第三章化学热力学基础优秀课件
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混合气体中每一组分都能均匀充满容器整个空间，对器壁产 生压力，该组分气体所施加的压力叫做该组分气体的分压 力。分压力等于在相同温度下，组分气体单独占有与混合 气体相同体积时所产生的压力。
道尔顿分压定律：
➢ 混合气体的总压等于混合气体中各组 分气体分压之和。
即P=P1+P2+……+Pn=ΣPi
式中，i——表示第i种组分
组成等，状态函数是系统本身的性质。状态函数的改变只与系统始态 和终态有关，与变化的途径无关。
▪ 过程：系统状态发生变化时，变化的经过称之为过程。常 见如下
➢ 定温过程：过程中系统的温度保持不变，且始终与环境的 温度相等，即T1=T2=Te
➢ 定压过程：过程中系统的压力保持不变，切始终与环境的 压力相等，即p1=p2=pe
第三章化学热力学基础
3ຫໍສະໝຸດ Baidu1 物质状态变化
▪ 物质的状态：气态、液态、固态 ▪ 三种聚集态各有特点，一定条件下可以互
相转化。
3.1.1 气态
1、基本特征：扩散性、可压缩性 2、描述气体的状态时常用的物理量：物质的量 n、体积 v、压力 p、热
力学温度 T等 3、理想气体状态方程
式中，R——摩尔气体常量，在标准状况下(STP),p=101.325kPa，T=273.15K， n=1mol，气体的标准摩尔体积Vm=22.414×10－3m3=22.414L。
➢ 定容过程：过程中系统的体积始终保持不变
➢ 绝热过程：过程中系统与环境之间没有热交换，Q=0
➢ 循环过程：系统经一系列变化之后又恢复到起始状态的过 程。
适用条件：（一般情况下，误差小于1%）
➢ 气体分子本身不占空间（假设） ➢ 分子间没有作用力
例：某N2钢瓶的容积V1=30.00L，温度T1=293.15K，压力 P1=1013.25KPa，计算钢瓶中N2的摩尔数。若在标准状态下 （STP），求其体积。
4、气体分压定律
当几种不同的气体在同一容器中混合时，相互间不发生化学 反应，分子本身的体积和它们相互间的作用力都可以略而 不计，这就是理想气体混合物。理想气体混合物中每一种 气体叫做组分气体。
式中，V——混合气体的总体积
式中，ni/n——称为第i种组分气体的物质的量分数
适用条件：
➢ 分压定律仅适用于理想气体混合物 ➢ 对低压下的真是气体混合物也可以近似适用。
例：在潜水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气混合 气。现将25℃ 0.10MPa的12L He和0.10MPa的46LO2充入体 积为5.0 L的贮罐中。计算在25℃在该罐中两种气体的分压和 混合气体的总压。
▪ 解：T =(273+25)K=298K，混合前， P0(O2)=P0(He)=0.10MPa, V0(O2)=46L,V0(He)=12L 混合气体总体积V=5.0L,则混合气体中
▪ P=P(O2)+P(He)=(9.2+2.4)×102 kPa=11.6×102 kPa
例：某容器的容积为2.00L，其中装有O2、H2、Ar， n(O2)=0.200mol,n(H2)=0.500mol,n(Ar)=0.100mol,保持温度为 300K。通电后，O2与H2反应生成H2O，剩下过量的H2。已 知300K时H2O的饱和蒸汽压为3.55KPa，求反应前后容器中 混合气体的总压与各组分分压。
3.1.2 液体
1、基本特征：流动性 2、蒸汽压
➢ 敞口容器中，液体会无限制蒸发成蒸汽，直至完全蒸发 ➢ 密闭容器中，液体蒸发有限 饱和蒸汽压：当液体的蒸发速率与蒸汽的凝聚速率相同时，蒸气压达到
平衡。 蒸气压表示液体分子向外逸出的趋势，其大小取决于液体的本性，与
液体的量无关。
3、沸点 沸点：气化先在液体表面发生，温度越高，蒸气压越大。当温度增加到
式子。 例：三氧化钨被氢还原的反应：
▪ 书写注意事项：
➢ 根据实验事实，正确写出反应物、产物 ➢ 方程式要配平 ➢ 特定情况下要表明物质的聚集状态
▪ 化学计量数：依据规定，化学式前的系数称为化 学计量数，ν(B)表示物质B的化学计量数
➢ 生成物 计量数为正 ➢ 反应物 计量数为负
▪ 例：
计量方程式中，各化学计量数分别为ν(WO3)=-1，ν(H2)=6，ν(H2O)=3，ν(W)=1，说明每消耗1molWO3，要消 耗6molH2，会生成3molH2O和1molW。
蒸气压等于外界压力时，气体在液面及液体内部同时发生，内部液体 的气化产生大量气泡上升到液面破裂，即沸腾，此刻的温度即沸点。 液体在一定外压下有固定的沸点，增大外压，沸点上升。
3.1.3 固体
1、基本特征：一定体积、一定形状 2、分类： ➢ 晶体：粒子按一定规则排列，各向异性，有一定沸点 ➢ 无定形体：内部粒子无规则排列，没有固定熔点，各向同
反应进度ζ：表示化学反应进行的程度。 对于任意反应：
如果反应前B的物质量为n0(B)，反应时间t以后，Y的物质的量为nt(B)， 反应进度ζ的定义为
ζ的量纲为mol， ζ=1mol的物理意义是有a mol反应物A和b
mol反应物B参与反应并完全消耗，转化为y mol生成物Y
和z mol生成物Z。
反应进度与反应计
性 ➢ （微晶体）：某些物质虽呈无定形，当发现由极微小的晶
粒组成（比晶体小千百倍）
3.2 化学反应热力学
化学反应基本规律 ➢ 质量守恒定律 ➢ 能量守恒定律
3.2.1 质量守恒定律
▪ 参加化学反应的各种物质的总质量一定等于反应后各种物质的总质 量。
▪ 化学方程式（化学反应计量方程式）： ➢ 根据质量守恒定律，用规定的化学符号和化学式来表示化学反应的
量方程式的书写有 辨别：3H2+N2=2NH3与1.5H2+0.5N2=0.5NH3，当反应进关度。ζ=1mol时的物
理意义
3.2.2 能量守恒与转化
▪ 系统：所需研究的对象 ▪ 环境：系统之外而与体系有关的部分 ▪ 系统的分类：
➢ 敞开系统：在系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 ➢ 封闭系统：在系统与环境之间没有物质交换，只有能量交换。 ➢ 孤立系统：在系统与环境之间既没有物质交换，也没有能量交换。 状态函数：确定系统状态的函数，温度、压力、体积、质量、密度、
道尔顿分压定律：
➢ 混合气体的总压等于混合气体中各组 分气体分压之和。
即P=P1+P2+……+Pn=ΣPi
式中，i——表示第i种组分
组成等，状态函数是系统本身的性质。状态函数的改变只与系统始态 和终态有关，与变化的途径无关。
▪ 过程：系统状态发生变化时，变化的经过称之为过程。常 见如下
➢ 定温过程：过程中系统的温度保持不变，且始终与环境的 温度相等，即T1=T2=Te
➢ 定压过程：过程中系统的压力保持不变，切始终与环境的 压力相等，即p1=p2=pe
第三章化学热力学基础
3ຫໍສະໝຸດ Baidu1 物质状态变化
▪ 物质的状态：气态、液态、固态 ▪ 三种聚集态各有特点，一定条件下可以互
相转化。
3.1.1 气态
1、基本特征：扩散性、可压缩性 2、描述气体的状态时常用的物理量：物质的量 n、体积 v、压力 p、热
力学温度 T等 3、理想气体状态方程
式中，R——摩尔气体常量，在标准状况下(STP),p=101.325kPa，T=273.15K， n=1mol，气体的标准摩尔体积Vm=22.414×10－3m3=22.414L。
➢ 定容过程：过程中系统的体积始终保持不变
➢ 绝热过程：过程中系统与环境之间没有热交换，Q=0
➢ 循环过程：系统经一系列变化之后又恢复到起始状态的过 程。
适用条件：（一般情况下，误差小于1%）
➢ 气体分子本身不占空间（假设） ➢ 分子间没有作用力
例：某N2钢瓶的容积V1=30.00L，温度T1=293.15K，压力 P1=1013.25KPa，计算钢瓶中N2的摩尔数。若在标准状态下 （STP），求其体积。
4、气体分压定律
当几种不同的气体在同一容器中混合时，相互间不发生化学 反应，分子本身的体积和它们相互间的作用力都可以略而 不计，这就是理想气体混合物。理想气体混合物中每一种 气体叫做组分气体。
式中，V——混合气体的总体积
式中，ni/n——称为第i种组分气体的物质的量分数
适用条件：
➢ 分压定律仅适用于理想气体混合物 ➢ 对低压下的真是气体混合物也可以近似适用。
例：在潜水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气混合 气。现将25℃ 0.10MPa的12L He和0.10MPa的46LO2充入体 积为5.0 L的贮罐中。计算在25℃在该罐中两种气体的分压和 混合气体的总压。
▪ 解：T =(273+25)K=298K，混合前， P0(O2)=P0(He)=0.10MPa, V0(O2)=46L,V0(He)=12L 混合气体总体积V=5.0L,则混合气体中
▪ P=P(O2)+P(He)=(9.2+2.4)×102 kPa=11.6×102 kPa
例：某容器的容积为2.00L，其中装有O2、H2、Ar， n(O2)=0.200mol,n(H2)=0.500mol,n(Ar)=0.100mol,保持温度为 300K。通电后，O2与H2反应生成H2O，剩下过量的H2。已 知300K时H2O的饱和蒸汽压为3.55KPa，求反应前后容器中 混合气体的总压与各组分分压。
3.1.2 液体
1、基本特征：流动性 2、蒸汽压
➢ 敞口容器中，液体会无限制蒸发成蒸汽，直至完全蒸发 ➢ 密闭容器中，液体蒸发有限 饱和蒸汽压：当液体的蒸发速率与蒸汽的凝聚速率相同时，蒸气压达到
平衡。 蒸气压表示液体分子向外逸出的趋势，其大小取决于液体的本性，与
液体的量无关。
3、沸点 沸点：气化先在液体表面发生，温度越高，蒸气压越大。当温度增加到
式子。 例：三氧化钨被氢还原的反应：
▪ 书写注意事项：
➢ 根据实验事实，正确写出反应物、产物 ➢ 方程式要配平 ➢ 特定情况下要表明物质的聚集状态
▪ 化学计量数：依据规定，化学式前的系数称为化 学计量数，ν(B)表示物质B的化学计量数
➢ 生成物 计量数为正 ➢ 反应物 计量数为负
▪ 例：
计量方程式中，各化学计量数分别为ν(WO3)=-1，ν(H2)=6，ν(H2O)=3，ν(W)=1，说明每消耗1molWO3，要消 耗6molH2，会生成3molH2O和1molW。
蒸气压等于外界压力时，气体在液面及液体内部同时发生，内部液体 的气化产生大量气泡上升到液面破裂，即沸腾，此刻的温度即沸点。 液体在一定外压下有固定的沸点，增大外压，沸点上升。
3.1.3 固体
1、基本特征：一定体积、一定形状 2、分类： ➢ 晶体：粒子按一定规则排列，各向异性，有一定沸点 ➢ 无定形体：内部粒子无规则排列，没有固定熔点，各向同
反应进度ζ：表示化学反应进行的程度。 对于任意反应：
如果反应前B的物质量为n0(B)，反应时间t以后，Y的物质的量为nt(B)， 反应进度ζ的定义为
ζ的量纲为mol， ζ=1mol的物理意义是有a mol反应物A和b
mol反应物B参与反应并完全消耗，转化为y mol生成物Y
和z mol生成物Z。
反应进度与反应计
性 ➢ （微晶体）：某些物质虽呈无定形，当发现由极微小的晶
粒组成（比晶体小千百倍）
3.2 化学反应热力学
化学反应基本规律 ➢ 质量守恒定律 ➢ 能量守恒定律
3.2.1 质量守恒定律
▪ 参加化学反应的各种物质的总质量一定等于反应后各种物质的总质 量。
▪ 化学方程式（化学反应计量方程式）： ➢ 根据质量守恒定律，用规定的化学符号和化学式来表示化学反应的
量方程式的书写有 辨别：3H2+N2=2NH3与1.5H2+0.5N2=0.5NH3，当反应进关度。ζ=1mol时的物
理意义
3.2.2 能量守恒与转化
▪ 系统：所需研究的对象 ▪ 环境：系统之外而与体系有关的部分 ▪ 系统的分类：
➢ 敞开系统：在系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 ➢ 封闭系统：在系统与环境之间没有物质交换，只有能量交换。 ➢ 孤立系统：在系统与环境之间既没有物质交换，也没有能量交换。 状态函数：确定系统状态的函数，温度、压力、体积、质量、密度、