化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)與化學(xué)平衡

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1、第五章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)與化學(xué)平衡化學(xué)熱力學(xué)的特點(diǎn)和范圍:在研究化學(xué)反應(yīng)時(shí)，人們總會(huì)思考一些問題：當(dāng)幾種物質(zhì)放在一起時(shí)?a.能否發(fā)生反應(yīng):b.反應(yīng)速率多大？c.會(huì)發(fā)生怎樣的能量變化？d.到什么程度時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡？e.反應(yīng)機(jī)理如何？化學(xué)熱力學(xué)的范圍:a,c,d屬于化學(xué)熱力學(xué)問題，而b,e屬于化學(xué)動(dòng)力學(xué)問題。熱力學(xué)研究范圍為：化學(xué)反應(yīng)方向，限度以及伴隨能量的變化特點(diǎn)：化學(xué)熱力學(xué)解決化學(xué)反應(yīng)中能量是如何轉(zhuǎn)換的-能量守恒定律；解決問題c——熱力學(xué)第一定律化學(xué)熱力學(xué)解決在指定條件下，化學(xué)反應(yīng)朝哪個(gè)方向進(jìn)行以及反應(yīng)的限度，解決問題a，d，——熱力學(xué)第二定律。局限性對(duì)于個(gè)別分子、原子的性質(zhì)，即微觀粒子的性質(zhì)

2、的解決是無能為力的，所以對(duì)于被研究對(duì)象無需知道過程的微觀進(jìn)程，更不需要物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)?；瘜W(xué)熱力學(xué)研究問題時(shí)沒有時(shí)間概念，不涉及變化過程的速率問題。1．了解化學(xué)變化過程中的熱效應(yīng)、恒容反應(yīng)熱和恒壓反應(yīng)熱的概念與測定；會(huì)寫熱化學(xué)方程式；2．了解焓的概念，知道焓變是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的一種驅(qū)動(dòng)力；3．會(huì)進(jìn)行有關(guān)熱化學(xué)的一般計(jì)算；4．了解熵、熵變和絕對(duì)熵的概念，知道熵變是化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程的另一種驅(qū)動(dòng)力；5．了解熱力學(xué)第一、第二、第三定律的概念；6．了解吉布斯自由能及吉布斯-亥姆霍茲方程，學(xué)會(huì)用其判據(jù)化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性；7．掌握化學(xué)平衡狀態(tài)及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)概念，會(huì)進(jìn)行簡單的化學(xué)平衡移動(dòng)判斷及有關(guān)計(jì)算

3、。本章教學(xué)要求5.1熱化學(xué)和焓Thermochemistryandenthalpy5.2熵和熵變—反應(yīng)自發(fā)性的另一種判據(jù)Entropyandentropychange—judgmentforspontaneousreaction5.3自由能——反應(yīng)自發(fā)性的最終判據(jù)Freeenergy－thedeterminedcriterionforthespontaneousprocess5.4平衡狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Equilibriumandstandardequilibriumconstant熱力學(xué)是研究各種形式能量相互轉(zhuǎn)化時(shí)遵循的規(guī)律?！皌hemodynamics”一詞是由希臘文中的“therme

4、”(意為“熱”或“能”)與“dynamics”(意為“力”)組合而成的。將熱力學(xué)原理和方法用于研究化學(xué)問題產(chǎn)生了化學(xué)熱力學(xué)(Chemicalthermodynamics),主要回答諸如化學(xué)反應(yīng)過程中吸收或放出的熱量、化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性(即兩種物質(zhì)之間能否發(fā)生化學(xué)反應(yīng))以及化學(xué)反應(yīng)的限度(反應(yīng)完成之后反應(yīng)物的量與產(chǎn)物的量之間的關(guān)系)等化學(xué)家十分關(guān)注的一類基本問題。體系(system)：被研究的直接對(duì)象環(huán)境(environment):體系外與其密切相關(guān)的部分敞開體系(opensystem)：與環(huán)境有物質(zhì)交換也有能量交換封閉體系(closedsystem)：與環(huán)境有能量交換無物質(zhì)交換孤立體系(is

5、olatedsystem)：與環(huán)境無物質(zhì)、能量交換★體系和環(huán)境(systemandenvironment)狀態(tài):一定條件下體系存在的形式狀態(tài)函數(shù):描述系統(tǒng)性質(zhì)的物理量，例如p，V，T等★狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)(stateandstatefunction)狀態(tài)函數(shù)具有鮮明的特點(diǎn):(1)狀態(tài)一定,狀態(tài)函數(shù)一定。(2)狀態(tài)變化,狀態(tài)函數(shù)也隨之而變,且狀態(tài)函數(shù)的變化值只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān),而與變化途徑無關(guān)！★過程和途徑(process&road)在外界條件改變時(shí)，體系的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化，這種變化稱為過程，變化前稱為始態(tài)，變化達(dá)到的狀態(tài)稱為終態(tài)。實(shí)現(xiàn)過程的方式稱為途徑。★過程和途徑(process&road)

6、恒溫過程(isothermalprocess):T1=T2=Tex恒壓過程(isobaricprocess):p1=p2=pex恒容過程(constantvolumeprocess):V1=V2可逆過程(reversibleprocess):體系從終態(tài)到始態(tài)時(shí)，消除了對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的一切影響，可逆過程是理想化過程，無限接近熱力學(xué)平衡態(tài)?！锵?phase)相又分為均相體系(或單相體系)和非均相體系(或多相體系)。體系中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同的任何均勻部分。相和相之間有明顯的界面。5.1熱化學(xué)和焓Thermochemistryandenthalpy5.1.1化學(xué)和物理變化過程中的熱效應(yīng)Heat

7、effectduringthechemicalandphysicalprocesses5.1.3熱化學(xué)計(jì)算和蓋斯定律ThermochemicalcalculationandHess’law5.1.2焓和焓變—反應(yīng)自發(fā)性的一種判據(jù)Enthalpyandenthalpychange—thecriterionofspontaneousreactionQ得+Q失=0（2）能量守恒定律(thelawofconservationof