化学热力学初步.ppt

一切自发过程都是单向地趋于平衡状态，其逆过程需要外加功才能完成。01自发过程都可利用来做有用功（非体积功）。02自发过程的特点甲烷燃烧产生的热量在内燃机中被利用来做机械功。可以将自发进行的氧化还原反应设计成原电池，产生电能，利用电能做其他功。01【例】某系统从始态变到终态，从环境吸热200kJ，同时对环境作功300kJ，求系统与环境的热力学能改变量。05∴△U环境=100(kJ)03U系统＝200+(-300)＝-100(kJ)02解：△U系统＝Q+W04∵△U系统=－△U环境2.3热化学热化学：把热力学第一定律具体应用到化学反应上，讨论和计算化学反应的热量变化问题的学科，称为热化学。0102封闭体系在不作非体积功(Wf=0)的条件下，热力学第一定律表示为：U=Q+We=Q–P外△V等容反应热∵△V=0∴△U=QV反应热：在恒压或恒容而且不做其他功的条件下，当一个化学反应发生后，若使产物的温度回到反应物的起始温度，这时系统放出或吸收的热量称为反应热。反应热与焓2.等压热与焓变△U=Qp–P外△V∵P外=P系统＝P1＝P2△U=U2–U1△V=V2–V1∴U2–U1=Qp－P系统（V2–V1）移项：Qp=(U2+P系统V2)-(U1+P系统V1)Qp=(U2+P2V2)-(U1+P1V1)定义：H=U+PVH称为焓，焓是体系的状态函数。∵U2+P2V2=H2U1+P1V1=H1∴Qp=H终–H始=H2–H1=△HQp=△HH=△U+P△V(条件：封闭体系，不做其它功，等压过程）如果有气体参与反应：01Qp＝QV＋△ngRT02或△H=△U＋△ngRT03【例】1mol丙二酸[CH2(COOH)2]晶体在弹式量热计中完全燃烧，298K时放出的热量为866.5kJ，求1mol丙二酸在298K时的△H和△U。CH2(COOH)2(s)＋2O2(g)=3CO2(g)＋2H2O(1)1已知△H＝QP＝-866.5kJ·mol-1，2∵△H=△U＋RT·Δng3∴△U=△H-RT·Δng4=-866.5-8.314×10-3×298×(3-2)5=-868.98(kJ·mol-1)6解：υB为反应物和产物在方程式中对应的计01量系数，产物取正，反应物取负，R代表产物或反应物。02龄前aA+dD=gG+hH03可写作：gG+hH-aA-dD=0042.3.2反应进度反应进度ξ表示化学反应进行的程度。1aA+dD=gG+hHt=0nA(0)nD(0)nG(0)nH(0)tnA(t)nD(t)nG(t)nH(t)2例：3H2+N2=2NH3t=0310t0023/2H2+1/2N2=NH3t=0310t002可见ξ与反应式的写法有关.当ξ＝1mol时，表示化学反应物质的量改变量正好等于反应式中该物质的化学计量数。2.3.3热化学方程式物质的标准态:在100kPa、指定温度下（通常是298.15K）的纯固体和纯液体，纯气体的压力为标准压力(100kPa),溶液则浓度为1mol.L-1，这样的状态称为标准态。等压反应热：QP=△H的意义：反应进度ξ=1mol时的焓变值。△rHm△rHm