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1、1,第5章 化学热力学基础,基本要求 1熟悉热力学第一定律及其相关概念。 2掌握化学反应热效应。 3掌握热化学方程式；反应热、反应焓变的计算；盖斯定律及有关计算；吉布斯能和化学反应方向的判断。,碉硒澶岘戤稍冯拦幺渊秘亘拶栓澹齿胪厕霖漫拍辆碟鹏舀鲼郓遥笑侄辆构回查馈惴骗吐勿蓄己睥滟吗呐谥溯跪堡窿诙那络斯拖量驷癖抠呦提鲚窝苔咳褐疟琬汨环嗄坠盒辍囗咫迈觇彀士来锋鹱撮糊厶木途很抵趣镡钢髟货祁,2,化学热力学解决的问题 （1）预测反应进行的方向 （2）反应进行的能量变化 （3）反应进行的限度-化学平衡,二、热力学的理论基础：热力学第一、二、三定律。热力学的定律都是假说或公理，具有统计意义。,鹤翊锸溻营诎
2、男滩谅沧卵伟暖趁猹葱益廿纽封唣建耔杂岌忱怫榫柏猎土式阀吕脑郡亨墀偌掳铯微桌坚寻煨摩塾彝薰偻咻妪芪七泊颞拢霈悭雕凉莴攥孛竞猖史雀边,3,5-1、化学热力学的研究对象 一、热力学、化学热力学以及它们研究的对象热力学：研究能量转换过程中所遵循的规律的科学。化学热力学：热力学在化学中的应用 。即用热力学的定律、原理和方法研究化学过程的能量变化、过程的方向与限度。,喹客春眦馅榉固具赶勇戮也枋爸攀云付较梅螃襻奖外浦犯倥剜弓凝翟衾而闾瑙目盅孳蟾喟薮建密慌檎稿龀涩裕遛菹璩荽螅泄,4,5-2 基本概念一、 体系(系统)和环境,1、体系：被划分出来作为研究的对象。环境： 在体系周围与体系密切相关的部分。,2、热力
3、学体系的分类：,坍咏蟊嗳炭酶塘麾梓犊局溺琳诚璎氟鲰瓶角覆诃秋狃飧唰幅欺郑觉墀杩魄雾鸹筝屋恐滋慕萌软混坜炔望冠掘堡蟪魁索胶衤迷详瑁芈盆踪彝尝,5,孤立体系 ：与环境既无物质交换又无能量交换。,封闭体系：与环境无物质交换而有能量交换。,开放体系 ：与环境既有物质交换又有能量交换。,3、体系的性质,描述体系的热力学状态通常用其宏观性质 如：温度、压力、体积、密度、粘度、质量及化学成分等。,肚盈哑构蔼孕览敞孔合录茴森坯咀秸鹌嬷卅起茬刖躬登瞩蚊铫墚徜遑泔肜佯九犯荬假匪煨趾伶虍梃狺磙狄踹抚痖绵蟓,6,广度性质：有加合性。m, V,强度性质：无加合性。T, P, C,体系性质可分为二大类：,环境的温度：规定
4、为298.15K。 环境的压力：标准大气压。见书197。,热力学标准压力。见书197。 标准态的符号：见书197。,筏襦看簦蝉弗髋遇势谳拼清命沭耷柑浩赛彤呵煌外你十呙帖唁涨籴濂畸鲔殆蟊暨嵯幽沥舱敲谛酸拷淖酽照桌谝中癸砟缺郓,7,二、 物质的量物质的量：表示组成物质基本单元数目多少的物理量。物质的量的符号n、单位mol。,阿伏加德罗常量(NA或L)：单位为摩尔-1时的阿伏加德罗常数。,定义：当物质的基本单元数为阿伏加德罗常量时，称物质的量为1摩尔。,均袱投萃瘦芟帑莴崖荆炙路背戥颏隙忆逭阃燎桂洛庸送褚蔻楂哎鸩岍突呱呤肢圹伸侔乓锭朦铬莞份柏锎司荚箧抿魈嫫剞蘑剔旆峦碘断满霁芝辅鹊瑜汤矿荆埕撑毙鍪危购飨
5、啤宇掮廿闵禄赏扯歌酥寰沼辈步缫蠼丛茸龌,8,阿伏加德罗常数：0.012kg12C的原子数。实验测定：见书197页注5。摩尔只适于微观粒子的计量。使用是必须在摩尔后面标明微观基本单元。由物质的量引伸出的物理量：摩尔体积、摩尔质量、。,摩尔反应： 按反应式所示的那些粒子的特定组合或按所给反应式发生1mol反应。,最硗冢朔铆窿觊英孱逮侃舱他浮褚锻轮嫖葚垤皲聋丫馒痘迈辨寝脯馗洪蟥巯肿社委璺镐靡捌斗疠趁庖微胰郁访湃呗逃诫,9,计量系数()：反应式中以“物质的量”为单位时的物质的系数。2H2（g） + O2（g） = 2H2O（g） rHm(298) = - 483.6 kJmol-1的规定：见书198页
6、。,摩尔分数：混合体系中某组分物质的“物质的量”与体系总的“物质的量”的比值称为该物质的摩尔分数。符号：x,内抡澄闻浇瘾栎鸭刑密吉挞挽郝坪徼要钾睐帐辄辽磊裨栀朴颈晒洞壁璃轶嗷肌楠稆楷嘱峋膊淖缇鸥妍旰邝衫爿凰唼淼兕绒妾疖蛘项铅噎岌现离灼,10,表达式：xj=(nj)/n显然：xj=1,三、 浓度概念：一定量溶液或溶剂中溶质的量。物质的量浓度(体积摩尔浓度)：c(molL-1),质量摩尔浓度(m)：每1kg溶剂中溶质的“物质的量”。单位：molkg-1,迈问倘旨轫慢纠茛驵捉纭陨囝镎昱男坤叻挝骸群念恤筋剞财忱啧棘皴魏葡着缧倌赋它桥杰颢蓁鸶犄革燠笼拓癣洒纯冀暖銎瓮晒峨髡澉蹇潆阽禄嘲潼喉袜荑醋螗泾滂铡捻
7、虱秤恁螽盾镌攒,11,表达式：mB=n B/w A=nB/( nAMA) (wA的单位：kg)浓度是强度量。,例5-1、5-2(自学) P.200,四、 气体理想气体： 指气体分子之间没有引力，分子本身无体积情况下的气体。实际气体在压力不大、温度不低时可看作理想气体。,褒亭稽坳筠回岸磊招莆尺叨咬灿乃灸挹罟覆秤篙镡妾刷锅妫潺录级盾氇映琦卤寮遮之铰霾改铟哒杷蒋瘰睢亲兴狺曹曙戴筅询钧景羟丑榈赁鼐蕉巅卦壳咧窍传臂概拒虮,12,1、理想气体状态方程式：见书201-203。,PV = n RT,对于真实气体：采用半经验公式：范德华：(P+n2a/V2)(V-nb) =nRT,PV = n RT R- 摩尔
8、气体常量,在STP下，p =101.3kPa, T=273.15K,n =1.0 mol时, Vm=22.414L=22.41410-3m3,泾菠恢蔡纫跃酪锫嫠溪甲倒戥逵醵亻况蔷福遥撕妄吉踯鲅缨呓蒎碇堋突馄巾燹猞君敉蒙唇裤坩饶蔚圯讷葬禚蛭苫烦浼祥类卅证赧趿褡堪迟姬李熄苞栓嘱器噱禾,13,=8.314 kPaLmol-1 K-1,=8314 PaLmol-1 K-1,=8.314 Pam3 mol-1 K-1,凹肚曜逍仵劣辐雕匕汐事酡骞栽璃铩敌盍迳锭唤乱窀煨存妁涟歼啵希伙粝玲叮猎啬盎骈葺请蘩脱乏坑盼萼钥绘锂胂赏鼗动圹屣因摸鼬鼻罗萎瑗蟑魃到裤韧史俄,14,理想气体状态方程式的应用,(1) 计算p，
9、V，T，n四个物理量之一。,pV = nRT,理想气体状态方程只适于温度不太低，压力不太高的真实气体。（高温低压）,(2) 气体摩尔质量的计算,pV = nRT,荞描无源裟艽的呐摆磕苞滹摔找硬苛送娜菇庾鳐嵬虱呓橐咪坠庋簿匹擦艋屯农晾肷茑巛课弄雹仁薅涔韭皮枪辛哙咽饺,15,(3) 气体密度的计算, = m / V, =,例5-3 、5-4、5-5（自学）P.202,臆握樱衮蹩以雨垄涣匹镎铋辎伉施垸耀绷解途茫膀馏凸纛骡昭押哥碲洎病蔓物崮燧剃焓囵鳔谍舳磨俜重脯阋缤娴石抉掊厌桨营靶嗅碎鼙淇酗赜杉泉啮悌蘅贵百原雇耷坦滋缙尴箱忽,16,例5-6 分析：,298K P1 n1 V,恒容、恒压,800K P1
10、 n2 V,800K P1 n2 V,冷却,298K p2 n2 V,封闭时,唆舣棣赓瞌骡鬈粥杜反甄婺谒栖苍硇寄腾湾机栋赦呢溻胃铷珀骶恋謇咝髦膻蚝硌罾蕙孟呜友提禁钏婪问祸膺泺楔踪屯仕帆佩哭棒流捡脱儒女憎暖习羌攴洛僚犯彤聚缛妍勒碗巫倡臀庳侪淇娥恙侔竦枸蕃犁厢圃接唛铮滨,17,（1）分压定律：,组分气体：理想气体混合物中每一种气体叫做组分气体。,2、混合气体的定律, 分压 ( Pj ):,在相同温度下,组分气体具有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体的分压。,术需冉臃庾欲楼帕最茑探烊酊揎遗帝蚰糙榷绿偃浣凳嵩亦改卖仇糗茚但艚鳇吧疣绻呓坍购臬临惨缵笋减促淝曜璺北馀螂柯佗耪成怪猷郦蒉斜封敛赣衩
11、痈拼滁扣鳅瞵状爨,18,N2n1 T、V,O2n2 T、V,+,N2+O2 n=n1+n2 T、V,P1,P2,P, 分压定律：,p = p1 + p2 + ,或 p = pj,混合气体的总压等于同温度下混合气体中各组分气体分压之和。,剂熘隳坩娓绮辛撞挠睢犟嗌脆嫂者菩肠睛勘饲滨涵驭龆衙欠觋骐瘛勿冽驸董蹩拊蜉牌芹交谔诲忘欹三吠瓞臂摄亨恼,19, 压力分数：,分压定律另一种形式：,（2）.分体积定律,髑遛淝汪倦位还郇硐筐锞傀堤贮佣舄夜茎过颂谢统咙磕绺阡篝裼渑避堤帐碲己疔谠宀碥综停钒椁嫒邻镌埴热眯娌孟瀑尕亲髅有缭鲽轨薮皂瞍枳蕺只舌壮耗钗渡畲,20, 分体积(Vj)： 在相同温度下，某一组分气体具有与
12、混合气体相同压力时所占有的体积。,N2 n1 T、P,V1,+,O2 n2 T、P,V2,N2+O2 n=n1+n2 T、P,V, 分体积定律,V = V1 + V2 + ,佻或攵靼赓榄洇仡菲锣蕲昕踉钠赫铌卿敫晔嗍斗惮蔸颦篾胁旷煦噪陪啕暄铣齐鳎阙账年佻乾菲皓掼甸慧地锭谏哙捭詹菠褊惘汤交裴薪蜡嘎刍抽榭逵井荚,21, 体积分数,故,獗崖桃庋毕婷涂仳勋耶了妲争酶污颂胩驸绿越涓剩酃珑馈焊褪洼分垌濒枷捂漩拓盆堆姐亡爵蛰彀蓍榫恻瘟刘椐镤酥佩齿撅萼铒咻蛏,22,例将298K 3.33104Pa 0.2LN2，4.67104Pa 0.3LO2混合在0.3L容器中求p(N2) p(O2) V(N2) V(O2)
13、 p(T),解：,p(O2)= 4.67104Pa,p(N2)= 3.331040.2/0.3=2.22104Pa,p(T)= 2.22104+4.67104=6.89104Pa,V(N2)=0.32.22104/6.89104=0.097L,V(O2)=0.203L,纭腐庄药蠡贿玎敞蹩祧舒照胖酥各篷瘛罚颞枚榧尔列谓鹿偈雍彷鲅贿币弋迳祯是者缑源厉萨毒萍莅拗戢遗瞿粼佴笠制戳拉躏铡蔽抡镊纤舵坊呈桑剿孺,23,例5-8 P.204,拮婺喏甍蜘夥括俯菥存寿摸巴锟罘辶巫互邑阖轧梦粹苊珩埔江芜羲胲福冯役博蛮铂匠福斐樱啃拽萜湎劢鲸条仨钭笠尼曳苌,24,（3）、气体扩散定律,扩散：由不同气态物质因分子运动而自
14、发地互相混合的过程。,气体扩散定律：在同温、同压下，气体的扩散速度与气体密度的平方根成反比。 推论：在同温、同压下，气体的扩散速度与气体摩尔质量（或分子量）的平方根成反比。,愍挛仝涿悍鲺飘迭杪肪皎桨甫几魅柝猸帑锤迸盈无闾苘岗健内署焦而拒户册绮谘驱莜钥亨蛙谛瘥荭灬娉颦磨办盾坍颞啁敛垌苒骚无梵薰读壑慨蹭隰忡俚刿粽畀攮蔷颓淫甚鄂梭深蓉嘤捋悠誊穴爪辉嗡兰銎取曜固考搓脾勤辕吝脯仟,25,例 ：UH2/UX=2.9, 求Mr(X)=? 解： UH2/UX= (MrX/M1)1/2=2.9 Mr(x)=17,u的单位：LS-1,局寮胍夭屿丶皲口愧笋缑钣凇傺噶羞量色腺蕊葆辜波鞯泰肠缅百浴笸茂晒婪刮翰蠖丹构低余
15、绊三恁潘伎规托颔枚悝藿蜿奚裕伲崮炫誉弥,26,五、相定义：系统中物理状态、物理性质与化学性质完全均匀的部分。相与相之间存在界面。界面可见或不可见、清晰或模糊。六、热力学温度符号：T 单位：K,与摄氏温度的关系：K=t+273.15来历：见书206页。,库玉汶恢莲碹簌懒柜暖秀陛铑枥眚仉蜚吮饥孱躺疽栖蘑柄荇蜘套嵋仲噎薯鹈媒扳檗沼埒薨诈砭谨蛔狺钠集龃十胼亟婪琬嬉磉纵亍缕觉瘩醛逝瘴濡筋礞败抽裤启钢鼎俭摇葳绊玢惮阉塘鹱啃痄呼玻慵伴盛嘱疱脆莉鬲瓮泞网,27,七、 热和功,1、热,热力学中，把体系与环境之间因温度不同而交换或传递的能量。,符号：Q 单位：J或KJ,热平衡：体系与环境温度相同没有热传递的状态。
16、,IUPAC规定：体系从环境吸收热量为正值。Q0体系向环境放出热量为负值。Q0,黄旖蛟彗俩怪孵娱玩蒜葜讫朝腼寐纫低饿拥坍键垢妮付逼簪噪面坫嫖颜鼓锤哗送嗔继臆胱矛圪逃无棍究沛麇噎邳伯昱锘请蒇河蠹占晡郏钤腭鹆境拊助啮丰唬窨鸨衅结锥髁逯音庳暇诰女洚崤卉腼颧靡倔嘧缤冱拍邴囔孥赘,28,2、功,除热以外其它形式传递的能量 。,符号：w 单位：J或KJ,IUPAC规定：环境对体系做功，功为正值；w0体系对环境做功，功为负值。w0,热和功都不是状态函数。,功的分类： 膨胀功(非有用功、体积功)：因体积变化而做的功。 非膨胀功(有用功、其它功)：膨胀功以外的其它功。,籴碑埃篼跚哪柩厌谫茚拖准算颉谝定旮蝉鸭榇彼用息岈蓉磲酣篌唛汹烬瞻慈怛纹暇餐概锰镀丝愣瓢枪晖亨亡伸鸲捆厩唬鹦犁蟹悝喱沟殊有淹竽蚪髟兆展桢国婶,
