大学教材无机及分析化学之化学热力学.ppt

化学热力学基础;什么是热力学？;化学热力学研究的主要问题：;化学热力学的特点：;化学热力学的局限性：;§1 基本概念; 装有盐酸的烧杯，其中插入锌片，只研究盐酸溶液中发生的变化时;3、体系的分类;二、状态与状态函数;2、状态函数;状态函数的特点：;1 ? 10 5 Pa 2 L;三、过程和途径;等温 △T=0 Q=0;四、广度性质、强度性质;2、强度性质（intensive properties）;§2 热力学第一定律;一、热和功; 因温度不同，体系和环境之间传递的能量称为热，用Q 表示;2、功（W）;热力学规定： 环境对体系做功为正（W ＞0） 体系对环境做功为负（W ＜0）;p1=1 000kPa V1=0.010m3;p1=1 000kPa V1=0.010m3;p1=1 000kPa V1=0.010m3;一杯水有多少热或多少功？ ;二、热力学能 （内能）;三、热力学第一定律; 体系由状态I ? 状态II，如吸热 Q，环境对其做功 W，则体系的内能改变量 （ ? U）：;第一定律还可描述为：第一类永动机是不可能制成的;§3 化学反应的热效应（反应热）; 等容反应中，体系吸收的热量（Qv）全部用来增加体系的内能。;2、等压反应热 －Qp;二、焓（H）;1、焓的性质;2、焓变（ΔH）和内能变化（ΔU）的关系;【例】在373 K和101.3 Pa下，2 mol的H2和1 mol的O2反应，生成2 mol的水蒸气，总共放出484 kJ的热量。求该反应的△H和△U。;三、反应进度－?; aA + bB = dD + eE; 仅用?n表示反应进度显然不科学，因为不同的物质可能得到不同的结果。？？ ;若从t1 ? t2，其反应进度变化（??）;例如：对反应 3H2（g）+N2（g）= 2NH3 （g） 反应前： 3 mol 1 mol 0 反应后： 0 0 2;N2(g)+3H2(g) =2NH3(g) ， 如 ??=1 ？;四、反应的摩尔焓变、标准摩尔焓变;反应的标准摩尔焓变：;【标准态】;焓的变化; 表示化学反应及其热效应的方程式。;C (石墨) + O2 (g) = CO2 (g) ?rHm = -393.5 kJ·mol-1 (1) C (金刚石) + O2 (g) = CO2 (g) ?rHm = - 395.4 kJ·mol-1 (2);H2 (g) + 1/2 O2 (g) = H2O (g) ?rHm = - 241.8 kJ·mol-1 (3) H2O (g) = H2 (g) + 1/2 O2 (g) ?rHm = + 241.8 kJ·mol-1 (6);书写热化学方程式时应注意：;§4 热化学定律;一、盖斯定律;如果：反应＝反应(1)＋反应(2); ?H是状态函数???只与反应的始、终态有关，而与反应具体途径无关。;【例】求反应(1) C(石墨)+1/2O2(g)＝CO(g) 的Δr Hm ? ;【例】已知：反应(1) 4NH3(g)+3O2(g) = 2N2(g) + 6H2O (l) Δr H1 ? = －1523 kJ mol-1 反应(2) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l)， 　　　　　　 Δr H2 ? = －287 kJ mol-1 求反应(3) N2(g) + 3H2(g)＝2NH3(g)的Δr H ?。;【盖斯定律注意事项】;二、由生成焓计算反应焓变;C(石墨) + O2 (g) = CO2 (g) ? rHm? = -393.51 kJ·mol-1; 2、注意事项;3、计算公式;∴ △rH?m ＝[ fΔfH?m(F)+gΔfH?m(G)] －[dΔfH?m(D)+eΔfH?m (E)];例：求CH3COOH(l) + 2O2(g) = 2CO2 (g) + 2H2O(l)的? r Hm?。 ;【例】计算燃烧100gNH3的热效应。NH3的燃烧反应为：4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(g)。;100g; 反应的标准摩尔焓变。r:反应，m:反应进度为1 mo