文档介绍：无机化学
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化学热力学概述
化学热力学的基本概念
热力学第一定律
化学反应的反应热
Hess定律
反应热的求算
本章要求及作业
化学热力学概述
自然界中的能源及热能的利用
自然界中可以供人们使用的能源:机械能、热能、电磁能、辐射能、化学能、风能、水能、太阳能、生物能及原子核能等。
能量可以被贮存和转化。
热力学是研究热和其他形式的能量互相转变所遵循的规律的一门科学。
应用热力学原理,研究化学反应过程及伴随这些过程的物理现象,就形成了“化学热力学”。
热力学的特征
热力学就其研究和处理问题的方法而言,具有如下的特征:
只研究整个热力学系统的宏观性质,而不管个别粒子的微观行为;
只需知道过程的始、终态和外界条件,而不需知道过程发生的细节;
只研究始、终态之间各物理量的变化,而不管其变化的快慢,即不涉及时间的概念。
化学热力学的研究对象
1. 反应的方向: 指定条件下,正反应可否自发进行;
2. 反应的限度:如果正反应可自发进行,正反应能否进
行到底(K 大小);
3. 反应过程的能量转换——放热?吸热
4. 反应机理——反应是如何进行的?
5. 反应速率——反应多快?
“化学热力学”回答前3个问题;
“化学动力学”回答后2个问题。
图1 合成NH3装置图
化学热力学发展简史
远古时代---钻木取火;12-13世纪----我国的走马灯、加速箭;18世纪----蒸汽机;今天的核能利用。
由于蒸汽机笨重、效率不高等缺点,因而促使人们对于水和蒸汽以及其它物质的热力性质进行研究;与此同时,卡诺对如何提高热效率,迈耶、焦尔等人对热与功的转换规律进行了大量实验,从而建立了热力学两个基本定律。
在热力学有关理论的指导下,于19世纪末期,发明了内燃机及蒸汽轮机。内燃机具有效率高、重量轻的特点,蒸汽轮机则具有效率高、功率大的优点。
内燃机及蒸汽轮机的出现,极大地促进了热力学的研究。
化学热力学的基本概念
系统(system)和环境(environment)
被研究的物质称为系统(体系) 。也就是说为了研究的需要人为地与周围的物质和空间隔离开来的被研究的对象。
而系统以外的与体系有密切关系的周围部分称为环境。
系统和环境间可以有明确的界面,也可能是虚拟或模糊的界面。
如CuSO4溶液,可认为溶液就是系统;而溶液之外的一切东西(烧杯、溶液上方的空气等)都是环境。也可将溶液、烧杯、溶液上方的空气看成系统。烧杯之外的部分是环境。系统、环境划分根据需要而定。