普通化学说课材料

化学热力学？
➢ 熵：熵是一个状态函数： ➢ S = S终态（ final ） – S始态（ initial ） 单位：J• K-1•mol-1
2020/6/2
熵增过程
NECPKU
化学热力学？
➢ NH4NO3(s) NH4+(aq) + NO3-(aq) H = +25.7 kJ.mol-1
➢ 2N2O5(s) 4NO2(g) + 2O2(g) H = +109.5 kJ.mol-1
➢
H = - 285.8 kJ.mol-1
2020/6/2
NECPKU
化学热力学？
➢ 硝酸铵的溶解过程吸热（ endothermic ）， 但也是自发的：
NH4NO3(s) NH4+(aq) + NO3-(aq) H = +25.7 kJ.mol-1
➢ N2O5(s)的分解吸热，但也是自发的：
2N2O5(s) 4NO2(g) + 2O2(g) H = +109.5 kJ.mol-1
学号 00886001 00886002 00886003 00886004 00886005 00886006 00886007 00886008 00886009 00886010 00886011 00886012
姓名 杨双悦 刘晗 张昭 刘芃 谢宁馨 刘玚 徐东辉 王维 孟繁星 郝宇清 苑远 高岳
标准态
➢ 温度：25oC or 298K ➢ 压力： 1.00 atm ➢ 状态：物质(元素)的稳定状态
2020/6/2
NECPKU
标准态
➢ 物质的标准态是指在101.3kPa压力下的纯气态、 纯液态或固态物质，温度可以是任何指定的温 度。
➢ 在化学反应中，如果反应物和产物都是气态， 则标准状态是指各气体的分压都是101.3kPa；
NECPKU
08-09学生名单
学号 00886086 00886087 00886088 00886089 00886090 00886091 00886092 00886093 00886094
姓名 孙梦荷 刘斐 刘西河 李浩 唐肖 周子桓 殷秋运 胡玥 卢港龙
学号
姓名
学号
姓名
2020/6/2
➢ 内能(U) ：物质（体系）的内能是物质的一种属性, 是 物质的总能量（动能+势能）。包括物质所含分子及原 子的动能、势能、分子转动能和振动能、分子键能和分 子间的相互作用能、原子核的质量能、核外电子能等。
➢ 物质的内能由其所处的状态决定：物质处于一定状态， 就具有一定内能，状态发生改变，内能也随之改变。
rSm viSm (生成物） viSm (反应物）
对于反应： 3H2(g)N2(g)2NH3(g) 在298K，Sm 2Sm(NH3)(g) (3Sm(H2)(g) Sm(N2)(g)) 2192.33130.6191.5198.3J•mol1•K1
2020/6/2
NECPKU
若干反应的标准熵变/J•mol-1•K-1
NECPKU
作业
➢ P108-110: 5.5,5.7, 5.11, 5.12, 5.15, 5.16, 5.17, 5.18, 5.22;
➢ P126-128: 6.2, 6.5，6.6，6.7，6.8, 6.9, 6.11, 6.12, 6.17,6.18, 6.19, 6.21, 6.22，6.24
普通化学
General Chemistry
2020/6/2
NECPKU
学号 00503005 00503016 00503032 00503033 00503056 00503057 00503059 00686057 00686073 00712002 00712093 00786074
姓名 龙龙 邢济谦 吴文琪 张明洁 陈晓理 贾森 张晴 王新巍 王祎轩 蒋里 杨晓雪 郭逸人
2020/6/2
08-09学生名单
学号 00786077 00812001 00812002 00812003 00812004 00812005 00812006 00812007 00812008 00812009 00812010 00812011
姓名 邓志超 吕鑫 韩薇 史文婧 张天骥 景宇轩 郭城桓 牛琨 张莉 殷义栋 孙勇 郭博然
Hg
176.0
Br2 H2O H2O2 CH3OH C2H5OH HCOOH
152.23 69.94 110 127 161 129.0
CH3COOH 160
C6H6
172.8
n-C8H18 357.7
CH2Cl2 178
CCl4
216.4
He
Ar
H2 N2 O2 F2 Cl2 NO
NO2 N2O4 CO
的标准熵值；
➢ 摩尔质量相同的不同物质，结构越复杂，其标 准熵值越大；
➢ 同一种物质的熵随温度升高而增大；
➢ 压力对固态、液态物质的熵值的影响较小，对 气态物质的熵值的影响较大。
2020/6/2
NECPKU
标准熵变
➢ 熵是具有容量（广度）性质的热力学状态 函数；化学反应前后物质的标准熵之差， 既为对应化学反应的熵变。
NECPKU
学号 00812024 00812025 00812026 00812027 00812028 00812029 00812030 00812031 00812032 00812033 00812034 00812035
姓名 马鑫冰 黄秋岳 王洪浩 韩雷 彭一郎 潘路 熊林 魏费翔 云天林 邓正宾 李蔚然 王潮
2020/6/2
NECPKU
标 准 熵 ， S m /J •m o l 1•K 1
固体物质
液体物质
气体物质
C（金刚石）2.38
C（石墨） 5.74
Si
18.8
Fe
27.3
Fe2O3（赤铁矿）87.40
Na
51.21
NaCl
72.13
KCl
82.59
CaO
39.75
CaSO4 107 CuSO4 109 CuSO4•5H2O 300
2020/6/2
NECPKU
化学热力学？
2020/6/2
NECPKU
化学热力学？
Pt cat
2H2(g) + O2(g)
2H2O(g)
•为何有些过程能自发进行？有些过程用人工 方法无法实现？
•温度为何对自发过程有影响？
•T>00C，冰为何融化？ H2O(s)H2O(l) •T<00C，水为何结冰？ H2O(l)H2O(s) •T=00C，冰水为何可以共存？H2O(l)⇆H2O(s)
2020/6/2
NECPKU
学号 00886013 00886014 00886015 00886016 00886017 00886018 00886019 00886020 00886021 00886022 00886023 00886024
姓名 李洋 刘广宇 刘英杰 周光照 王擎 崔岁寒 赵荣奂 王启尧 刘传琨 王世浩 于文君 王启晨
➢ 物质在经过一些列变化之后，如果又回到原来状态，则 其内能也恢复到原值。
➢ 诸如内能一类由物质的状态所决定的量称作“状态函 数”。
2020/6/2
NECPKU
标准态
➢ 许多教科书中给出的化学热力学数据都是物质 的稳定状态在温度为室温(25oC or 298K),压力 为常压(1.00 atm，101.3kPa)下的热力学数据， 这种状态称作物质的一种标准态。
2020/6/2
NECPKU
化学热力学？
➢ 放热（ Exothermic ）过程一般是自发的：
➢ 铁钉的腐蚀过程 - SPONTANEOUS!
➢ 4Fe(s) + 3O2(g) Fe2O3(s)
➢
H = - 822.2 kJ.mol-1
➢ 水的生成过程 - SPONTANEOUS!
➢ 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l)
学号 00812012 00812013 00812014 00812015 00812016 00812017 00812018 00812019 00812020 00812021 00812022 00812023
姓名 张晓玉 詹彦 张华添 高鹏 刘凤麟 邹明 叶立金 邓轲 周弋涛 叶姮 梅瑛倩 王晔
➢ 如果反应是在溶液中进行，则标准态是指反应 物和产物的浓度都是1mol•dm-3。
2020/6/2
NECPKU
熵(ENTROPY) , S
2020/6/2
NECPKU
熵(ENTROPY) , S
➢ 熵(ENTROPY) ,S 熵是体系混乱度的一种量度，体系的混乱度越大，
其熵也就越大！ ➢ S=f() ➢ S冰<S水<S汽 ➢ 同一种状态的水分子，温度越低，微粒的运动速率越
➢ 交作业时间：10月17日 ➢ 交作业对象：学号末位为***的同学（包括重修的同学）
2020/6/2
NECPKU
化学热力学
一、化学热力学 二、化学热力学Байду номын сангаас用术语 三、热力学第一定律(第二、第三定律） 四、反应的自发性，反应方向的判断 五、化学平衡 六、温度、浓度、压力对化学平衡的影响
（普通化学原理第五章、第六章）
2020/6/2
熵增过程
NECPKU
化学热力学？
Spontaneous Non-spontaneous
自发过程的熵变小了、但有热的释放
2020/6/2
NECPKU
化学热力学？
➢ 处理热与化学变化的一个化学分支学科——化 学热力学。
➢ The branch of chemistry that deals with the relationship of heat to chemical change.
学号 00886037 00886038 00886039 00886040 00886041 00886042 00886043 00886044 00886045 00886046 00886047 00886048
姓名 张振国 孔超 王少杰 周凯 葛梦漪 杨翔 李彪 陈博健 濮实 孙文跃 董百强 罗浩
2020/6/2
08-09学生名单
学号 00886025 00886026 00886027 00886028 00886029 00886030 00886031 00886032 00886033 00886034 00886035 00886036
姓名 商亮亮 吴国藩 孙宛晨 王汉雄 胡骏 张蕴弛 金炜炜 唐幸 章鹏飞 吴蕴超 叶茜 张健
➢ ——Webster’s New World Dictionary , 3ed College Edition, p1388
2020/6/2
NECPKU
化学热力学常用术语
2020/6/2
NECPKU
体系和环境
体系：我们关心的部分； 环境：体系之外的部分。
2020/6/2
NECPKU
内能(U)
化学反应
标准熵变 n气 n总
2Fe2O3(s)+3C(s)4Fe(s)+3CO2(g) +558
+3
-
2Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) +15
0
-
CaO(s)+SO3(g) CaSO4(s)
小，自由活动的范围越小，混乱度就越小；当温度降 低到绝对零度时，认为所有的微粒都位于理想的晶格 上，处于理想的有序状态。 ➢ 规定：在绝对零度时，任何理想晶体的熵都等于零。
2020/6/2
NECPKU
熵(ENTROPY) , S
温度升高
熵值增大
1m ol物 质 在 标 准 态 所 对 应 的 熵 叫 标 准 熵 ， 用 符 号 Sm表 示
CO2
126.04 154.73 130.57 191.5 205.03 202.7 222.96 210.65 240.0 304.2 197.56 213.6
2020/6/2
NECPKU
标准熵
S
m
➢ 同一物质，气态的标准熵>液态的标准熵>固 态的标准熵；
➢ 同类物质，摩尔质量M越大，标准熵值越大； ➢ 气态多原子分子的标准熵值>气态单原子分子
因此吸热过程也可以是自发的！
2020/6/2
NECPKU
化学热力学？
➢ 看来，除H外，其他因素对一个化学过程是否自发进 行也有影响。
➢ 那么，这是什么因素呢？
➢
熵(ENTROPY) (S)
熵(ENTROPY) (S)?
熵是体系混乱度的一种量度，体系的混乱度越大，其 熵也就越大！
2020/6/2
NECPKU
08-09学生名单
学号 00812036 00812037 00812038 00812039 00812040 00812041 00812042 00812043 00812045 00812046 00812047 00812048
姓名 肖竹韵 李紫嫣 张昭昱 郭星艳 韦泽骕 妙关素 宋桔尔 邓世彪 唐嘉伟 程翔 谢亚彤 沈阳