华南农业大学理学院：《无机及分析化学 Inorganic and analytical chemistry》第二章 化学反应的能量和方向

第二章牝学反液的能量和方向 ◆§2-1热力学基础知识 ◆§2-2他学反寇过程的热敌寇 ◆§2-3热化学定律 ◆§2-4牝学反粒的方向

第二章 化学反应的能量和方向 §2-1 热力学基础知识 §2-2 化学反应过程的热效应 §2-3 热化学定律 §2-4 化学反应的方向

封于化学反aA+dD=gG+hH 需要研宪的五个方面向题 ◆反应能否发生? ◆如果能发生,反应体系的能量有何变化? ◆如果能发生反应,反应进行的程度有多大? ◆如果能发生反应,反应的速率有多大? ◆反应是怎样发生的? ◆前三个属于化学热力学的间题 thermodynamic) ◆后雨个属于化学动力学的间题( Kinetic)

对于化学反应 aA+dD=gG+hH 需要研究的五个方面问题： 反应能否发生? 如果能发生，反应体系的能量有何变化? 如果能发生反应，反应进行的程度有多大? 如果能发生反应，反应的速率有多大? 反应是怎样发生的? 前三个属于化学热力学的问题(thermodynamic) 后两个属于化学动力学的问题(kinetic)

化学热力学的三大定律 ◆热力学第一定律 能量守恒和转化定律 ◆热力学第二定律」 斛决过程进行的方向和限度 ◆热力学第三定律 解决物质熵的计算

化学热力学的三大定律 热力学第一定律 能量守恒和转化定律 热力学第二定律 解决过程进行的方向和限度 热力学第三定律 解决物质熵的计算

预备知识 ◆反应热 2H2(g)+O2(g)=2H2O()+4836k 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+571.6k 放出的热用“+”号表示, 吸收的热用“-号表示 反应热与量有关; 反应热与物质的聚集状态有关 ◆热化学方程式——表明反应所放出或吸收的热 量的化学方程式

预备知识 反应热 2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(l)+483.6kJ 2H2 (g)+O2 (g)=2H2O(g)+571.6kJ 放出的热用“+”号表示， 吸收的热用“-”号表示。 反应热与量有关； 反应热与物质的聚集状态有关。 热化学方程式——表明反应所放出或吸收的热 量的化学方程式

§2-1热力学基础知帜 、系辘和謀境 二、系统的状态 至、热和功 热力学第一定律 五、过程的热

§2-1 热力学基础知识 一、系统和环境 二、系统的状态函数 三、热和功 四、热力学第一定律 五、过程的热

系统和环境 ◆系统(体系)研究的对象,人为划分出来的 ◆系统包括物质与空间。如气体向真空膨胀。 气体 真空 ◆环境系统以外与系统相联系的部分。 ◆常将系统分为三类: 敞开系统如在烧杯中进行的有气体生成的化学反应 n封闭系统在密闭容器中进行的化学反应 隔离〔孤立)系统在隔热密闭容器中进行的化学反应

一、系统和环境 系统(体系)——研究的对象，人为划分出来的。 系统包括物质与空间。如气体向真空膨胀。 气体 真空 环境——系统以外与系统相联系的部分。 常将系统分为三类： ◼敞开系统 如在烧杯中进行的有气体生成的化学反应 ◼封闭系统 在密闭容器中进行的化学反应 ◼隔离(孤立)系统 在隔热密闭容器中进行的化学反应

二、系疣的状态飘 ◆状态—系统所有宏观性质的综合表现。 ◆状态函数—描述状态的宏观物理量。 ◆状态函数的特点 (1)系统的状态一定,状态函数有一定值。 (2)系统的状态发生变化,状态函数随之变化, 并且状态函数的改变值只与系统的初始状态 (始态)和终止状态(终态)有关。 (3)系统一旦恢复到原来的状态,状态函数恢复 原值

二、系统的状态函数 状态——系统所有宏观性质的综合表现。 状态函数——描述状态的宏观物理量。 状态函数的特点: (1)系统的状态一定，状态函数有一定值。 (2)系统的状态发生变化，状态函数随之变化， 并且状态函数的改变值只与系统的初始状态 （始态）和终止状态（终态）有关。 (3)系统一旦恢复到原来的状态，状态函数恢复 原值

理想气体的状态和状态函数 始态 终态 p1=1013kPa 等温加压 7=373K p2=2026kPa V=2m3 T2=7=373K V2=1m3 2=3039kPa 3=473K 升温加压 2=0845m3 降温减压 中间态

P3=303.9kPa T3=473K V3=0.845m3 p1=101.3kPa T1=373K V1=2m3 p2= 202.6kPa T2=T1= 373K V2=1 m3 等温加压 升温加压 降温减压 理想气体的状态和状态函数 中间态 始态 终态

过程与莲橙 ◆途—实现一个 过程可以有许多条具 ◆过程—系统状态变体路径 化的过程。 途径 C(石墨)+O2(g) CO,(g) 始态 过程终态 CO(g)+o,(g) 中间态 途径2

C(石墨)+O2 (g) 始态 CO2（g） 终态 CO(g)+ O2 (g) 中间态 过程 途径2 途径1 过程与途径 途径——实现一个 过程可以有许多条具 过程——系统状态变 体路径。 化的过程

化学热力学常用的过程 ◆等温过程T1=T2=T环AT=0 过程发生时系统的温度可以改变,只要△T=0即可 ◆等压过程P1=P2=P环Ap=0 过程发生时系统的压力可以改变,只要△p=0即可。 ◆等容过程V1=V2 △V=0 过程发生时系统的体积保持不变 ◆等温等压过程△T=0,△p=0 在敞口容器中发生的过程 ◆等温等容过程△T=0,△V=0 在体积不能改变的容器中发生的过程

化学热力学常用的过程 等温过程 T1=T2=T环 T=0 过程发生时系统的温度可以改变，只要T=0即可。 等压过程 P1=P2=P环 p=0 过程发生时系统的压力可以改变，只要p=0即可。 等容过程 V1 ＝V2 V=0 过程发生时系统的体积保持不变。 等温等压过程 T=0 ，p=0 在敞口容器中发生的过程 等温等容过程 T=0 ，V=0 在体积不能改变的容器中发生的过程