《無機及分析化學》教案

1、1第二章 化學熱力學初步化學是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其變化規(guī)律的科學?；瘜W研究的核心部分是化學反應，而化學反應的進行大多伴有能量的變化，包括熱能、電能、光能等。一個化學反應能否發(fā)生、反應的限度如何以及反應過程中的能量變化情況，正是化學熱力學研究的基本問題。第一節(jié) 熱力學第一定律1-1 基本概念和術(shù)語1. 1. 體系和環(huán)境熱力學中，把研究的對象稱為體系，把體系之外而與體系有關(guān)的部分稱為環(huán)境。根據(jù)體系與環(huán)境之間的關(guān)系，可

2、將體系分為三類：敞開體系：體系和環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。封閉體系：體系和環(huán)境之間沒有物質(zhì)交換，只有能量交換。孤立體系：體系和環(huán)境之間既沒有物質(zhì)交換，也沒有能量交換。在熱力學中，我們主要研究封閉體系。2. 2. 狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)由一系列表征體系性質(zhì)的物理量所確定下來的體系的存在形式稱為體系的狀態(tài)。在熱化學中，系統(tǒng)的狀態(tài)通常是指熱力學平衡態(tài)。在此狀態(tài)下，系統(tǒng)的所有性質(zhì)均不隨時間而變化。具體的說，它應該同時滿足以下四個條

3、件。（1）熱平衡（thermal equilibrium） （2）力平衡（mechanical equilibruim）（3）相平衡（phase equilibruim）（4）化學平衡（chemical equilibruim）籍以確定體系狀態(tài)的物理量稱為體系的狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)具有如下特點：（1） （1） 體系的狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)值就一定；（2） （2） 體系的狀態(tài)改變，狀態(tài)函數(shù)值就可能改變。

4、狀態(tài)函數(shù)的變化值只與體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無關(guān)；（3） （3） 在循環(huán)過程中，狀態(tài)函數(shù)的變化值為零。根據(jù)體系的性質(zhì)與體系中物理量之間的關(guān)系，可分為廣度性質(zhì)（又稱量度性質(zhì)或廣延性質(zhì)）和強度性質(zhì)：廣度性質(zhì)：數(shù)值上與體系中物質(zhì)的量成正比，即具有加合性。如體積 V、質(zhì)量 m、物質(zhì)的量 n、熱力學能 U、焓 H、熵 S、自由能 G 等強度性質(zhì)：數(shù)值上與體系中物質(zhì)的量無關(guān)，即不具有加合性。如溫度 T、壓力 P、密3

5、是能量守恒。2.功和熱功和熱是體系與環(huán)境之間能量傳遞的兩種不同形式。體系和環(huán)境之間因溫度不同而傳遞的能量形式稱為熱（Q） ，單位：千焦規(guī)定：體系吸熱,Q>0體系放熱 Q0環(huán)境對體系做功,W<0功和熱一樣，不是狀態(tài)函數(shù)，與體系狀態(tài)變化的具體過程有關(guān)。1-3 可逆過程可逆過程有下列三個特征：（1）可逆過程由一系列無限接近平衡的狀態(tài)構(gòu)成；（2）當系統(tǒng)從始態(tài)變到終態(tài)，然后循原來途徑反向回到始態(tài)，則系統(tǒng)與環(huán)境完全復原；（3）可逆過程是

6、一個極限，任何超越這個極限的過程均不能實現(xiàn)?？赡娣绞绞且环N理想方式，但有些實際過程可以被近似地認為是可逆的。例如物質(zhì)的相變過程。第二節(jié) 熱化學化學反應總是伴有熱量的吸收和放出。把熱力學理論和方法應用到化學反應中，研究化學反應的熱量變化的學科稱為熱化學。2-1 化學反應的熱效應當生成物與反應物的溫度相同時，化學反應過程中吸收或放出的熱量叫做化學反應的熱效應，簡稱為反應熱。1.恒容反應熱V1=V2=V ,ΔV=0, W=PΔV=0ΔU=