普通化学无机化学2013化学热力学基础1课件.ppt

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本章从化学热力学的基本概念出发,介绍熵、
焓和吉布斯自由能主要热力学函数,并运用这
些函数讨论化学反应中能量的变化以及自发过
方向和限度。
内容提要
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学****要求:
1、掌握能量守恒定律的内容及其数学表达式;
2、明确掌握状态函数的概念,理解内能焓、熵、吉布斯自由能等状态函数的物理意义;
3、理解盖斯定律的意义,并熟练地运用它进行有关热效应的计算;
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4、熟悉自发过程的特征,善于利用标准热力学数据,计算反应的焓变、熵变和吉布斯自由能变,并根据吉布斯自由能变数据判断化学反应自发进行的方向和限度;
5、理解吉布斯方程的意义,并会分析△H、△S及T对化学反应自发性的影响。
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热力学是研究能量转换过程中所遵循规律的科学。把热力学原理用来研究化学反应中能量的变化规律,就成为化学热力学。
化学热力学主要研究和解决化学反应中能量的转化和化学反应进行的方向和限度问题。
具体有三方面:
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化学热力学可判断物质间能否发生化学反应。
例如:空气中有取之不尽的氮和氨,是否可利用氮和氨作用生成氧化氮,从而生产工业上需要的***呢。
化学热力学也可告诉我们化学反应一旦发生将有怎样的能量变化。
对于能量变化表现为吸热的化学反应,在其反应过程中就得不断供给热量。
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化学热力学还能告诉我们化学反应能否进行到底。例如:氮和氨的合成氨反应,通过热力学研究不论设计多大的合成塔,使两种气体充分接触,其合成反应也不可能进行到底,只能创造一些条件使转化率提高。
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自然科学研究的对象是千变万化的物质世界,各物质之间总会有或多或少的联系。
为了研究方便,常取其一部分物质作为研究的对象,这一部分物质作为体系,而体系以外的其它部分称为环境。
例:研究盐酸和氢氧化钠在水溶液中的反应。那么这个溶液就是体系,而与有联系的其它部分如杯子、玻璃棒、液面上的空气等都是环境。
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体系和环境往往要进行物质和能量交换,按照交换情况的不同,可将体系分为三种类型:
(1)敞开体系:体系和环境之间既有物质交换,又有能量交换的体系。
例:有一广口瓶,内盛一定量的水,这个盛水的广口瓶就可看作是敞开体系,既有能量交换,还有水的蒸发和气体溶解。
研究对象是水。
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(2)封闭体系:即体系和环境之间,只有能量交换,而无物质交换。
例如:在上述广口瓶再加上一个塞子,就成为封闭体系。因为水的蒸发和气体的溶解作用都在内部进行,而在体系和环境之间仅有能量交换。
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一个人的健康状态常用体温、脉搏、血压等物理量来说明,一个体系的状态也可以用一系列物理量来确定。

如理想气体的状态是由压力p、体积V、温度T和物质的量n,4个物理量来确定。