化学热力学 (1)(清华课件).ppt

什么是化学热力学热力学是研究自然界各种形式能量之间相互转化的规律，以及能量转化对物质的影响的科学。把热力学用来研究化学现象以及与化学有关的物理现象的科学就叫化学热力学。研究内容包括两个方面①热化学：化学和物理变化中的能量转换问题。以热力学第一定律为基础。②化学和物理变化进行的方向和限度。以热力学第二定律为基础。研究对象热学的研究对象由大量的微观粒子组成的宏观系统。其结果只具有统计意义。演绎法以热力学三大定律为基础不需考虑物质的微观结构和反应机理。从比较容易获得的宏观信息，就能得出非常重要的结论。不涉及反应速率问题。只解决反应的可能性问题。科学预见性。在实践上具有重大指导意义。例如高炉炼铁Fe2O3+3CO=2Fe+CO2问题：出口气体中还有22％～28％CO。以前认为是CO与铁矿石接触时间不够。解决办法：加高炉身。结果：出口气体中CO含量并未明显减少。热力学计算表明，此反应不能进行到底，不可能再降低CO的含量。体系与环境体系的性质体系的状态和状态函数体系TheSystem:研究的对象环境TheSurroundings：体系以外与体系密切相关的部分例：可将10ml水蒸气作为一体系，则盛气体的容器及容器以外的一切就都是环境。敞开体系体系与环境间有能量交换，也有物质交换封闭体系体系与环境间有能量交换，没有物质交换孤立体系体系与环境间没有能量交换，也没有物质交换本章主要讨论的就是封闭体系当这些性质都有确定的值时，就说体系处于一定的状态，即热力学状态。描述状态性质的函数称为状态函数(StateFunctions)状态函数的总和也就确定了体系的某一确定的状态。状态和状态函数之间可以互为自变量和因变量。⑴状态量之间存在着相互联系的。例如:理想气体有PV=nRT的关系例如，一定量理想气体的状态变化，可以有下图所示两种不同的途径：状态一定,内能有确定的值与它相对应体系的状态发生变化时，内能的变化值，只跟体系的始态与终态有关，而与变化途径无关。但内能的绝对值无法确定。标准生成吉布斯自由能ΔfG?m(298.15K）物质的标准生成吉布斯自由能——定温下由标准状态的参考态单质生成1mol某物质时的吉布斯自由能变称为该物质的标准生成吉布斯自由能，温度选用298.15K，记为ΔfG?m(298.15K）标准生成吉布斯自由能ΔfG?m(298.15K）a)ΔfG?m?与ΔfH?m定义相似

b)ΔfG?m??值越负，则该物质的稳定性越大。

c)单位：kJ·mol-1??????????????????????

d)ΔfG?m?(参考单质)=0ΔrG?m的计算对于化学反应aA+bB=dD+gGΔrG?m＝｛gΔfG?m(G)＋dΔfG?m(D)｝-｛aΔfG?mA)＋bΔfG?m(B)｝或写成ΔrG?m(298.15K)＝∑vBΔfG?m(B，298.15K)ΔrG?m的计算例:试根据反应的标准摩尔吉布斯自由能变ΔfG?m数据，判断下列反应在标准态298.15K下能否自发进行？2HCl(g)+Br2(l)=2HBr(g)+Cl2(g)解：HCl(g)Br2(l)HBr(g)Cl2(g)ΔfG?m(298.15K)/kJ·mol-1??-95.300-53.450ΔrG?m(298.15K)={2×(-53.45)+0}-{2×(-95.30)+0}=83.70kJ·mol-1由于ΔrG?m(298.15K)＞0，所以在给定条件下反应能自发进行。熵(entropy)的初步概念熵是体系的一个宏观性质，状态函数，用S表示。熵是体系混乱程度的度量。体系的无序度越大，则熵值就越大；反之亦然。熵—