工科化学课件.ppt

文档介绍：工科化学校级精品课程
第一章化学反应的基本原理
2017/11/10
1
第一章化学反应的基本原理
热化学与能量变化
基本概念
系统与环境
在化学热力学中将被研究的对象称为系统(前称体系),系统之外,与系统密切相关、影响所能及的部分称为环境。
按照系统与环境之间有无物质和能量交换,可将系统分为三类:敞开系统、封闭系统、隔离系统。
2017/11/10
2
第一章化学反应的基本原理
2. 相
相是系统中具有相同的物理性质和化学性质的均匀部分。
所谓均匀是指其分散度达到分子或离子大小的数量级。
相与相之间有明确的界面,超过此相界面,一定有某些宏观性质(如密度、组成等)要发生突变。
2017/11/10
3
第一章化学反应的基本原理
3. 状态与状态函数
由一系列表征系统性质的物理量所确定下来的系统的存在形式称为系统的状态。用来表征系统状态的物理量称为状态函数。
有些状态函数,如物质的量、质量等具有加和性的性质,称为系统的广度性质(又称容量性质)。而另一些状态函数,如温度、密度等不具有加和性的性质,称为系统的强度性质。
2017/11/10
4
第一章化学反应的基本原理
4. 过程和途径
系统的状态发生变化,从始态变到终态,我们就说系统经历了一个热力学过程,简称为过程。实现这个过程可以采取许多种不同的具体步骤,我们就把这每一种具体步骤称为一种途径。
一个过程可以由多种不同的途径来实现。而状态函数的改变量只取决于过程的始态和终态,与采取哪种途径来完成这个过程无关。即过程的着眼点是始态和终态,而途径则是具体方式。
2017/11/10
5
第一章化学反应的基本原理
5. 反应进度ξ
对于一般的化学反应方程式:
式中,B表示反应中任一物质的化学式,νB是B的化学计量数,是量纲为1的量(旧称无量纲的纯数),对反应物取负值,对产物取正值。
ξ= ΔnB /νB
2017/11/10
6
第一章化学反应的基本原理
热力学第一定律
系统与环境之间的能量交换有两种方式,一种是热传递,另一种是做功。在化学中的功有体积功、电功和表面功等,本章所研究的仅是体积功,不考虑非体积功。
ΔU = U2 – U1 = Q + W
热力学中规定,若系统吸热,Q取正值,系统放热,Q取负值;若环境对系统做功,W取正值,系统对环境做功,W取负值。
2017/11/10
7
第一章化学反应的基本原理
化学反应的热效应和焓
化学反应的热效应是指当生成物与反应物的温度相同时,化学反应过程中所吸收或放出的热量。化学反应的热效应一般称为反应热,通常有等容反应热和等压反应热两种。
在恒容、不做非体积功的条件下:
ΔV = 0,W = - pΔV = 0,Q = QV
ΔU = U2 – U1 = QV
2017/11/10
8
第一章化学反应的基本原理
在恒压、不做非体积功的条件下:
W = - pΔV = - p (V2 – V1),Q = Q P
ΔU = U2 – U1 = Q P - p (V2 – V1)
Q P = (U2 + pV2) - (U1 + pV1)
令 H = U + pV
ΔH = H2 – H1 = Q p
H = U + pV是热力学函数——焓H的定义式,由于H是状态函数U、p、V的组合,所以焓H也是状态函数。
2017/11/10
9
第一章化学反应的基本原理
化学反应的标准摩尔焓变
热力学标准状态
对于纯液体或纯固体,在温度T和标准压力pө下的状态为标准态,对于纯气体,在温度T和标准压力pө下,具有理想气体性质的状态为标准态。
由此可进一步规定各种系统的热力学标准状态,对于气相系统,每种气态物质的压力均处于标准压力pө的状态称为标准态;对于液体或固体,其标准态是指处于标准压力pө下的纯液体或纯固体;
2017/11/10
10