第3章 化学热力学 的初步概念 与化学平衡 Chapter 3 Primary Conception of Chemical Thermodynamics & Chemical Equilibrium
第3章 化学热力学 的初步概念 与化学平衡
本章教学要求 1.了解化学变化过程中的热效应、恒容反应热和恒压反应热 的概念与测定；会写热化学方程式： 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； 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。 上页下页 目录 返回
1．了解化学变化过程中的热效应、恒容反应热和恒压反应热 的概念与测定；会写热化学方程式； 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； 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。 本章教学要求
3.1热化学和焓 Thermochemistry 本章内 and enthalpy 3.2 熵和熵变一反应自发性的另一种 判据Entropy and entropy'change judgment for spontaneous reaction 3.3 自由能—反应自发性的最终判 据Free energy一the determined criterion for the spontaneous process 3.4 平衡状态和标准平衡常数Equilibrium and standard equilibrium constant 上页 目录 返回
3.1 热化学和焓 Thermochemistry and enthalpy 3.2 熵和熵变—反应自发性的另一种 判据 Entropy and entropy change — judgment for spontaneous reaction 3.3 自由能——反应自发性的最终判 据 Free energy－the determined criterion for the spontaneous process 3.4 平衡状态和标准平衡常数 Equilibrium and standard equilibrium constant
什么是化学热力学？ Chemical thermodynamics 热力学是研究各种形式能量相互转化时遵循的规律 “themodynamics”一词是由希腊文中的“therme”(意 为“热”或“能”)与“ynamics”(意为“力”)组合而成 的。将热力学原理和方法用于研究化学问题产生了化学 热力学(Chemical thermodynamics),主要▣答诸如化学反 应过程中吸收或放出的热量、化学反应的自发性（即两种 物质之间能否发生化学反应)以及化学反应的限度（反应完 成之后反应物的量与产物的量之间的关系)等化学家十分 关注的一类基本问题。 上页 下页 目录 返回
热力学是研究各种形式能量相互转化时遵循的规律 。 “themodynamics”一词是由希腊文中的“therme”(意 为“热”或“能”)与“dynamics”(意为“力”)组合而成 的。将热力学原理和方法用于研究化学问题产生了化学 热力学(Chemical thermodynamics), 主要回答诸如化学反 应过程中吸收或放出的热量、化学反应的自发性(即两种 物质之间能否发生化学反应)以及化学反应的限度(反应完 成之后反应物的量与产物的量之间的关系)等化学家十分 关注的一类基本问题
大体系和环境(system and environment) 体 系(system):被研究的直接对象 环 境(environment)：体系外与其密切相关的部分 敞开体系(open system):与环境有物质交换也有能量交换 封闭体系(closed system):与环境有能量交换无物质交换 孤立体系(isolated system):与环境无物质、能量交换 物质 物质 吻质 能量 能量 能量 上页 下页 目录 返回
体 系(system)：被研究的直接对象 环 境(environment) : 体系外与其密切相关的部分 敞开体系(open system)：与环境有物质交换也有能量交换 封闭体系(closed system)：与环境有能量交换无物质交换 孤立体系(isolated system)：与环境无物质、能量交换 ★ 体系和环境 (system and environment)
大状态和状态函数(state and state function) 状态：一定条件下体系存在的形式 状态函数：描述系统性质的物理量，例如p,V,T等 状态函数具有鲜明的特点 (1)状态一定，状态函数一定。 (2)状态变化，状态函数也随之而变，且状态函数的 变化值只与始态、终态有关，而与变化途径无关！ 上页 下页目录返回
状 态: 一定条件下体系存在的形式 状态函数: 描述系统性质的物理量，例如 p，V，T等 ★ 状态和状态函数 (state and state function) 状态函数具有鲜明的特点: (1) 状态一定,状态函数一定。 (2) 状态变化, 状态函数也随之而变,且状态函数的 变化值只与始态、终态有关, 而与变化途径无关！
大过程和途径(process&road 恒温过程(isaothermal process):T,=T2=Tex 恒压过程(isobaric process):p1=p2=Pex 恒容过程(constant volume process):V1=V 可逆过程(reversible process):体系从终态到始态时，消 除了对环境产生的一切影响，可逆过程是理 想化过程，无限接近热力学平衡态。 大相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)。 上页 录 返回
★ 过程和途径 (process & road) 恒温过程(isaothermal process): T1 = T2 = Tex 恒压过程(isobaric process): p1 = p2 = pex 恒容过程(constant volume process): V1 = V2 可逆过程(reversible process): 体系从终态到始态时，消 除了对环境产生的一切影响，可逆过程是理 想化过程，无限接近热力学平衡态。 ★ 相 (phase) 相又分为均相体系(或单相体系)和非均相体系(或 多相体系)。 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
大化学反应计量式和反应进度(stoichoimetric equation and reaction progress 若化学反应计量式为 aA+bB→yY+Z 0= B VB— 物质B的化学计量数 -b v Z 则其反应进度为（飞的单位是mol) 5=4 3=B(5)-nB(0) VB VB 上页 下页 目录返回
B 0 BB A B Y Z a b y z ★ 化学反应计量式和反应进度（stoichoimetric equation and reaction progress） 若化学反应计量式为 则其反应进度为（x 的单位是 mol） B B B B B 0 x x n n ( ) n ( ) B 物质B的化学计量数 y z a b Z Y A B
Ques N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)5 时 ng/mol 3.0 10.0 0 0 时 ng/mol 2.0 7.0 2.0 1 时ns/mol 1.5 5.5 3.0 2 (2.0-3.0)mol 51= △n,N =1.0mol Solution v(N2) -1 △n但2 (7.0-10.0)mol 1.0mol v(H2) -3 △nNH,_(2.0-0)mol =1.0mol V(NH) 52=1.5mol 反应进度必须对应具体的反应方程式！ 上页 下页 目录 返回
N g 3 H g 2 NH g 2 2 3 x 时 时 时 2 1 0 t t t /mol /mol /mol B B B n n n 3.0 10.0 0 0 2.0 7.0 2.0 1 1.5 5.5 3.0 2 1.5mol 1.0mol 2 (2.0 0)mol NH NH 1.0mol 3 (7.0 10.0)mol H H 1.0mol 1 (2.0 3.0)mol N N 2 3 1 3 1 2 1 2 1 2 1 2 1 x x x x n n n 反应进度必须对应具体的反应方程式！ Question 1 Solution
热化学和焓 Thermochemistry and enthalpy 3.1.1化学和物理变化过程中的热效应 Heat effect during the chemical and physical processes 3.1.2 焓和焓变一反应自发性的一种判 Enthalpy and enthalpy change -the criterion of spontaneous reaction 3.1.3热化学计算和盖斯定律 Thermochemical calculation and Hess'law 上页 下页 目录返回
3.1 热化学和焓 Thermochemistry and enthalpy 3.1.1 化学和物理变化过程中的热效应 Heat ef ect during the chemical and physical processes 3.1.3 热化学计算和盖斯定律 Thermochemical calculation and Hess’ law 3.1.2 焓和焓变—反应自发性的一种判 据 Enthalpy and enthalpy change — the criterion of spontaneous reaction