第一章 热化学第一节 基本概念.ppt

学习目的和要求 ※ 掌握热化学的基本术语和概念（系统和环境、状态与状态函数、过程、相、化学反应进度）。 ※ 掌握热力学第一定律（热力学能、热和功、热力学第一定律、焓和热化学方程式、盖斯定律、键焓与反应焓）。 ※了解能源。 本章节重点、难点※ 热化学的基本术语和概念（系统和环境、状态与状态函数、过程、相、化学反应进度）；※ 热力学第一定律（热力学能、热和功、热力学第一定律、焓和热化学方程式、盖斯定律、键焓与反应焓）。 学时分配※ 热化学的基本术语和概念（系统和环境、状态与状态函数、过程、相、化学反应进度）（2学时）。※ 热力学第一定律（热力学能、热和功、热力学第一定律）（2学时）焓和热化学方程式、盖斯定律、键焓与反应焓（2学时）。 热化学基本概念 状态和状态函数 热力学用系统所有性质来描述它的状态，系统的这些热力学性质又称为状态函数。（1）状态一经固定，其状态函数有一定的数值。换言之，状态函数是状态的单值函数。（2）状态发生变化时，其状态函数的改变只由始态及终态决定，而与途径无关。 过程系统由一个状态变化到另一个状态，我们就说它经历了一个过程，变化的具体方式常称为途径。  (1)简单物理过程：系统的化学组成及聚集状态不变，只发生T，P、V等参量的改变。 (2)复杂物理过程：这类过程包括相变和混合等。 (3)化学过程：即化学反应。 相系统中具有相同的物理性质和化学性质的均匀部分且与其他部分有明显界面分隔开的部分称为相，可分为单相和多相系统。水和油组成的是两相系统。氯化钠水溶液是单相系统。 化学反应计量式和反应进度 ※ 用化学规定的化学符号和化学式来表达的化学反应方程叫化学反应计量式。书写化学计量式应注意：根据事实写出正确的反应物与生成物;方程式必须配平;标明物质的聚集状态（S，l, g）; 对于一般化学反应： 0=∑vBB，式中，B表示反应中物质的化学式，vB是B的化学计量数。 ※ 反应进度§=[nB(ξ) － nB(0) ]／ vB 热力学第一定律热和功热、功是能量传递的两种形式，均与过程有关。 ※ 热：因温度不同（由不规则的微粒）而传递的能量形式；以Q表示，单位：J·mol-1 or kJ·mol-1，吸热：Q 0。 ※ 功：其它的传递能量形式；有电功、机械功、体积功、摩擦功等。体积功：W= -p·?V，单位同热。规定：环境对体系做正功。 内能：体系内部的总能量，以U表示。单位：J·mol-1 or kJ·mol-1。指体系内一切能量的总和。（体系内各种物质的分子或原子的位能，振动能、转动能、平动能、电子的能以及核能等等），虽然U 现在尚无法测定，但U 仍是体系的状态函数，状态定，U 值定，体系变化时， U ?一定： U ? =U 终—U 始，具有加合性。热力学能是系统内部所有微观粒子全部能量的总和。热力学能又叫内能：体系内部的总能量，以U表示。它的绝对值无法确定。 能量守恒定律（热力学第一定律） U2 = U1 + (Q + W) 体系1 体系2 ??U = Q + W U1 U2 始态 终态 即体系净能量的转移。?U环境 = -?U体系 反应热效应与反应的关系 一、反应的热效应 化学反应发生时，伴随着各式各样的能量，如热、电、磁、光等，但通常多以热能形式吸收或放出。 当一个化学反应发生后，使产物温度恢复到反应物的起始温度，且体系只做体积功而不做非体积功时，体系吸收或放出的热量称为该反应的热效应。 热化学反应方程式（表示反应与热效应的关系的方程式） 在298 K，p =100 kPa(1?105 Pa)时，反应：H2O(l) ? H2(g) + 1/2O2(g)；Q = 285.83 kJ·mol-1 表示在298 K，100 kPa下，1 mol H2O(l)分解成H2(g)和O2(g)需吸收285.83 kJ的热量。 说明： 1、? 需注明反应的条件，如T、p or T、V等。 2、?需标明物质的聚集状态（g、l、s、cr、aq等）。 3、? 反应系数为摩尔数，故可为分数或小数。 4、?反应式与热效应一一对应（系数改变?Q变化；正逆反应，Q数值相等，符号相反）。 5、Q 0 吸热 298 K，100 kPa： H2O(g) ? H2(g) + 1/2O2(g)；Q = 241.82 kJ