第4章 学热力学基础.ppt
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无机及分析化学Inorganic and Analytical Chemistry 第4章 化学热力学基础 第6章 酸碱平衡 第7章 沉淀溶解平衡 第8章 配位化合物与配位平衡 第9章 氧化还原反应与原电池 第10章 误差与数据处理 第11章 滴定分析法 第1章 原子结构 第2章 分子结构 教学目标 1.通过化学热力学的学习,掌握化学热力学的基本原理,认识化学反应过程的一些基本规律。 2.通过四大平衡的学习,掌握平衡和平衡移动原理,掌握平衡的计算,尤其是多种平衡共存的计算。 3.通过误差与数据处理的学习,建立起误差的概念,能正确地进行数据记录和处理,以得出合理的结论或结果。 4.通过滴定分析法的学习,掌握滴定分析法尤其是酸碱滴定法的基本原理、方法及有关计算。 5.通过原子结构和分子结构的学习,了解量子力学的一些基本观点和结论,并把这些观点和结论用于解释元素及其化合物的性质,解释元素周期率和分子的空间构型。 6.通过化学实验,掌握基本操作技能和实验数据处理,提高理论联系实际的能力和分析问题、解决问题的能力。 课程成绩评定 第4章 化学热力学基础 学习内容: 4.1 热力学的基本概念 4.2 热力学第一定律 4.3 反应的焓变 4.4 混乱度与反应的熵变 4.5 反应自发性与反应的吉布斯自由能变 4.6 化学平衡与反应限度 第4章 化学热力学基础 基本要求: 1.正确理解热力学的基本概念及有关符号的意义。 2.掌握盖斯定律的应用及反应的ΔrHm?、ΔrSm?、ΔrGm?和ΔrGm的计算。 3.熟练运用吉布斯-亥姆霍兹方程判断化学反应自发进行的方向和计算标准状态下自发进行的最高温度或最低温度。 4.了解化学平衡的概念,掌握标准平衡常数K?的意义、表示方法及有关平衡的计算。 5.了解浓度、压力、温度对化学平衡的影响,掌握温度与平衡常数的关系及定量计算。 引言 对一个化学反应,需要研究解决以下五个方面的问题: (1)在指定条件下,反应能否发生? (2)如果反应能发生,反应体系的能量如何变化? (3)如果反应能发生,反应进行的程度有多大? (4)如果反应能发生,反应的速率有多大? (5)反应是怎样发生的? 前三个是化学热力学问题,后两个是化学动力学问题。 4.1 热力学的基本概念 4.1.1 系统与环境 4.1.2 状态和状态函数 4.1.3 标准状态 4.1.4 过程和途径 4.1.5 化学计量系数和反应进度(不作要求) 4.1.1 系统与环境 系统——人为划分的研究对象 环境——系统以外与系统有关的部分 根据系统与环境之间有无物质和能量交换将系统分为三类: (1)敞开系统——系统与环境之间既有物质交换也有能量交换 (2)封闭系统——系统与环境之间无物质交换只有能量交换 (3)孤立系统——系统与环境之间既无物质交换也无能量交换 4.1.2 状态和状态函数 状态——系统的物理性质和化学性质的综合表现 状态函数——描述系统状态的宏观物理量,如n、T、p、V等 状态函数的特点: (1)系统的状态一定时,状态函数有一定值。 (2)系统的状态发生改变,状态函数也随之改变,并且状态函数的改变值只与系统的初始状态(始态)和终止状态(终态)有关,而与变化的途径无关。 (3)系统恢复到原来状态,状态函数也恢复到原值。 4.1.3 标准状态 标准状态的引入:物质的状态函数与物质所处的状态有关,为了便于比较和进行计算,规定一个标准状态。 标准状态的定义:指定温度和标准压力(p?=105Pa)下纯物质的状态。 注意:标准状态没有规定温度,故随着温度的改变,可有无数个标准状态。常用温度为298K。 若在指定温度下,参加反应的各物种(包括反应物和生成物)均处于标准状态,则称反应在标准状态下进行。 各种物质标准状态的规定 (1)纯理想气体的标准状态——该气体处于标准压力p?下的状态。 (2)混合理想气体的标准状态——各组分的分压均等于标准压力p?的状态。 (3)纯液体(纯固体)的标准状态——在标准压力p?下,纯液体(纯固体)的状态。 (4)溶液中各组分的标准状态——在标准压力p?下,各组分的浓度均等于标准浓度(c?=1mol?L-1或b?=1mol?kg-1)的状态。 4.1.4 过程和途径 过程:系统由始态→终态的经过 途径:由始态→终态经过的具体方式 例如化学反应过程:反应物(始态)→生成物(终态) 化学热力学中常见的过程 (1)定温过程:T1=T2,?T=0(过程发生时系统的温度可以改变,只要?T=0即可) (2)定压过程:p
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