化学热力学的初步概念与化学平衡

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1、西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程----普通化学第4章化学热力学的初步概念与化学平衡Chapter4PrimaryConceptionofGENERALChemistryChemicalThermodynamics&ChemicalEquilibrium教学要求：1．了解化学变化过程中的热效应概念，恒容反应热和恒压反应热的概念和测定；会写热化学方程式；2．初步了解焓的概念，知道焓变是化学反应自发过程的一种驱动力；3．会进行有关热化学的一般计算；4．初步了解熵、熵变和绝对熵的概念，知道熵变是化学反应的

2、自发过程的另一种驱动力；5．初步了解热力不第一、第二、第三定律的概念；6．初步了解吉布斯自由能及吉布斯-亥姆霍兹方程，初步学会用其判据化学反应的自发性；7．掌握化学平衡状态及标准平衡常数概念，会进行简单的化学平衡移动判断及有关计算。课时分配：(6学时)体系和环境1．热力学中的常用术语：状态和状态函数过程和途径功和热2．热化学：恒压反应热化学反应热效应（1）恒容反应热热量计（2）焓和焓变——自发过程的一种驱动力；（3）热化学计算3．熵和熵变——自欺欺人过程的另一种驱动力；4．自由能——反应自发性的判据5．平衡

3、状态和标准平衡常数；6．平衡移动和与平衡有关的计算；每个问题各一学时P84页的序言，说明热力学与动力学的研究内容不同。1热化学1．1热力学中的几个常用术语1．体系和环境Systemandenvironment1西北大学精品课程·重点课程·学科核心课程----普通化学体系:研究的对象环境:直接与体系相关的以外的其它部分具有宏观界面的有大量结构离子构成的客体——宇宙有时两者有实际界面∆NH4Cl（s）→NH3（g）+HCl(g)有时没有，可有想象的界面，空气中的O2、N2等。依体系与环境之间的物质和能量的交

4、换关系，体系可分为：a．敞开体系opensystem热水杯b．封闭体系closedsystem加盖c．孤立体系isolatedsystem换成理想的保温杯2．状态和状态函数stateandstatefunction状态：表征体系性质的物理量所确定下来的体系存在的形式。状态函数：确定体系性质的物理量，pV=nRT。对于状态函数应注意：这也是热力学与动力学的不同点。a.状态一定则体系的各状态函数有一定值；b.体系发生变化前的状态——始态体系发生变化后的状态——终态c.状态函数：具有加合性质的，如V、n叫量度性质

5、不具加合性质的，如P、T、M叫强度性质3．过程和途径processandrood体系的状态发生变化，从始态到终态，我们说体系经历了一个热力学过程，简称过程：恒压过程：constantpressure恒容过程：constantvolume恒温过程：isothermalprocess1．2热化学thermochemistry1．化学反应热：研究物质化学和物理变化过程中热效应（heatingeffect）的学科叫化学反应热(heatofchemicalreaction)（１）讲活化能时的反应历程图即可看出（P73

6、）；（２）相变即物理过程；（３）木材燃烧即化学过程；a．热总是由高温物体流向低温物体，如不与环境发生能量交换，则Q得+Q失=0（能量守恒定律）Thelawofconservationofenergy吸热用“+”号，放热用“-”号（P85第一段文字）b．功和热及热力学第一定律（firstlowofthermodynamics）Workheat体系与环境之间的能量交换有两种方式（热传递做功）热力学中规定：体系吸热为正，体系放热为负，功是指体系对环境做功，为正，反之为负。功和热的相同点：2西北大学精品课程·重点课

7、程·学科核心课程----普通化学a．都是能量，在体系获得能量后，便不再区分热和功。b．都不是体系的状态函数，与过程相联系的物理量。c．功是有序运动的结果，热是无序运动的结果。d．功能完全变热，而热不能完全转换为功。能量守恒定律也叫热力学第一定律，可以说体系热力学能（内能）的改变量等于体系从环境吸收的热量减去体系对环境所做的功：∆U=Q−WU：热力学能（thermodynamicenergy）指体系内一切能量的总和。（体系内各种物质的分子或原子的位能，振动能、转动能、平动能、电子的能以及核能等等）虽然U现在尚

8、无法测定，但U仍是体系的状态函数，状态定，U值定，体系变化时，∆U一定：∆U=U终—U始，具有加合性。例题：某过程中，体系从环境吸收热量100J，对环境做体积功20J。求过程中体系热力学能的改变量和环境热力学能的改变量。解：由∆U=Q−W=100-20=80（J），环境的正好相反-80J，∆U'=-100-（-20）=-80J，正说明两者之和是宇宙。C.热容C（heatcapacity）：指物体温度升高1K所需的