文档介绍：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
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(ic)
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(l)+
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+
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
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。
P3=
T3=473K
V3=
p1=
T1=373K
V1=2m3
p2=
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
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体路径。
过程——系统状态变化的过程。
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