西工大与西安交大期末复习考研备考 化学热力学.ppt

* 计算在1118K、标准状态下反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的ΔrHΘｍ(T)。 -1207.6　　 634.9　　-393.5 * 小 结 1、基本概念（相、反应进度、系统与环境、状态与状态函数、热与功、热力学能） 2、热力学第一定律 3、焓与化学反应的热效应 * 途径：一个体系从一个状态变化到另一个状态，可以通过不同的方式，这个方式就叫做途径。 T1=273k、p1=1×105Pa V1=2m3 T2=273k、p2=2×105Pa V2=1m3 加压 T3=273k、p3=1×106Pa V3=0.2m3 加压 减压 * 状态: 一定条件下体系存在的形式 状态函数: 描述系统性质的物理量，例如 p，V，T，n 状态函数具有鲜明的特点: 状态一定,状态函数一定. (2)状态变化,状态函数也随之而变,且状态函数的变化值只与始态、终态有关,而与变化途径无关. （3）对于任意循环过程（始态与终态相同），一个状态函数的变化均为零。 状态函数 状态函数有特征 状态一定值一定 殊途同归变化同 周而复始变化零 * 问题： 体系的同一状态能否具有不同的体积？ 体系的不同状态能否具有相同的体积？ 体系的状态改变了，是否其所有的状态函数都要发生变化？ 体系的某一个状态函数改变了，是否其状态必定发生变化？ * 热和功 热—由于温度不同，体系与环境间传递的能量。 热的符号：Q 热的单位：J。 热不是状态函数，与过程和途径密切相关，一旦过程停止，热就不存在。 热力学上规定： 体系从环境吸热，能量增加，Q＞0，为正值（吸热反应） 体系对环境放热，能量减少，Q＜0，为负值（放热反应） * 功——体系与环境间除热以外以其它各种形式传递的能量都叫做功。 功的符号：W 功的单位：J。 功也不是状态函数，与系统状态变化密切相关。 热力学上规定： 环境对体系做功（体系得功），功为正值，W＞0； 体系对环境做功（体系失功），功为负值， W＜0 。 * A A 化学热力学中功分为： 体积功（膨胀功）W 体积 非体积功（有用功） W有用 体积功——因体系体积变化反抗外力作用与环境交换的能量。 对于一般化学反应来说，如果反应过程不在特定装置(如原电池)中进行，主要指体积功。 W＝-F外·Δl＝-P外· A · Δl ＝ -P外· ΔV * 热力学能(U) 系统能量=系统动能（Ek）+系统势能（Ep）+系统热力学能（U） 内能——体系内部能量的总和。符号U 单位：J 如分子的动能，分子间的势能，分子中原子、电子运动的能量，核内基本粒子间的核能等。 内能的特点： ﹡内能是体系的状态函数。 ﹡内能的绝对值无法确定。 △U = U2 — U1 △U0 表明系统在状态变化过程中热力学能增加， △U0 表明系统在状态变化过程中热力学能减少。 * 1.1.2 热力学第一定律 自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同的形式，它可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，但在转化和传递过程中能量的数量不变。（能量守恒与转化定律） 热力学第一定律 * 研究一个封闭体系，若体系从环境中吸热（Q），又从环境中得到功（W），热力学能从U1变化至U2。 （热力学第一定律数学表达式） 含义：封闭体系热力学能U的变化等于体系吸收的热和体系从环境中所得到的功的总和，即能量守恒定律在热、功传递过程中的具体表述。 * 孤立系统与环境间没有物质和能量交换，所以孤立系统中发生的任何过程都有Q=0，W=0，ΔU=0，即孤立系统的热力学能守恒。 系统由始态变到终态，ΔU不随途径而变，因而Q+W 也不随途径而变，但单独的Q、W却与途径有关。 * 1.1.3 焓与化学反应的热效应 等容过程 焓 QV-----等容热效应 等容过程的反应热可用实验方法测定，通常在弹式热量计中进行。 * Qv=-{[Cw(H2O)]·m(H2O)ΔT+CsΔT} ΔT=2.28℃（或K） Qv=-(4.18×1209×2.28+848×2.28) =- 13455.69 J=-13.5kJ MN2H4=32 g/mol 1mol，Qv=-13.5×32=-432kJ·mol-1 等容变化，ΔU=Qv=-432kJ·m