无机(三)第1章(精华版)..

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一章,本章作业,(12,道题,),：,P22,3,、,7,、,9,P23,10;,16,、,18P24 19,、,23,、,26,、,28,、,29,、,31,系统,:,称研究对象为系统,;,环境,:,系统之外，与系统有密切联系的部分称为环境,.,系统可分成敞开、封闭、孤立体系三类。,1,基本概念,1.1,系统与环境,1.2,相,相,:,系统内性质相同，组成均匀的部分称为,相,一个物种可以以一个相，也可以以多个相存在；,一个相可以是单一物种，也可以是多个物种构成。,根据构成系统的组分数、相数，也可以对系统分类,简述,1,第,一,章,化学热力学与化学平衡,1.3,状态与状态函数,状态：系统一切宏观性质的总和。,平衡态,/,非平衡态 始态,/,终态,状态函数：,表征系统宏观性质的物理量。,为,状态的单值函数，,分两类：容量性质的和强度性质的,1.4,过程与途径,系统状态发生变化称,热力学过程，简称,过程；,实现一个过程的具体步骤就称途径,。,状态函数,随着状态改变的,变化量,，,只与过程有关,与途径无关：,状态一定,其值一定,;,殊途同归,值变相同,;,周而复始,值变为零,.,1.5,对化学反应的计量,化学反应计量方程（简称反应方程）通式：,化学反应进度,的定义：,反应进度,能够用指定的反应方程,计量化学反应,，单位为,mol,（注意摩尔反应与摩尔物质的量之间的区别）,或,简述,1,2,热力学第一定律,热力学第一定律,就是能量守恒定律,2.1,热力学能,/,内能,（,U,）,体系内分子、原子等所有微观粒子的振动动能，及粒子之间吸引与排斥的势能等能量的总和。是,状态函数。,2.2,热力学能变及第一定律表达式,U=U,2,-U,1,=q+w,U,为热力学能变,;,U,2,U,1,为体系终态、始态的热力学能,;,q,反应热,(,体系与环境之间以热的形式传输的能量,);,w,功,(,除热以外所有其它形式传输的能量,),.,2.3,对,q,、,w,的几点说明,一般,把功分成两类,:,体积功,:,-p,V=-p(V,2,-V,1,),非体积功,:,w,=0,.,q,:,规定,系统吸热,q,值为,“+”,，放热,q,值为,“-”,w,:,规定,:,体系得功值为,“+”,，体系对环境做功值为,“”,功为有序能量，可无条件地全部转变为热；热为无序能量，只能有条件地部分转变为功。,功、热都是伴随体系,热力学过程进行时,，与环境间传递的能量,与途径有关,不是状态函数,.,但是，二者之和却取决于过程,与途径无关,.,简述,1,3.1,化学反应热效应,3.1.1,反应热及其测量,化学反应过程中吸收或者释放的热量称为反应热效应,或简称反应热,.,规定,:,吸热值为,“,+,”,放热值为,“,-,”,弹式热量计,测量的反应热是,q,v,精度比较高。,3,热化学,简述,2,3.1.2,反应热与热力学能变及与焓变的关系,1),恒容过程的,q,V,与,U,间关系,:,q,V,=U,2),恒压过程,q,p,与,H,间关系,:,定义,:,H,(U+pV,),q,p,=H,3),q,p,与,q,v,之间的关系,凝聚态反应前后体积变化不大，当有气体的物质的量发生变化时，体系体积才有明显变化。在恒压下：,q,p,q,v,=,V,p,n,Bg,RT,引入化学反应进度有,:,=,n,Bg,/v,Bg,q,p,q,v,v,Bg,RT,上式两端同时除以化学反应进度,则得,:,q,p,/,q,v,/,v,Bg,RT,q,p,m,q,v,m,v,Bg,RT,或,:,r,H,m,r,U,m,v,Bg,RT,简述,2,q,p,-q,v,=,V,p,3.2,反应热的计算,一个反应若能分解成几步来完成，则总反应热效应等于各分步反应热效应之和。,3.2.1,用盖斯定律计算反应热,借助盖斯定律，用已知反应的反应热,可计算出某些未知反应的反应热。,例如计算反应：,2C+O,2,=2CO,的热效应。,3.2,反应热的计算,3.2.1,用盖斯定律计算反应热,3.2.2,标准态,物质生成焓,反应焓变,规定：,在指定温度,T,、标准压力,p,下，,具有理想气体性质的纯气体状态为气态物质的标准态；,标准浓度,c,下的溶液的状态,为溶液的标准状态；,纯液体、纯固体本身就是标准态。,标准压力,p,=100kPa,标准浓度,c,=1moldm,-3,1),标准态,2),物质的标准摩尔生成焓,由,指定单质,反应生成一种化合物,B,，其反应热就是化合物,B,的生成焓,f,H,(B),。,如反应在标准态下完成，就是,B,的标准生成焓,f,H,(B),。,如生成,B,为单位物质的量，则为,B,的标准摩尔生成焓,f,H,m,(B),。,规定,2,：水合氢离子的标准摩尔生成焓为,0,.,f,H,m,(H,+,aq,T,)=0,规定,1,：“指定单质”的标准摩尔生成焓为,0.,f,H,m,(B,指定单质,T)=0,3),反应的标准摩尔焓变及其计算,对于反应：,0,=(,v,B,B),根据盖斯定律和物质标准摩尔生成焓的定义，反应标准摩尔焓变可由下式计算,:,r,H,m,(298.15K),=,v,B,f,H,m,(B,298.15K,),或者,:,r,H,m,(298.15K),=,f,H,m,(,产物）,-,f,H,m,(,反应物,),一般情况下,可以认为,:,r,H,m,(,T,),r,H,m,(,298.15K,),4,热力学第二定律与化学反应的方向和限度,在给定条件下可以自动进行下去的反应,(,或过程,),称为自发反应,(,或过程,).,4.1,自发过程,及其,共同特征,自发过程都具有确定的方向和限度。,(1),克劳修斯表述：,不能把热从低温物体传到高温物体,而不产生其它影响。,4.2,热力学第二定律及熵,(S),热力学第二定律,(2),热力学,第二定律数学表达式,即：,对于非可逆过程的热温商总是小于可逆过程的热温商。,4.2.2,熵,(S),与熵变,(S),统计力学揭示,:,S,=,k,ln,因此，,熵是对体系微观粒子混乱程度的度量,是,容量性质的,状态函数,(1)S,的物理意义及基本性质,(2),熵增加原理,由于,S,q,r,/T,，且孤立系统中的自发反应,q,r,=0,，,因此：,S,0,(3),热力学第三定律,绝对,0,度时，完美晶态物质的熵等于,0,根据熵变热力学定义，从,0K,开始，可计算出指定温度下纯物质的熵变，称为该物质在该温度下的,规定熵,。用,S,m,表示,标准状态下单位物质的量的纯物质的规定熵,叫做该,物质的,标准摩尔熵，,单位,Jmol,-1,K,-1,规定,:,水合氢离子的标准熵为零,.,据此,可以通过离子反应热效应计算其它水合离子的标准熵,.,S,孤立,0,自发过程,S,孤立,=0,平衡过程,S,孤立,S,l,S,s,温度升高，熵值增大,.,物质的摩尔质量高、结构复杂，熵值也高,.,混合物及溶液比纯物质熵值高,压力增大，气态物质熵值降低。,(5),反应的标准摩尔熵变基本计算方法,对于反应：,0,=,v,B,B,计算式,为：,r,S,m,=,v,B,S,m,(B),另外：,r,S,m,(,T,),r,S,m,(298.15K),吉 布 斯 函 数：,G=,H TS,4.3.1,吉布斯函数,变,(,G,),及反应自发性判断,(1),吉布斯函数,(G),与吉布斯函数变,(G),吉布斯等温方程,：,G,=,H,-,T,S,或者：,r,G,m,=,r,H,m,-,T,r,S,m,4.3,等温、恒压条件下，反应的自发性判据,(2),自发性的各类判据,消掉,q,r,得：,U,-,T,S,+,p,V,0,1,）对于孤立体系,：,2,）恒容条件下,：,3,）恒压条件下,：,p,V =,0,U,-,T,S,0,定义：,A=U TS,得判据：,A,0,V=,U,=0,得判据：,S,0,U,+,p,V,-,T,S,0,H,-,T,S,0,定义：,G,=,H TS,得判据：,G,0,U,=,q,r,+w,(,w=,-p,V,+w,，,w=,0,，,因对系统做功为“,+,”,),S,q,r,/T,(,等价于,TS,-,q,r,0,),4.3.2,反应的标准摩尔吉布斯函数变的计算,标准态下,由指定单质发生反应生成,1,摩尔的纯物质时反应的吉布斯函数变，叫做该物质的摩尔生成吉布斯函数,(,f,G,m,),规定,:,指定单质及水合氢离子的标准摩尔生成吉布斯函数为,0.,(1),用物质标准摩尔生成吉布斯函数,f,G,m,(,298.15K,),进行计算,:,反应：,0=,v,B,B,计算：,r,G,m,(298.15K),=,v,B,f,G,m,(B,298.15K),(2),用吉布斯等温方程计算,r,G,m,(,298.15K,),先计算,:,r,H,m,(298.15K),再计算,:,r,S,m,(298.15K),根据吉布斯等温方程,:,r,G,m,(,298.15K,),=,r,H,m,(,298.15K,),-,298.15,r,S,m,(,298.15K,),吉布斯等温方程：,G=H TS,4.3.3,温度对反应自发性的影响讨论,转变温度：,Tc=,H/S,注 意：,S0,高温利于自发，,S0,低温利于自发,H,S,G,反应自发性,例子,-,+,-,任意,T,下自发进行,2H,2,O,2,(,l,),2H,2,O(,l,)+O,2,(,g,),-,-,-/+,低,T,利于,自发进行,高,T,不利,自发进行,HCl(,g,)+NH,3,(,g,),NH,4,Cl(,s,),+,+,+/-,低,T,不利,自发进行,高,T,利于,自发进行,CaCO,3,(,s,)=CaO(,s,)+CO,2,(,g,),+,-,+,任意,T,下,非,自发进行,CO(,g,)=C(,s,)+O,2,(,g,),道尔顿分压定律,(1),理想气体状态方程,：,pV,=,nRT,(2),理想气体分压定律,(,也称道尔顿分压定律,),气体,B,的分压,p,B,：,混合气体中组分,B,对器壁所施加的压力。,道尔顿分压定律,：,5,化学平衡,5.1,化学平衡基本特征,5.1.1,化学平衡的含义,热力学含义：,给定条件下，化学反应能够达到的最大反应限度。,动力学含义：,给定条件下，正、逆反应速率相等时的反应状态。,5.1.2,化学平衡的特征,给定条件下：,G,=,0,；,是表观相对静止的动态平衡。,5.2,G,、,G,、平衡常数之间的关系,热力学等温方程及,r,G,m,(,T,),计算,B,=,B,+,RT,ln(B/B,),反应体系仅增加,1mol,物质,B,时，反应吉布斯函数变的变化量。,对于任意一个化学反应：,0=,v,B,B,r,G,m,(,T,)=,r,G,m,(,T,)+,RT,lnQ,(1),化学势的等温方程,(2),热力学等温方程,其中：,r,G,m,(,T,)=,v,B,B,r,G,m,(,T,)=,v,B,B,Q=(,B/B,),v,B,不同相态物质的相对态,具体形式不同，其中：,气相为：,p,B,/,p,纯固相为,:,1,水溶液为,:,c,B,/,c,纯液相为,:,1,(3),任意温度,T,下反应的摩尔吉布斯函数变的计算步骤