2-1热化学和化学反应的基本概念和原理.ppt

什么是化学热力学 热力学是研究自然界各种形式能量之间相互转化的规律，以及能量转化对物质的影响的科学。 把热力学用来研究化学现象以及与化学有关的物理现象的科学就叫化学热力学。 研究内容包括两个方面 ①热化学：化学和物理变化中的能量转换问题。 以热力学第一定律（能量守恒与转化定律）为基础。 ②化学和物理变化进行的方向和限度。 以热力学第二定律为基础。 研究对象 热力学的研究对象由大量的微观粒子组成的宏观系统。 其结果只具有统计意义。 以热力学三大定律为基础： 第一定律 能量守恒定律 确定了态函数——内能和焓；第二定律 热不可能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体 确定一个新的态函数——熵。本定律回答反应方向和限度。 第三定律 在绝对零度，任何完美晶体的熵为零 确定了态函数——温度；绝对零度（0 K）不可能达到。 不需考虑物质的微观结构和反应机理。 从比较容易获得的宏观信息，就能得出非常重要的结论。 不涉及反应速率问题。 只解决反应的可能性问题。 科学预见性。 在实践上具有重大指导意义。 例如高炉炼铁 石墨合成金刚石 Fe2O3+3CO=2Fe+CO2 问题：出口气体中 还有22％～28％CO。 以前认为是CO与铁 矿石接触时间不够。 解决办法：加高炉身。 结果：出口气体中CO 含量并未明显减少。 热力学计算表明，此反应 不能进行到底，不可能再 降低CO的含量。 点石成金 一人贫苦特甚，生平虔奉吕祖，吕祖乃吕洞宾也，相传为道教之祖也。吕祖感其诚，一日忽降至其家，见其家徒四壁，不胜悯之，因伸一指，指其庭中磐石。俄顷，粲然化为黄金，曰：“汝欲之乎？” 其人再拜曰：“不欲也。” 吕祖大喜，谓：“子诚能如此，无私心也，可授以大道。” 其人曰：“不然，吾欲汝之指头也。”吕祖倏不见。 石墨合成金刚石 通过热力学计算 高压5×106～1×107 千帕， 加热到1500～2000℃ 用铬、锰、铁、钴、镍等做催化剂，可将石墨转化为金刚石 1、体系与环境 2、体系的性质 3、过程与途径 4、体系的状态和状态函数 5. 热 6、功 体系(System) : 研究的对象 环境(Surroundings) ：体系以外与体系密切相关的部分 例： 可将10 mol水蒸气作为一体系，则盛气体的容器及容器以外的一切就都是环境。 敞开体系 体系与环境间有能量交换， 也有物质交换 封闭体系 体系与环境间有能量交换， 没有物质交换 孤立体系 体系与环境间没有能量交 换， 也没有物质交换 本章主要讨论的就是封闭体系 3、过程与途径（process and pathway ） 过程：体系的状态发生变化就说体系经历了一个过程。开始的状态称为始态，最后的状态称为终态。 常用术语和概念 途径：始态变化到终态经历的具体步骤。 当这些性质都有确定的值时，就说体系处于一定的状态，即热力学状态。 描述状态性质的函数称为状态函数(State Functions) 状态函数的总和也就确定了体系的某一确定的状态。 P、V、T是状态函数 ⑴状态函数之间存在着相互联系的。 例如: 理想气体有PV = nRT的关系 例如，一定量理想气体的状态变化，可以有下图所示两种不同的途径： State Function: a lifelong lesson taught by chemistry In thermodynamics, a state function is a property of a system that depends only on the current state of the system, not on the way in which the system got to that state. A state function describes the equilibrium state of a system. The concept of state function can also be applied to life, academics, work and?etc. life is a state function Here is an poetic excerpt that shows how life can be viewed