：下列反应中, 最大的是: (C) 3H2 (g) +N2 (g) 2NH3 (g) (D)CuSO4(s)+5H2O(l) CuSO4?5H2O (s) 思考：如何求下列反应的 C2H5OH (g) C2H4(g)+H2O(g) *2.热力学第二定律 在任何自发过程中，系统和环境的熵变化的总和是增加的。 0 D + = D 环境 总 S D 系统 S S △S环境 =Q环境/T=- △H系统/T D + = D 环境 孤 S D 系统 S S = D 系统 S - - △H系统/T T D 孤 S = T △S系统- △ H系统0 △ H - T △S系统0 G=H-TS △G= △H-T△S0 自发 环境可看作一个大的热源,这份热量的传入不会引起环境温度变化,就环境而言可看作可逆过程 Qr,环=Q环=- △H系统 材料与化学化工学院 G----Gibbs函数（Gibbs自由能） G是状态函数， 单位： kJ.mol-1 def Gibbs 函 数(变)判据： 在定温定压下，任何自发变化总是 系统的Gibbs 函数减小。 进行； 反应是自发的，能正向 0 D G 向进行 反应是非自发的，能逆 0 D G §2.5 Gibbs 函 数 * §2.1 热力学术语和基本概念 §2.2 热力学第一定律 §2.3 热化学 §2.4 热力学第二定律 §2.5 吉布斯自由能及其应用 系统：被研究对象。 环境：系统外与其密切相关的部分。 敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。 封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。 隔离系统：与环境无物质、能量交换。 §2.1 热力学术语和基本概念 状态：系统的宏观性质的综合表现。 状态函数：描述系统性质的物理量。(p,V,T) 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。 始态 终态 （Ⅰ）