大化课件1

则有
nA (ξ ) - nA (0) nB (ξ ) - nB (0) nY (ξ ) - nY (0) nZ (ξ ) - nZ (0) ξ= = = = vA vB vY vZ
一般形式：
或
n B (ξ) = nB(0) + vBξ nB ( ) nB (0) B源自（2.2 ） （2.2 a）
8
24
4
则反应进度为
ξ=[ n2(N2) - n1(N2) ] / v (N2) = ( 8 -10) mol / (-1) = 2 mol
ξ=[ n 2(H2) - n1(H2)] / v (H2) = (24 -30) mol / (-3 ) =2 mol
ξ=[ n2(NH3) - n1(NH3)] / v (NH3) = (4-0) mol / 2 = 2 mol
第二章 化学热力学
Chemical Thermochemistry
第二章 化学反应进行的方向及限度（目录）
2.1 热力学概论 Introduction to Thermodynamics 2.2 热力学第一定律 First Law of Thermodynamics 2.3 熵变与反应（过程）的方向 Entropy change and Direction of Reaction 2.4 吉布斯函与反应的方向 Gibbs Function and Direction of Reaction
反应物取 “-” 值，生成物取 “+” 值 ； |v|· · · 整数或简单分数 ； v 值大小与方程式书写有关； SI单位 · · · 1；
2.1.2 基本概念
氨的合成：
Fundamental Concepts
N2(g) + 3H2(g)
1 2
v 值与方程式书写有关 2NH3(g) NH3(g)
1. 化学方程式与化学计量数 常用写法
N2(g) + 3H2(g)
FeO(s) + CO (g) – vAA – vBB – · · ·
2NH3(g)
CO2(g) + Fe(s)
（1 ） （2 ）
一般通式（据国家标准） · · · + vYY + vz Z · · · （2.1）
2.1.2 基本概念
3 2 ，v（NH3
v（N2）=-1，v（H2）=-3，v（NH3 ）= 2
氨的合成：
N2(g) +
1 2
3 2
H2(g)
v（N2）=-
，v（H2）=-
）= 1
氨的分解：
0
N2(g) + 3H2(g) - 2NH3(g)
v（N2）=1，v（H2）=3，v（NH3 ）= - 2
不能把化学计量数理解为物质B前面的系数
Isolated system
Open system
Closed system
2.1.2 基本概念
2.1.2.3 相 Phase
Fundamental Concepts
1. 系统中具有相同物理性质和化学性质的均匀部分。
水蒸气+空气为气相
三相系统
固态冰为固相 NaCl+H2O为液相
均匀指系统的分散程度达到分子或离子水平； 相与相之间有明确界面，超过界面，系统某些宏 观性质（组成、密度、折射率· · · · · · ）发生突变； 相的存在与物质的量的多少无关，也可以不连续。
Heat Effect Of Reactions
2.1.2.1 化学反应热效应
一定条件下，当某化学反应的生成物、反应物温
度相等时，该反应放出或吸收的热量称反应的热效应
（热效应、反应热）。 H2SO4(l) + 2NaOH(aq) = Na2SO4(aq) + 2H2O(l) CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 2Mg(s) + O2(g) = 2MgO(s)
2.1.2 基本概念
2. 反应进度ξ
对任一反应
ξ= 0 时各物质的量 ξ=ξ时各物质的量
Fundamental Concepts
–vA A – vB B–· · · = + vYY + vz Z · · ·
nA (0) nA(ξ) n B(0) nB(ξ) nY(0) nY(ξ) nZ(ξ) nZ(0)
系统、环境的确立完全取决需要（人为的）。
系 统 与 环 境
2.1.2 基本概念
Fundamental Concepts
2. 三类系统 敞开系统 Open System 物质交换： 能量交换： 封闭系统 Closed System 能量交换： 物质交换： 隔离系统 Isolated System 孤立系统 能量交换： 物质交换：
热（heat flow ）与过程相关
有温差条件下的能量传递； 系统放热 q 值为“－”，吸热 q 值为“＋”；
2.1.2 基本概念
Fundamental Concepts
2.1.2.2 系统和环境 System and Surrounding 1. 概念 热力学上，把研究对象的全体（总和）称热力学 系统（thermodynamic system）； 系统外与系统密切相关的周围物质及空间称环境； 系统、环境间有一个实物界面，或假想界面；
不能解决反应或过程的机理问题、物质结构和
性能之间的关系。
2.1.2 基本概念
Fundamental Concepts
Heat Effect of Reactions System and Surrounding
Phase
2.1.2.1 反应的热效应 2.1.2.2 系统和环境
2.1.2.3 相
2.5 化学平衡
Chemical Equilibrium
2.1 热力学概论 Introduction to Thermodynamics
2.1.1 化学热力学 Chemical Thermodynamics 2.1.2 基本概念 Fundamental Concepts
2.1.3 反应热效应的测量 Measurement of Reaction Heat
反应方向（自发性）、程度（化学平衡与限
度）、能量变化。
2.1.1 化学热力学 Chemical thermodynamics
方法特点 对象：大量质点的集合体； 方法：宏观方法与宏观性质； 状态：物质系统从始态到终态的变化； 局限性 只能判断反应或过程的可能方向、程度，不能 解释其原因，不能单独判断反应或过程能否发生； 不考虑时间因素，不能解决过程的速率问题；
2.1.1 化学热力学 Chemical thermodynamics
2.1.1.1 化学科学研究的基本问题 Ex 2H2(g)+ O2(g) 2H2O(l) ？
石墨

金刚石 ？
化学热力学范畴
方向（自发性问题） 程度 （平衡问题） 能量变化关系 速率


机理
物质结构与性能的关系
化学动力学范畴 物质结构范畴
2.1.2 基本概念
Fundamental Concepts
2. 相（phase）与物态（State）
物态指物质的聚集状态（如气、液、固、等离子）态； 气体通常能无限混合，多种气体形成单一相； 液体根据其互溶程度，分为单相或多相； 固体若不形成固溶体，则有多少固体物质，就有多少
个相。
用任一种物质表示的反应进度ξ，结果均相同
描述系统状态的各种宏观性质（物理量、参变量） 称为状态函数。
特点
状态函数与其始、终态有关，与过程无关； 描述系统状态只需几个独立变量（自由度）： 状态函数可理解为某一物理量可由其它物理量函 数式表示。
广度性质与强度性质：
2.1.2 基本概念
1. 热力学过程
Fundamental Concepts
[Cu(NH3)4]SO4溶液 Cu(OH)2沉淀 CuSO4溶液 C8H18溶剂 CuSO4溶液
CCl4溶剂
2.1.2 基本概念
Fundamental Concepts
2.1.2.4 状态与状态函数 （State and State Function） 1. 状态
热力学系统包括：单相系统，多相系统。
循环过程： 系统由始态出发，经过系列变化回到初始状态。
2.1.2 基本概念
Fundamental Concepts
2. 途径 系统由始态到终态，可以经由不同方式来完成，完 成一个过程的具体步骤称为途径。
一定量气体：始态（p1、T1、V1）
等容过程
终态（p2、T2、V1）
该等容过程可经由不同途径完成
2.1.1 化学热力学 Chemical thermodynamics
2.1.1.2 化学热力学 热力学（Thermodynamics） 研究热、功和其他形式能量之间相互转化时遵循
的规律。
化学热力学（Chemical thermodynamics） 将热力学的原理、规律和方法用于研究化学问 题，产生了化学热力学。 研究内容
2.1.2.5 过程与途径 （Process and Path） 系统由一种状态（始态）变为另一种状态（终 态），称为发生一个热力学过程，简称过程。 常见的热力学过程： 等温过程：系统始、终态温度相等且等于恒定的环境温度；

等压过程：系统始、终态压力相等且等于恒定的环境压力； 等容过程：整个过程中，系统体积保持不变； 绝热过程：整个过程中，系统与环境无热量交换；
Systems and Surroundings
When we study energy changes，we focus our attention on a limited and well-defined part of universe ，The portion we single out for study is called the system ； everything else is called the surroundings . Chemistry ：The Central Science 7th edition