珍贵无机化学培训培训课件第3章化学热力学基础.ppt

第3章????化学热力学基础 (Elements of Chemical Thermodynamics) ; 3－1 基本概念;系统的分类： 敞开系统(open system)： 系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 封闭系统(closed system)： 系统和环境之间没有物质交换，只有能量交换。 隔离（孤立）系统(isolated system)： 系统和环境之间没有物质与能量的交换。;二、状态（State）和状态函数 一个系统的状态是由它的一系列物理量所确定的，气体的状态由压力、温度、体积和组成等因子确定 。 特征：如果其中一个因子发生改变，则系统的状态也随之改变，即由一种状态转变为另一种状态。 状态函数：就是描述状态的物理量（如P, T, V等） 特征：状态函数与完成这个过程的途径绝然无关。 状态函数确定 状态确定 状态函数变化 状态变化;三、过程（Process） 完成这个过程的具体步骤称为途径。 等温（定温）过程（Isothermal Process）： ——系统的温度保持不变 恒压（定压）过程（Isobar Process）： ——系统的压力保持不变 恒容（定容）过程（Isovolumic Process）： ——系统的体积保持不变 绝热过程（Adiabatic Process）： ——系统和环境没有热交换;3－2 内能、热力学第一定律;二、热力学第一定律（能量守恒定律） 在任何过程中，物质的能量可以从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中能量的总值不变。 ——能量守恒定律，热力学第一定律。(物理、化学变化) ΔU = U2-U1 = Q + W 特殊情况： 对隔离系统：Q ＝ 0，W ＝ 0，所以ΔU＝0 循环过程：ΔU＝0，所以 Q ＝ - W;3-3 热效应、焓;;U、P、V是状态函数，因此H也是状态函数。 由于无法知道内能的绝对值，所以焓H也无法知道。 在不做其它功的条件下，体系在恒压过程中吸收的热量全部用来增加体系的焓。 Qp=ΔH＝Δ(U+PV) 在不做其它功的条件下，体系在恒容过程中，吸收的热量全部用来增加体系的内能。 QV=ΔU ;始态;(1) C(S) + O2(g) = CO2(g) ΔrHf0= -394kJ (2) CO(g) +1/2O2(g) =CO2(g) ΔrHf0= -283kJ (3) C(s) +1/2O2(g) = CO(g) ΔrHf0=？ （ 1） －（2）＝（3） 所以，由盖??定律：ΔrHf30=ΔrHf10-ΔrHf20= -111kJ;3－4 几种热效应;一、生成热（焓）(Heat of Formation) 在反应进行的温度及一个大气压下，由最稳定的单质直接生成1摩尔的该化合物时的反应热 ——该化合物的生成热。 温度为298K时的生成热称为标准生成热，ΔHf0。 ΔHf0（单质）＝0;由生成热就可以计算反应热。 【2－1】 由表查各物种的标准生成焓，就得到反应的热效应。 绝大多数的化合物是不能由单质直接合成的。 例如： 所以，可以间接求C2H5OH的ΔHf0 ;（I） C2H5OH（l）+3O2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH1=ΔH298= -1367kJ (II) C(s) + O2(g)= CO2(g) ΔH2=ΔHf0= -394kJ (III) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) ΔH3=ΔHf0= -286kJ (IV) 2C(s) +3H2(g) +1/2O2(g) = C2H5OH（l） ΔH4=ΔHf0=？; 根据化学方程式之间的关系，得： 2×(II) ＋3×(III)－（I）＝(IV) 所以，ΔH4＝2×(ΔH2) ＋3×(ΔH3)－（ΔH1） ＝2×(-394)＋3×(-286) －(-1367) ＝－279kJ;二、燃烧热（Heat of Combustion） 有机化合物的燃烧热就是1摩尔物质与氧完全燃烧时所产生的热效应。 1大气压和2