化学热力学与化学动力学.ppt

医药化学 基础
三.标准反应热
（二）标准反应热的计算
2.由标准燃烧焓(热)计算反应热
标准燃烧焓(热)：在标准状态下，1 mol
物质完全燃烧生成指定产物的焓变，称为
该物质的标准摩尔燃烧焓（或摩尔燃烧
热），记为
Δc
H
θ m
，简称燃烧焓（或燃烧
热）。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变
4. Qp与Qv的关系 当反应物和产物都处于固态和液态时，反 应的△V值很小，P △V ≈0，所以：
△H ≈ △U ， QP≈QV
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变
5．标准摩尔反应焓
若反应是在标准压强和温度T 时进行，反
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（二）热化学方程式
书写热化学方程式时要注意：
2．热化学方程式中必须标出有关物质的 聚集状态(包括晶型)和浓度。通常用g、l 和s分别表示气、液和固态，aq表示水溶 液。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变 3.恒容反应热 若化学反应在等温、恒容（在密闭容器内） 不做非体积功条件下进行，则
体积功： W e = － P△V = 0 代入公式 ： △U = Q + W = Q v－P△V= Q v
高职高专“十一五”规划教材
(一)热力学基本概念 2.状态与状态函数
状态是体系所有化学性质和物理性质的 综合表现。
状态由一系列的物理量来表示，用来确 定体系状态或热力学性质的物理量称为状 态函数。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念
状态函数特征： （1）状态固定时，状态函数具有确定值; （2）各个状态函数之间存在一定的制约关系; （3）状态函数的集合(和、差、积、商)也是
号为W。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念 4. 热、功、热力学能(内能)
常见的功
膨胀功 表面功 电功 机械功
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念 4. 热、功、热力学能(内能)
医药化学 基础
三.标准反应热
（二）标准反应热的计算
1.由标准生成焓计算反应热
在标准状态和指定温度下由最稳定纯态
单质生成1mol化合物的反应为标准生成反
应，该反应的焓变称为该化合物的标准摩
尔生成焓，简称标准生成焓, 也称为标准
生成热，用符号
Δf
H
θ m
表示。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
环境是指与体系有相互影响、密切联系 的有限部分的物质。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念 体系可分成三种类型： 敞开体系 封闭体系 孤立体系
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律


r
H
m
T
r Sm
高职高专“十一五”规划教材
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
四.吉布斯自由能
（三）熵和熵变
1.熵 热力学中将度量系统内部质点混乱程度的 物理量定义为熵，用符号S表示,SI单位为 J·mol-1·K-1。 同一物质，S（g）>S(l) >S(s)；
熵也是状态函数
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
四.吉布斯自由能
(一)化学反应的自发性 自发过程具有一些基本的特征： 具有单向性 具有一定的限度
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
四.吉布斯自由能
(二)热力学第二定律 克劳修斯说法：不可能把热从低温物体
传到高温物体，而不引起任何其他变化。
开尔文说法：不可能从单一热源吸热并 使之完全变为功，而不引起其他任何变化。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
三.标准反应热
（一）盖斯定律
在恒温恒压或恒温恒容条件下，一 个化学反应，不管是一步完成还是多步 完成，其反应总的热效应相同。
实际上盖斯定律适用于所有的状态 函数。用该定律可求一些难以测量的反 应的热效应。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（二）热化学方程式
书写热化学方程式时要注意：
3．同一反应，当热化学反应方程式书写 不同时，则参加反应的物质的计量系数不 同，其热效应的数值也不同。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（二）热化学方程式 书写热化学方程式时要注意： 4．正、逆反应的热效应的绝对值相同， 符号相反。
（3）内能：体系内所有微观粒子所具有的 各种形式能量的总和称为热力学能或内能，
用符号U表示。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念 4. 热、功、热力学能(内能) 内能的特性： a）内能是状态函数 b）内能的绝对值无法测知，只能测量其
2 H2(g)+ O2(g) ═2 H2O (g)， ΔrHm（298K）= -483.64kJ∙mol-1
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（二）热化学方程式
书写热化学方程式时要注意：
1．书写热化学方程式时，应注明反应温 度和压强，如果反应发生在298K和 101.325kPa下，可不注明。
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变 焓的特性： a）无法测量其绝对值，只能求其变化值， 是容量性质，是状态函数。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变 焓的特性： b）无论是ΔU还是ΔH都随温度的变化而改 变，如：
应进度达到ξ = 1 mol的标准摩尔反应焓用
表示H。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H
r
单位均为kJ·mol－1，意为反应进度为
1 mol的热效应。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（二）热化学方程式 表示化学反应与化学反应焓变的方程式 称为热化学（反应）方程式。如：
c）对于化学反应过程中△Ｔ较小且无相
变时，△H随T变化也不大，△H可作常 数处理。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变
焓的特性：
d）对有气体参加的反应PΔV =ΔnRT， Δn 是反应方程式中产物气体分子数与反应物 气体分子数之差；对于液相反应和固相反 应来说，反应前后体系体积变化可忽略不 计，则 PΔV = 0，ΔU =ΔH。
Q =ΔU+PΔV
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变
在恒压（P2 = P1）时， QP = (U2 + P2V2) - (U1 +P1V1) 焓的定义：U + PV ≡ H 所以： QP =H2 – H1=ΔH
高职高专“十一五”规划教材
相对改变量： ΔU U终 U始
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
（二）热力学第一定律
在孤立体系中能量是不会自生自灭的， 它可以变换形式，但总量不变，这就是能 量守恒定律，即热力学第一定律。
对于一个封闭体系，热力学能的变化
（ΔU）为： ΔU ＝ U2 – U1 = Q + W
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
（二）热力学第一定律 当体系只做体积功（膨胀功）时 ΔU ＝ Q + W ＝ Q +（-PΔV）
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变
1.化学反应的热效应
CaCO 3 (s) = CaO(s) + CO 2 (g) ΔrH（m 298K ） = +178 kJ·mol -1 ΔrH（m 1000K ） = +1785 kJ·mol -1
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变 焓的特性：
在不做其他功（有用功）条件下， 一个化学反应在某一恒定温度下进行反应 时，反应体系所吸收或放出的热量，称为 化学反应的热效应，简称反应热。分为恒
压反应热QP和恒容反应热QV两种。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变
如果某一封闭体系发生一过程，只 做体积功We，不做其他功（W f =0），那 么根据热力学第一定律，体系只做体积功 时，ΔU=Q+W= Q-PΔV，即：
医药化学 基础
四.吉布斯自由能
（三）熵和熵变 2.熵变
热力学第三定律指出：任何纯净物质的完 美晶体在0K时，其熵值为零。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
四.吉布斯自由能
（三）熵和熵变 注意：
1）熵的绝对值是可求的 ； 2）标准状态下，1mol纯物质的熵值称为 该物质的标准摩尔熵（简称标准熵） 3）标准状态的水合氢离子的标准熵为零
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
四.吉布斯自由能
（四）吉布斯自由能 1. 吉布斯自由能与吉布斯自由能变
吉布斯自由能，或吉布斯函数，其定义 为：
G=H–TS
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
四.吉布斯自由能
（四）吉布斯自由能 1. 吉布斯自由能与吉布斯自由能变
第三章 化学热力 学与化学动力学
高职高专“十一五”规划教材
主要内容
医药化学 基础
§3.1 化学热力学基础 §3.2 化学反应的限度和化学平衡 §3.3 化学反应速率
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念 1.体系与环境
体系是指我们所研究的对象，它根据研 究的需要，从周围的物体中划分出来的那 一部分。
状态函数。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念
3.过程 体系发生的变化往往受到外部条件的
影响，当体系在一些具体条件下发生某一 变化时，就称之为经历了某一过程。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
在等温过程中，吉布斯自由能变为：
ΔG=ΔH–TΔS 此式称为吉布斯–亥姆霍兹（GibbsHelmholTz）方程。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
四.吉布斯自由能
（四）吉布斯自由能
1. 吉布斯自由能与吉布斯自由能变 将吉布斯–亥姆霍兹应用于化学反应，
得到：
r Gm
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
二、焓和热化学方程式
（一）焓与焓变
4. Qp与Qv的关系
当反应体系中有气体出现，△V值往往较 大，假如把反应体系中气体看作是理想气 体，则：
ΔH=ΔU +PΔV =ΔU +Δn (g)RT
即： QP＝QV + Δn(g)RT
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
（1）热：是系统与环境之间存在温度差异
而引起能量传递的一种形式，用符号Q表示。
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念 4. 热、功、热力学能(内能)
（2）功：除热以外，系统与环境之间所有 其他方式传递或交换的能量统称为功，符
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念 过程的分类：
（1）等温过程：ΔT ＝ 0 （2）恒压过程：ΔP ＝ 0 （3）恒容过程：ΔV ＝ 0 （4）绝热过程：Q ＝ 0
高职高专“十一五”规划教材
§3.1 化学热力学基础
医药化学 基础
一、基本概念和热力学第一定律
(一)热力学基本概念 4. 热、功、热力学能(内能)