无机化学_第1章化学热力学基础
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2020年8月23日 3时38分
如：在一封闭系统中
始态
过程中
U1
与环境交换热和功
q +W
源自文库
终态 U2
根据能量守恒定律： U2 = U1 +（q + W） 或：△U = U2 - U1 = q + W
上式说明：系统从始态到终态的变化过程，其 热力学能的改变（△U ）等于系统吸收的热量和 得到的功。
2020年8月23日 3时38分
我们把状态发生变化的经过称为过程。完成 这个过程的具体步骤称为途径。又分为：
恒温过程：过程中体系的温度保持不变。 恒压过程：过程中体系的压力保持不变。 恒容过程：过程中体系的容积保持不变。 绝热过程：过程中体系与环境热交换为零。
2020年8月23日 3时38分
1-1-4 热和功
热量──系统和环境之间存在温差时所发生的能 量交换。 如：反应热、溶解热等
功──系统和环境之间除热之外的其它能量交换。
如：体积功，非体积功（电功、表面功等）
体积功(膨胀功):在热力学中,将气体体积发生变化时(膨
胀或压缩)反抗外力作用而与环境交换的功称为“体积
功”.
w = -P外×△V
2020年8月23日 3时38分
热和功都是能量的传递形式。 热量用 q 表示，功用 w 表示。
例1：计算下列情况下系统热力学能的变化： （1）系统吸收280J热，并对环境作了460J功； （2）系统放出20kJ的热，并对环境作了150J功。 解：（1） △U ＝ q+w ＝ 280－460 ＝ －180J
（2） △U ＝ q+w ＝－20－0.15 ＝ －20.15kJ
2020年8月23日 3时38分
2020年8月23日 3时38分
1-1-2 状态和状态函数
状态──指用来描述该系统的温度、压力、体积、 质量、组成等物理和化学性质的物理量 的总和。
即：状态是系统的一切客观性质的总和。
状态函数──能确定系统状态性质的物理量，
只与系统所处的状态有关。
2020年8月23日 3时38分
注意：
1、状态函数的变化值只与系统变化的始终状态 有关，而与变化途径无关。
2020年8月23日 3时38分
1—1 基本概念和术语 1-1-1系统和环境
系统──人们所选取的研究对象。
环境──系统以外的但又与系统密切相关的
物质的全部
如： 溶液中的化学反应。
溶液是系统； 而与溶液有关联的其它部 分（如烧杯、搅棒、 溶液上方的空气等） 是环境。
2020年8月23日 3时38分
按系统和环境之间物质和能量的交换情况的不 同，可将系统分为： 敞开系统 ──系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换 封闭系统 ──系统与环境之间没有物质交换,只有能量交换 孤立系统 ──系统与环境之间没有物质和能量交换
始态 25℃
I
II
0℃
III
终态 50℃
100℃
ΔT = T2-T1 = 50-25 = 25℃
2020年8月23日 3时38分
2、同一系统的状态函数之间是相互关联和相互 制约的，如确定了其中的几个，其它的也就 随之确定了。 如气体状态方程式：PV = n RT
2020年8月23日 3时38分
1-1-3 过程与途径
2020年8月23日 3时38分
引言
(1) 反应是否能自发进行（反应的方向）？通过理论计 算来解决问题而不是靠实验。
(2) 如果反应能自发进行，它可以进行到何种程度（反 应的限度）？整个反应过程中的能量变化是多少？
(3)反应的速率大小（反应是否有实际意义）？ (4)了解物质的结构和性能之间的关系。
若系统变化是恒容过程(体积不变)，即没 有体积功则W=0，DU=Qv
Qv为恒容过程的热量，此式表示在不 做体积功的条件下体系统在恒容过程中所 吸收的热量全部用来增加系统的热力学能。
2020年8月23日 3时38分
2. 恒压条件下的化学反应热
如果系统变化是恒压过程即p为定值，V由V1变成V2，Qp 表示恒压过程的热量(V2>V1时是系统对环境做功W为负)。
２、热力学能是状态函数，其变化值与变化途径无 关。 ３、热力学能的绝对值无法知道，但只要知道热力 学能的变化值（D U）就可以了。 4 、热力学能的单位：J 或 kJ
2020年8月23日 3时38分
1-2 热力学第一定律 ── 能量守恒定律
在任何过程中，能量不能消灭也不能创生， 只能从一种形式转化成另一种形式，从一个物体 传给另一个物体。
2020年8月23日 3时38分
1-3 热化学
讨论和计算化学反应热量变化问题的学科，称 为热化学。
在恒压或恒容条件下而且不做其它功的条件 下，当一个化学反应发生后若使反应的温度回 到反应物的起始温度，这时系统放出或吸收的 热量称为反应热。(通过实验测得的。)
2020年8月23日 3时38分
1-3-1 恒压或恒容条件下的化学反应热 1. 恒容条件下的化学反应热
例2：373K，1mol水汽化成同温下，101.3kpa水蒸汽，当外压 为101.3kpa时，每蒸发1克水需吸热2259J，1克水的体积为 1.043ml,蒸发后体积为1677ml,求此过程的q、w、△U。
解：q = 2259×M(H2O) = 2259×18.02=40701J= 40.7kJ w= -P外×△V= -1.013×105pa×(1677-1.0)×18.02×10-6 m-3 = -3138J = -3.14kJ △U = q+w = 40.7-3.1 = 37.6kJ
绪论 第一章 化学热力学基础 第二章 化学反应速率和化学平衡 第三章 滴定分析法概述、误差与数据处理 第四章 酸碱平衡 第五章 酸碱滴定法 第六章 氧化还原反应及电化学 第七章 氧化还原滴定法
2020年8月23日 3时38分
第一章 化学热力学基础
1—1 1—2 1—3 1—4
基本概念和术语 热力学第一定律 热化学 化学反应的方向
规定： 1、系统吸热 q ＞0 ，系统放热 q ＜0。 2、系统对环境做功 Ｗ ＜ 0 ， 环境对系统做功 Ｗ ＞ 0。 3、热和功不是状态函数，因此其数值大
小与变化途径有关 4、热和功的单位：J 或 kJ
2020年8月23日 3时38分
1-1-5 热力学能
１、热力学能──系统中一切形式能量的总和， 用Ｕ表示。
如：在一封闭系统中
始态
过程中
U1
与环境交换热和功
q +W
源自文库
终态 U2
根据能量守恒定律： U2 = U1 +（q + W） 或：△U = U2 - U1 = q + W
上式说明：系统从始态到终态的变化过程，其 热力学能的改变（△U ）等于系统吸收的热量和 得到的功。
2020年8月23日 3时38分
我们把状态发生变化的经过称为过程。完成 这个过程的具体步骤称为途径。又分为：
恒温过程：过程中体系的温度保持不变。 恒压过程：过程中体系的压力保持不变。 恒容过程：过程中体系的容积保持不变。 绝热过程：过程中体系与环境热交换为零。
2020年8月23日 3时38分
1-1-4 热和功
热量──系统和环境之间存在温差时所发生的能 量交换。 如：反应热、溶解热等
功──系统和环境之间除热之外的其它能量交换。
如：体积功，非体积功（电功、表面功等）
体积功(膨胀功):在热力学中,将气体体积发生变化时(膨
胀或压缩)反抗外力作用而与环境交换的功称为“体积
功”.
w = -P外×△V
2020年8月23日 3时38分
热和功都是能量的传递形式。 热量用 q 表示，功用 w 表示。
例1：计算下列情况下系统热力学能的变化： （1）系统吸收280J热，并对环境作了460J功； （2）系统放出20kJ的热，并对环境作了150J功。 解：（1） △U ＝ q+w ＝ 280－460 ＝ －180J
（2） △U ＝ q+w ＝－20－0.15 ＝ －20.15kJ
2020年8月23日 3时38分
2020年8月23日 3时38分
1-1-2 状态和状态函数
状态──指用来描述该系统的温度、压力、体积、 质量、组成等物理和化学性质的物理量 的总和。
即：状态是系统的一切客观性质的总和。
状态函数──能确定系统状态性质的物理量，
只与系统所处的状态有关。
2020年8月23日 3时38分
注意：
1、状态函数的变化值只与系统变化的始终状态 有关，而与变化途径无关。
2020年8月23日 3时38分
1—1 基本概念和术语 1-1-1系统和环境
系统──人们所选取的研究对象。
环境──系统以外的但又与系统密切相关的
物质的全部
如： 溶液中的化学反应。
溶液是系统； 而与溶液有关联的其它部 分（如烧杯、搅棒、 溶液上方的空气等） 是环境。
2020年8月23日 3时38分
按系统和环境之间物质和能量的交换情况的不 同，可将系统分为： 敞开系统 ──系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换 封闭系统 ──系统与环境之间没有物质交换,只有能量交换 孤立系统 ──系统与环境之间没有物质和能量交换
始态 25℃
I
II
0℃
III
终态 50℃
100℃
ΔT = T2-T1 = 50-25 = 25℃
2020年8月23日 3时38分
2、同一系统的状态函数之间是相互关联和相互 制约的，如确定了其中的几个，其它的也就 随之确定了。 如气体状态方程式：PV = n RT
2020年8月23日 3时38分
1-1-3 过程与途径
2020年8月23日 3时38分
引言
(1) 反应是否能自发进行（反应的方向）？通过理论计 算来解决问题而不是靠实验。
(2) 如果反应能自发进行，它可以进行到何种程度（反 应的限度）？整个反应过程中的能量变化是多少？
(3)反应的速率大小（反应是否有实际意义）？ (4)了解物质的结构和性能之间的关系。
若系统变化是恒容过程(体积不变)，即没 有体积功则W=0，DU=Qv
Qv为恒容过程的热量，此式表示在不 做体积功的条件下体系统在恒容过程中所 吸收的热量全部用来增加系统的热力学能。
2020年8月23日 3时38分
2. 恒压条件下的化学反应热
如果系统变化是恒压过程即p为定值，V由V1变成V2，Qp 表示恒压过程的热量(V2>V1时是系统对环境做功W为负)。
２、热力学能是状态函数，其变化值与变化途径无 关。 ３、热力学能的绝对值无法知道，但只要知道热力 学能的变化值（D U）就可以了。 4 、热力学能的单位：J 或 kJ
2020年8月23日 3时38分
1-2 热力学第一定律 ── 能量守恒定律
在任何过程中，能量不能消灭也不能创生， 只能从一种形式转化成另一种形式，从一个物体 传给另一个物体。
2020年8月23日 3时38分
1-3 热化学
讨论和计算化学反应热量变化问题的学科，称 为热化学。
在恒压或恒容条件下而且不做其它功的条件 下，当一个化学反应发生后若使反应的温度回 到反应物的起始温度，这时系统放出或吸收的 热量称为反应热。(通过实验测得的。)
2020年8月23日 3时38分
1-3-1 恒压或恒容条件下的化学反应热 1. 恒容条件下的化学反应热
例2：373K，1mol水汽化成同温下，101.3kpa水蒸汽，当外压 为101.3kpa时，每蒸发1克水需吸热2259J，1克水的体积为 1.043ml,蒸发后体积为1677ml,求此过程的q、w、△U。
解：q = 2259×M(H2O) = 2259×18.02=40701J= 40.7kJ w= -P外×△V= -1.013×105pa×(1677-1.0)×18.02×10-6 m-3 = -3138J = -3.14kJ △U = q+w = 40.7-3.1 = 37.6kJ
绪论 第一章 化学热力学基础 第二章 化学反应速率和化学平衡 第三章 滴定分析法概述、误差与数据处理 第四章 酸碱平衡 第五章 酸碱滴定法 第六章 氧化还原反应及电化学 第七章 氧化还原滴定法
2020年8月23日 3时38分
第一章 化学热力学基础
1—1 1—2 1—3 1—4
基本概念和术语 热力学第一定律 热化学 化学反应的方向
规定： 1、系统吸热 q ＞0 ，系统放热 q ＜0。 2、系统对环境做功 Ｗ ＜ 0 ， 环境对系统做功 Ｗ ＞ 0。 3、热和功不是状态函数，因此其数值大
小与变化途径有关 4、热和功的单位：J 或 kJ
2020年8月23日 3时38分
1-1-5 热力学能
１、热力学能──系统中一切形式能量的总和， 用Ｕ表示。