第二篇 化学热力学与化学动力学基础 第5章 化学热力学基础第6章 化学平衡常数第7章 化学动力学基础

5-2-1 系统与环境
系统：被人为地划定的作为研究对象的物质。 (体系、物系)
环境：除系统之外的物质世界。 系统分类：
系统与环境的关系，物质？能量？
开放系统：与环境有物质交换也有能量交换。 封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。 孤立系统：与环境无物质、能量交换。
环境：除系统之外的物质世界。 环境温度：通常规定 298.15 K 环境压力：标准大气压 地球地层最经常呈现的压力。
R---- 摩尔气体常量
pV = nRT
pV = nRT R ＝？
当 p =101.325kPa, T=273.15K n = 1.0 mol 时, Vm= 22.414 L = 22.414×10－3 m3
R
pV nT
101P3 a25 2. 411 0 3m 43
p = 760 mmHg =760 torr =1 atm =101325 Pa 热力学标准压力：p
新标准： p = 1 bar = 100 k Pa
5-2-2 物质的量
1. 物理量和单位( SI)
物理量
单位
长度 l ( 斜体) 米 m (正体)
质量 m
千克 kg
时间 t
秒s
热力学温度 T 开尔文、开 K
OF2(g) + H 2O(g) ＝ O2(g) + 2 HF(g)
△rHm = －323.2 kJ ∙ mol－1
H2(g) + ½ O2(g) ＝ H2O(l)
① 反应的热效应 DrH
② 反应的温度及压力。
△rH
标准态，用“”表示。
DrH (T ) : T K ; p (1.01×105Pa or 100 kPa)
1. 物质的量浓度(c， 旧称：体积摩尔浓度)
每升溶液中溶质B 的“物质的量”。
c (Bபைடு நூலகம்= cB nB／V
单位： mol ∙ L－１ 或 mol ∙ dm－3
c (NaCl) = 0.1 mol ∙ L－１
2. 质量摩尔浓度(m ， b )
3. 每 1 kg 溶剂(A)中溶质(B)的“物质的量”。
——与分子间作用力相比，分子的平均动能大 理想气体：气体分子之间没有相互作用力，
分子本身没有体积。
实际气体(压力不高,温度不低) ≈ 理想气体
1. 理想气体状态方程
Boyle： n, T
V ∝ 1/p
Gay-Lussac : n, p
V∝T
Avogadro : p, T
V∝ n
V∝ nT/p V = nRT/p
计量系数： -1
-3
2
1 2N2g2 3H2g N3H g
计量系数： - ½ -3/2
1
摩尔反应和计量系数对应具体的反应方程式。 反应前后气态物种分子个数的变化：
Dn = Sni
6. 化学热力学中的化学方程式 表示化学反应与热效应关系的方程式叫
做热化学方程式。
H2(g) + ½ O2(g) ＝ H2O(l) △rHm C(石墨) + O2(g) ＝ CO2 (g) △rHm (473.2K)
第5章 化学热力学基础
5-1 化学热力学基础 5-2 基本概念 5-3 化学热力学的四个重要状态函数 5-4 化学热力学的应用
5-1 化学热力学的研究对象 热力学? 1. 什么是热力学
研究宏观过程的能量变化、过程的方向与 限度的规律。
2. 热力学的理论基础——热力学三大定律 热力学第〇定律：热平衡(P207注①)； 热力学第一定律：能量守恒定律； 热力学第二定律：孤立体系熵增原理； 热力学第三定律：不能达到热力学温度 0 K
摩尔反应：对于一个特定的反应，反应物按化 学方程式的计量系数完全反应。
aA + bB → cC + dD
计量系数： νA νB
νC νD
－a －b c d
νi : i 物种的计量系数(νi = ni ／mol )
纯数，有正(生成物)负(反应物)之分。
N 2 g 3 H 2 g 2 N 3 g H
4. 浓度是强度量
5. 强度量，强度性质
6.
—— “不具有加和性”
7. 如：浓度，压力(压强)，温度，密度……
8. 广度量，广度性质，容量性质
9.
——“具有加和性”
10. 如：质量，物质的量，体积，长度……
5-2-4 气体 气体特点： 1. 可压缩 ——与分子体积相比，分子之间距离大 2. 可扩散
3. 热力学的任务 计算反应的热效应；
预言反应能否发生, 反应的必要条件, 方向和 限度。 4. 热力学的局限性
不能预测反应速率快慢；
不能预测反应的微观机理(不涉及研究对象 的结构；不涉及发生过程的细节)。
化学热力学？
用热力学的基本原理(三大定律) 研究化学现 象以及与化学有关的物理现象的学科。
4. mB nB／wA = nB／(nAMA )
5. 单位：mol ∙ kg－１
m (NaCl) = 0.1 mol ∙ kg－１ c (NaCl) = 0.1 mol ∙ L－１
浓度相同？
当忽略温度影响时，近似用 c 代替 m 。
3. 质量分数(旧称：质量百分浓度) 4. 溶质的质量与溶液的质量之比。 5. 小数，百分数 表示。 6. 例如： 0.1 或 10 %
③ 物质的物态，晶型或浓度。
s(cr), l , g, aq
④化学式前的系数可以是整数亦可以是分数。
7. 物质的量分数(摩尔分数) xB
表示混合物的组成。 组分的“物质的量” nB与混合物的“物质的量” nT之比。
xB = nB /nT
混合物中各组份的摩尔分数之和等于 1 。
S xi = 1
5-2-3 浓度 浓度：一定量溶液或溶剂中溶质的量。
热力学在化学中的应用。涉及化学反应的 热效应，化学反应的方向和限度、化学平衡、 溶液与相平衡、电化学热力学等等。
5-2 基本概念
5-2-1 系统与环境 5-2-2 物质的量
5-2-3 浓度
5-2-4 气体
5-2-5 相
5-2-6 热力学温度
5-2-7 热与功
5-2-8 状态与过程
5-2-9 热力学标准态 5-2-10 状态函数
物质的量 n
摩尔、摩 mol
电流 I
安培、安 A
光强度 I
坎德拉、坎 Cd
2. 物质的量及其单位——摩尔
物质的量：
计量指定的微观基本单元及其组合的集合的物理量。
摩尔： “物质的量”的单位。
3. 摩尔体积 V m
4. 摩尔质量 M
单位 m3 · mol －１
相对分子质量 ←→ 摩尔质量
Mr
M
5. 摩尔反应和计量系数