河南师范大学：《无机化学》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 化学热力学基础 Basis of Chemical Thermodynamics

第5章化学热力学基础 Basis of Chemical Thermodynamics 一、教学要点： 1.热力学函数U、H、S、G的物理意义。 2.应用热力学函数进行计算，根据热力学函数 进 行反应自发性的判断。 3.掌握吉布斯赫姆霍兹公式，计算及其应用

一、教学要点： 1. 热力学函数U、H、S、G的物理意义。 2. 应用热力学函数进行计算，根据热力学函数 进 行反应自发性的判断。 3. 掌握吉布斯-赫姆霍兹公式，计算及其应用。 第5章 化学热力学基础 Basis of Chemical Thermodynamics

5-1化学热力学的研究对象 化学热力学：应用热力学的基本原理研究化学 反应过程的能量变化问题 热力学：主要解决化学反应中的三个问题： ①化学反应中能量的转化； ②化学反应的方向性； ③反应进行的程度

5-1 化学热力学的研究对象 化学热力学：应用热力学的基本原理研究化学 反应过程的能量变化问题 热力学： 主要解决化学反应中的三个问题： ① 化学反应中能量的转化； ② 化学反应的方向性； ③ 反应进行的程度

例如： Fe203+3C0=2Fe+3C02 A1是否可以同样方法炼制？ Ti的氯化 TiOz (s)+Cl2 (g)=TiCl(g)+O2(g) ? 2C(石墨)+02(g)==2C0(g) Ti02(S)+2C+2Cl2(g)=1 iCl (g）+2 CO(g)

例如： Fe2O3 + 3 CO = 2Fe +3CO2 Al 是否可以同样方法炼制 ？ Ti的氯化 TiO2 (s) + Cl2 (g) = TiCl4 (g) + O2 (g) ? 2 C(石墨) + O2 (g) === 2CO(g) TiO2 (s) +2C+ 2Cl2 (g) = TiCl4 (g) +2 CO(g)

5-2 热力学基本概念 体系：人为划分出来的研究对象 1. 敞开体系； 2.封闭体系； 3. 孤立体系。 二、环境：在体系周围和体系密切相关的就是 环境

一、 体系： 人为划分出来的研究对象 1． 敞开体系； 2． 封闭体系； 3． 孤立体系。 二、环境：在体系周围和体系密切相关的就是 环境 5-2 热力学基本概念 

物质的量。 当物质的微粒数或其特定组 合数与0.012kg碳-12的原子数相等时， 其“物质的量”为1mol. 四、气体 理想气体状态方程：pV=nRT 道尔顿分压定律： p=P1+P2+P3+P4+.+p

三、物质的量：当物质的微粒数或其特定组 合数与0.012kg碳-12的原子数相等时， 其“物质的量”为1mol. 四、气体： 理想气体状态方程：pV=nRT 道尔顿分压定律： p=p1+p2+p3+p4+.+pi

五、热和功 体系与环境之间因温度不同而交换或 传递的能量称为热；表示为Q。 规定：体系从环境吸热时，Q为正值； 体系向环境放热时，Q为负值。 功 除了热之外，其它被传递的能量叫做 功；表示为W。 规定：环境对体系做功时，】 W为正值； 体系对环境做功时，W为负值。 ？?

五、热和功 1. 热： 体系与环境之间因温度不同而交换或 传递的能量称为热； 表示为Q。 规定：体系从环境吸热时， Q为正值； 体系向环境放热时，Q为负值。 2. 功： 除了热之外，其它被传递的能量叫做 功;表示为W。 规定：环境对体系做功时，W为正值； 体系对环境做功时，W为 负值。 ？？

六、状态及状态函数： 1.状态： 表征体系性质的物理量所确定的体系存在形式。 由p、V、T、n等物理量所确定下来的体系 存在的形式称为体系的状态 2.状态函数：确定体系状态的物理量称为状态 函数 3.状态函数的特点：状态函数只与体系的始态 和终态有关，而与变化的过程无关心工

1.状态： 表征体系性质的物理量所确定的体系存在形式。 由 p、V、T、n 等物理量所确定下来的体系 存在的形式称为体系的状态 2. 状态函数： 确定体系状态的物理量称为状态 函数 3. 状态函数的特点：状态函数只与体系的始态 和终态有关，而与变化的过程无关 p、V、T、 n 六、 状态及状态函数:

(1)加 始 p=101.3kPa P1= 终 T=373K 202.6kPa V=2m3 T=373K 态 V=13 态 P3=303.9kPa T3=473K () 加压、升温 V3=0.845m3 减压、降温 图3-1理想气体两种不同变化过程

P3=303.9kPa T3=473K V3=0.845m3 p1=101.3kPa T1=373K V1=2m3 p1= 202.6kPa T1= 373K V1=1 m3 （I）加 压 （II）加压、升温 减压、降温 始 态 终 态 图3-1 理想气体两种不同变化过程

七、热力学标准态 ■反应物与生成物都是气体时，各物质的分 压为1.013×105Pa ■反应物与生成物都是液体时，各物质的浓 度为1.0mokg1 ■固体和液体纯物质的标准态指在标准压 力下的纯物质 标准态对温度没有规定，不同温度下有 不同标准态

◼ 反应物与生成物都是气体时，各物质的分 压为1.013  105 Pa ◼ 反应物与生成物都是液体时，各物质的浓 度为1.0 mol• kg-1 ◼ 固体和液体纯物质的标准态指在标准压 力下 的纯物质 ◼ 标准态对温度没有规定，不同温度下有 不同标准态 七、 热力学标准态

5-3化学热力学的四个重要 状态函数 热力学能（内能 学能：体系内部一切能量的总和 称为体系的热力学能(U)。 包括分子运动的动能，分子间的位能以及 分子、原子内部所蕴藏的能量。 问题：U是否为状态函数？U呢？

5-3 化学热力学的四个重要 状态函数 一 、 热力学能(内能) 1.热力学能：体系内部一切能量的总和 称为体系的热力学能(U)。 包括分子运动的动能，分子间的位能以及 分子、原子内部所蕴藏的能量。 问题：U 是否为状态函数？ΔU呢？