2.1热化学基本概念
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pV = nRT （理想气体状态方程）
显然，这4个物理量中，只有3个是独立的。
所以描述体系状态时，选择必要的能确 定体系状态的几个性质就可以了
2.1.5 广度（容量）性质和强度性质
百度文库例1: 气体体积
pV = nRT (理想气体,恒定T、p )
22.4 dm3 O2(g) + 44.8 dm3 O2(g) → 67.2 dm3 O2(g)
7．掌握化学平衡状态及标准平衡常数概念，会进行简单的化 学平衡移动判断及有关计算。
2.1 基本概念
2.1.1 反应进度 反应进度：对任意化学反应：aA+bB
gG+dD
移项后可写成：0= -aA-bB+gG+dD 即0=∑υB·B
B
：表示参与反应的各物质。υ ：各物质的化学计量 B
数。其中反应物υ为负值，产物的υ为正值。
纤维素是复杂的碳水化合物, 它是植物的主要结构物质。 在隔绝空气的条件下细菌将植物分解使其逐步失去O原子和H 原子, 导致残留物中碳含量逐渐增高。由植物演变到无烟煤大 约需要3亿年。煤是由碳、氢和氧为主要成分的一种可以燃烧 的有机岩石, 其中还含有少量的氮、硫和燃烧后变成灰的矿物 质。
泥煤 褐煤(~32% C) 次烟煤(~40% C) 烟煤(~60% C) 无烟煤(~80% C)
3) U为广度性质，具有加合性，采用能量单位：J 或kJ。
2.1.7 热和功
➢热（heat）——由于温度不同而在体系和环境之间交
换或传递的能量。用符号Q 表示。
➢功（work）——除“热”之外，其它形式被传递的能
量。用符号W 表示。
热和功数值的正、负符号：
体系从环境吸热：Q > 0 体系向环境放热：Q < 0 体系对环境做功：W < 0 环境对体系做功：W > 0
热和功不是体系固有的性质;
Q和W不是状态函数;
Q和W是体系发生变化时能量的传递形式。只 有在体系发生变化时才显示出来。不是体系所具有 的性质。他们除与体系状态有关外还与变化的具体
途径有关。
⑸ 相 (phase)
体系中物理性质和化学性质完全相 同的任何均匀部分。相和相之间有明显 的界面。相又分为均相体系(或单相体 系)和非均相体系(或多相体系)。
小结：
可见，ρ与“物质的量”无关，是“强度性质”。
状态函数
强度性质：与“物质的量” 无关，不具加和性 广度性质: 与“物质的量”有关，具加和性
小结：常见的状态函数
广度性质：V、n、U、H、S、G……
强度性质：p、T、ρ（密度）、电
导率、粘度……
2.1.6 热力学能（内能）U
体系内所含各种物质的分子和原子的动能 （平动、转动、振动）、势能（各质点互相吸引 和排斥）、电子和核的能量的总和，称为“热力 学能”。也称“内能”。
化学反应通式表述了化学反应的两个特征：
1） 质量守恒
2）能量变化
用物质的变化量来表示：ξ=ΔnB/υB ξ单位为 mol
用不同物质表示时： ξ=Δn /υ =Δn /υ =Δn /υ =Δn /υ
Question 1
t0时 nB / mol t1时 nB / mol t2时 nB / mol
N2 g 3H2 g 2NH 3 g
2.1.2 体系和环境
➢ 体系——人为选取一定种类，一定数量的物质 作为研究的对象，这一部分物质或空 间叫做体系或系统。
➢环境——体系之外，与体系有密切联系的一部分 物质或空间。（物质交换和能量交换）
体系分类：
按体系与环境的关系（有无物质交换和/或能量交换） 划分 :
敞开体系 (open system)
发电厂的生产流程和能量转变
热能
气体涡轮机
机械能
发电机
电能
燃 烧 器
势能 化学能
Question 1 人类使用化石燃料面临哪些重
大问题?
Solution
首先是新化石燃料的形成(如果仍在形成的话)肯定赶不上 现有化石燃料的消耗速度, 化石燃料基本上是一种不可再生的 能源。它们将在不久的将来被耗尽。第二是它造成的环境问题。 导致酸雨形成和制造所谓的“温室”气体会导致地球变暖。
的物理量。如：p，V，T，n，ρ（密度），U（热力学能 或内能），H（焓），S（熵），G（自由能）等。
当体系的宏观性质都有确定值时，我们称其 处于一定的状态。体系的任何一个性质即状态函数 发生变化时，体系的状态即改变。但状态改变时，
不一定所有的性质（状态函数）都改变。
状态函数的特征：
（1）状态一定，状态函数的值一定：
（不按严格比例）
Question 2
作为当今主要能源的化石燃
料是怎样形成的?
Solution 石油、天然气和煤这些化石燃料提供了当今的
主要能源。它们是由数百万年前的动植物演化而来的。固定在
这类燃料中的能量最原始的来源是太阳能。在叶绿素(催化剂)
存在的条件下, 阳光通过光合作用将CO2和H2O转化为碳水化合 物。
↓
↑
520 K → 410 K
△T = T2 - T1 = 298 K – 298 K = 0 K
对于任意循环过程（始态与终态相同）， 任何一个状态函数的变化均为零。
一个物理量，若同时具备以上3个特征，它 就是“状态函数”，否则就不是状态函数。
（4）体系的性质之间有一定的联系。
例如：气体的状态，可用宏观性质中p、V、T 和n（物质的量）来描述。
反应速度因不同的反应而异:
火药爆炸——瞬间
中和反应——几秒
高温固相合成无机材料、有机合成、高分子合成——小时
橡胶老化——年
石油，煤的形成——几百万年
1．热力学基本概念 2．热化学 3．化学反应的方向 4．化学平衡及其移动 5．化学反应速率
本章教学要求
1．理解热化学的一些基本概念；会写热化学方程式；
途经1 和 途经2：
△T = T2 - T1 = 350 K – 298 K = 52 K
状态函数的变化取决于始态和终态，而与途经无关
状态函数的这一特性，使研究得以简化。可不考虑 其复杂的中间过程，直接求出状态函数的变化量。
（3）周而复始变化零 （循环过程△X = 0）
始态T1、终态 T2 :298 K ← 350 K
(三）热力学方法的特点
1.研究体系的 宏观 性质
即大量质点的平均行为，所得结论具有统计意义；不 涉及个别质点的微观结构及个体行为，不依据物质结构 的知识。
2. 不涉及时间 概念 例：H2 (g) + ½ O2(g) = ½ H2O(l)
△rGm ø= - 237.19 kJ/mol 0 正反应自发
3.0
10.0
0
0
2.0
7.0
1.5
5.5
2.0
1
3.0
1.5
Solution
1
n1N2 N2
(2.0 3.0)mol 1
1.0mol
1
n1H2 H2
(7.0 10.0)mol 3
1.0mol
1
n1NH3 NH3
(2.0 0)mol 2
1.0mol
2 1.5mol
对一个确定的化学反应式，其ξ具有相同的数值。 即与选用何种物质表示无关。在化学反应中，如果物质 的量的改变量恰好等于反应式中该物质的化学计量数时， 该反应的反应进度为1mol。反应进度与反应式的书写形 式有关。
热力学能是物质的一种属性，由物质所处的 状态决定。
热力学能是状态函数，属广度性质。
热力学能（内能）U 的特征：
1) 热力学能是状态函数，一定的状态下有一定的 U值，同一体系、同一状态时，不可能有不同 的U值。而不同体系或同一体系不同状态时则 可能有相同的U值。
2) U的绝对数值是不可求的，只能测出反应前后U 的变化值ΔU。 ΔU=U终－U始
2.1.4 状态和状态函数
通常用体系的宏观可测性质（V、p、T、ρ密 度……）来描述体系的热力学状态。
➢状态（state）－指体系总的宏观性质。
例如：气体的状态，可用宏观性质中p、V、T 和n
（物质的量）来描述。 pV = nRT （理想气体状态方程）
➢状态函数（state function）－即确定体系热力学状态
V1
V2
VT (T : total)
n1
n2
nT
T1
T2
TT
VT = ∑ Vi “体积”属广度性质；（具加和性） nT = ∑ ni “物质的量” 也是广度性质。 但： TT ≠ T1 + T2 “温度”是强度性质。
例2：密度ρ
277 K，1 mol H2O（l）密度ρ= 1 g·cm-3 277 K, 5 mol H2O（l）密度ρ= 1 g·cm-3
化学反应的方向、 限度以及化学反应
中所伴随发生的 能量变化
可能性
化学热力学
化学反应进行 的快慢，即化学
反应速率
现实性
化学动力学
（一）什么叫“热力学”
热力学是研究热和其他形式的能量互 相转变所遵循的规律的一门科学。
（二）什么叫“化学热力学”
应用热力学原理，研究化学反应过程 及伴随这些过程的物理现象，就形成了“化 学热力学”。
2．初步了解焓的概念，知道焓变是化学反应自发过程的一种 驱动力；
3．会进行有关热化学的一般计算； 4．初步了解熵、熵变和绝对熵的概念，知道熵变是化学反应 的自发过程的另一种驱动力； 5．初步了解热力学第一、第二、第三定律的概念；
6．初步了解吉布斯自由能及吉布斯-亥姆霍兹方程，初步学会用其判 据化学反应的自发性；
一个体系的某个状态函数的值改变，该体系的状态 就改变了。
例： 状态1
状态2
p = 101.325 kPa 320.5 kPa
斜体 正体 正体
物理量 = 纯数 量纲
（2）殊途同变化
例：始态 T1 298 K → 350 K T2 终态
↓
↑
520 K → 410 K
（ → 途经1 ， → 途经2 ）
第二章：化学反应的基本原理
1.反应的方向 (△rGmø﹤0 ?)
指定条件下，正反应能否自发进行； 2.反应的限度－如果能，正反应能否进行到底 (K 大小)；
3.反应过程的能量转换－放热？吸热？（ △rHm﹤0, 放 热; △rHm﹥0,吸热）
4.反应机理－反应是如何进行的？ 5.反应速率－反应多快？
物质交换 能量交换
有
有
封闭体系 (closed system)
无
有
孤立体系 (isolated system）
无
无
2.1.3 过程与途径
1.过程（process） 体系的状态发生了变化，状态变化的经过
就称为“过程”。 “过程”的分类： 恒温过程、恒压过程、恒容过程、 绝热过程、……
2．途径（path） 发生过程所经历的具体步骤。
无机及分析化学课的“化学热力学初步”，着重应用热力学的 一些结论，去解释一些无机化学现象。
热化学的作用
★ 研究物质结构的热力学基础 ★ 极大地丰富热力学数据库 ★ 应用领域广阔
“新地平线”发射升空
“神7”真棒！
高能燃料
热力学不涉入时间，当然不涉及反应速率，也不涉及 反应机理。
（四）速率和机理是化学动力学研究的核心问题。
显然，这4个物理量中，只有3个是独立的。
所以描述体系状态时，选择必要的能确 定体系状态的几个性质就可以了
2.1.5 广度（容量）性质和强度性质
百度文库例1: 气体体积
pV = nRT (理想气体,恒定T、p )
22.4 dm3 O2(g) + 44.8 dm3 O2(g) → 67.2 dm3 O2(g)
7．掌握化学平衡状态及标准平衡常数概念，会进行简单的化 学平衡移动判断及有关计算。
2.1 基本概念
2.1.1 反应进度 反应进度：对任意化学反应：aA+bB
gG+dD
移项后可写成：0= -aA-bB+gG+dD 即0=∑υB·B
B
：表示参与反应的各物质。υ ：各物质的化学计量 B
数。其中反应物υ为负值，产物的υ为正值。
纤维素是复杂的碳水化合物, 它是植物的主要结构物质。 在隔绝空气的条件下细菌将植物分解使其逐步失去O原子和H 原子, 导致残留物中碳含量逐渐增高。由植物演变到无烟煤大 约需要3亿年。煤是由碳、氢和氧为主要成分的一种可以燃烧 的有机岩石, 其中还含有少量的氮、硫和燃烧后变成灰的矿物 质。
泥煤 褐煤(~32% C) 次烟煤(~40% C) 烟煤(~60% C) 无烟煤(~80% C)
3) U为广度性质，具有加合性，采用能量单位：J 或kJ。
2.1.7 热和功
➢热（heat）——由于温度不同而在体系和环境之间交
换或传递的能量。用符号Q 表示。
➢功（work）——除“热”之外，其它形式被传递的能
量。用符号W 表示。
热和功数值的正、负符号：
体系从环境吸热：Q > 0 体系向环境放热：Q < 0 体系对环境做功：W < 0 环境对体系做功：W > 0
热和功不是体系固有的性质;
Q和W不是状态函数;
Q和W是体系发生变化时能量的传递形式。只 有在体系发生变化时才显示出来。不是体系所具有 的性质。他们除与体系状态有关外还与变化的具体
途径有关。
⑸ 相 (phase)
体系中物理性质和化学性质完全相 同的任何均匀部分。相和相之间有明显 的界面。相又分为均相体系(或单相体 系)和非均相体系(或多相体系)。
小结：
可见，ρ与“物质的量”无关，是“强度性质”。
状态函数
强度性质：与“物质的量” 无关，不具加和性 广度性质: 与“物质的量”有关，具加和性
小结：常见的状态函数
广度性质：V、n、U、H、S、G……
强度性质：p、T、ρ（密度）、电
导率、粘度……
2.1.6 热力学能（内能）U
体系内所含各种物质的分子和原子的动能 （平动、转动、振动）、势能（各质点互相吸引 和排斥）、电子和核的能量的总和，称为“热力 学能”。也称“内能”。
化学反应通式表述了化学反应的两个特征：
1） 质量守恒
2）能量变化
用物质的变化量来表示：ξ=ΔnB/υB ξ单位为 mol
用不同物质表示时： ξ=Δn /υ =Δn /υ =Δn /υ =Δn /υ
Question 1
t0时 nB / mol t1时 nB / mol t2时 nB / mol
N2 g 3H2 g 2NH 3 g
2.1.2 体系和环境
➢ 体系——人为选取一定种类，一定数量的物质 作为研究的对象，这一部分物质或空 间叫做体系或系统。
➢环境——体系之外，与体系有密切联系的一部分 物质或空间。（物质交换和能量交换）
体系分类：
按体系与环境的关系（有无物质交换和/或能量交换） 划分 :
敞开体系 (open system)
发电厂的生产流程和能量转变
热能
气体涡轮机
机械能
发电机
电能
燃 烧 器
势能 化学能
Question 1 人类使用化石燃料面临哪些重
大问题?
Solution
首先是新化石燃料的形成(如果仍在形成的话)肯定赶不上 现有化石燃料的消耗速度, 化石燃料基本上是一种不可再生的 能源。它们将在不久的将来被耗尽。第二是它造成的环境问题。 导致酸雨形成和制造所谓的“温室”气体会导致地球变暖。
的物理量。如：p，V，T，n，ρ（密度），U（热力学能 或内能），H（焓），S（熵），G（自由能）等。
当体系的宏观性质都有确定值时，我们称其 处于一定的状态。体系的任何一个性质即状态函数 发生变化时，体系的状态即改变。但状态改变时，
不一定所有的性质（状态函数）都改变。
状态函数的特征：
（1）状态一定，状态函数的值一定：
（不按严格比例）
Question 2
作为当今主要能源的化石燃
料是怎样形成的?
Solution 石油、天然气和煤这些化石燃料提供了当今的
主要能源。它们是由数百万年前的动植物演化而来的。固定在
这类燃料中的能量最原始的来源是太阳能。在叶绿素(催化剂)
存在的条件下, 阳光通过光合作用将CO2和H2O转化为碳水化合 物。
↓
↑
520 K → 410 K
△T = T2 - T1 = 298 K – 298 K = 0 K
对于任意循环过程（始态与终态相同）， 任何一个状态函数的变化均为零。
一个物理量，若同时具备以上3个特征，它 就是“状态函数”，否则就不是状态函数。
（4）体系的性质之间有一定的联系。
例如：气体的状态，可用宏观性质中p、V、T 和n（物质的量）来描述。
反应速度因不同的反应而异:
火药爆炸——瞬间
中和反应——几秒
高温固相合成无机材料、有机合成、高分子合成——小时
橡胶老化——年
石油，煤的形成——几百万年
1．热力学基本概念 2．热化学 3．化学反应的方向 4．化学平衡及其移动 5．化学反应速率
本章教学要求
1．理解热化学的一些基本概念；会写热化学方程式；
途经1 和 途经2：
△T = T2 - T1 = 350 K – 298 K = 52 K
状态函数的变化取决于始态和终态，而与途经无关
状态函数的这一特性，使研究得以简化。可不考虑 其复杂的中间过程，直接求出状态函数的变化量。
（3）周而复始变化零 （循环过程△X = 0）
始态T1、终态 T2 :298 K ← 350 K
(三）热力学方法的特点
1.研究体系的 宏观 性质
即大量质点的平均行为，所得结论具有统计意义；不 涉及个别质点的微观结构及个体行为，不依据物质结构 的知识。
2. 不涉及时间 概念 例：H2 (g) + ½ O2(g) = ½ H2O(l)
△rGm ø= - 237.19 kJ/mol 0 正反应自发
3.0
10.0
0
0
2.0
7.0
1.5
5.5
2.0
1
3.0
1.5
Solution
1
n1N2 N2
(2.0 3.0)mol 1
1.0mol
1
n1H2 H2
(7.0 10.0)mol 3
1.0mol
1
n1NH3 NH3
(2.0 0)mol 2
1.0mol
2 1.5mol
对一个确定的化学反应式，其ξ具有相同的数值。 即与选用何种物质表示无关。在化学反应中，如果物质 的量的改变量恰好等于反应式中该物质的化学计量数时， 该反应的反应进度为1mol。反应进度与反应式的书写形 式有关。
热力学能是物质的一种属性，由物质所处的 状态决定。
热力学能是状态函数，属广度性质。
热力学能（内能）U 的特征：
1) 热力学能是状态函数，一定的状态下有一定的 U值，同一体系、同一状态时，不可能有不同 的U值。而不同体系或同一体系不同状态时则 可能有相同的U值。
2) U的绝对数值是不可求的，只能测出反应前后U 的变化值ΔU。 ΔU=U终－U始
2.1.4 状态和状态函数
通常用体系的宏观可测性质（V、p、T、ρ密 度……）来描述体系的热力学状态。
➢状态（state）－指体系总的宏观性质。
例如：气体的状态，可用宏观性质中p、V、T 和n
（物质的量）来描述。 pV = nRT （理想气体状态方程）
➢状态函数（state function）－即确定体系热力学状态
V1
V2
VT (T : total)
n1
n2
nT
T1
T2
TT
VT = ∑ Vi “体积”属广度性质；（具加和性） nT = ∑ ni “物质的量” 也是广度性质。 但： TT ≠ T1 + T2 “温度”是强度性质。
例2：密度ρ
277 K，1 mol H2O（l）密度ρ= 1 g·cm-3 277 K, 5 mol H2O（l）密度ρ= 1 g·cm-3
化学反应的方向、 限度以及化学反应
中所伴随发生的 能量变化
可能性
化学热力学
化学反应进行 的快慢，即化学
反应速率
现实性
化学动力学
（一）什么叫“热力学”
热力学是研究热和其他形式的能量互 相转变所遵循的规律的一门科学。
（二）什么叫“化学热力学”
应用热力学原理，研究化学反应过程 及伴随这些过程的物理现象，就形成了“化 学热力学”。
2．初步了解焓的概念，知道焓变是化学反应自发过程的一种 驱动力；
3．会进行有关热化学的一般计算； 4．初步了解熵、熵变和绝对熵的概念，知道熵变是化学反应 的自发过程的另一种驱动力； 5．初步了解热力学第一、第二、第三定律的概念；
6．初步了解吉布斯自由能及吉布斯-亥姆霍兹方程，初步学会用其判 据化学反应的自发性；
一个体系的某个状态函数的值改变，该体系的状态 就改变了。
例： 状态1
状态2
p = 101.325 kPa 320.5 kPa
斜体 正体 正体
物理量 = 纯数 量纲
（2）殊途同变化
例：始态 T1 298 K → 350 K T2 终态
↓
↑
520 K → 410 K
（ → 途经1 ， → 途经2 ）
第二章：化学反应的基本原理
1.反应的方向 (△rGmø﹤0 ?)
指定条件下，正反应能否自发进行； 2.反应的限度－如果能，正反应能否进行到底 (K 大小)；
3.反应过程的能量转换－放热？吸热？（ △rHm﹤0, 放 热; △rHm﹥0,吸热）
4.反应机理－反应是如何进行的？ 5.反应速率－反应多快？
物质交换 能量交换
有
有
封闭体系 (closed system)
无
有
孤立体系 (isolated system）
无
无
2.1.3 过程与途径
1.过程（process） 体系的状态发生了变化，状态变化的经过
就称为“过程”。 “过程”的分类： 恒温过程、恒压过程、恒容过程、 绝热过程、……
2．途径（path） 发生过程所经历的具体步骤。
无机及分析化学课的“化学热力学初步”，着重应用热力学的 一些结论，去解释一些无机化学现象。
热化学的作用
★ 研究物质结构的热力学基础 ★ 极大地丰富热力学数据库 ★ 应用领域广阔
“新地平线”发射升空
“神7”真棒！
高能燃料
热力学不涉入时间，当然不涉及反应速率，也不涉及 反应机理。
（四）速率和机理是化学动力学研究的核心问题。