第1章化学热力学-热化学课件

举国体制专利在国外但由于我们当时还不具备知识产权保护的必要条件,当青篙素的研究论文发表后，国外企业立即进行了一些结构改造并申请了专利。这导致本来是我国的发明变成了国外的专利。

----医药世界2004-3就这一种新药新药的研发具有投资大，周期长、风险高的特点。

----医药世界2004-39热学力学电学量子力学物理10化学热力学化学动力学电化学量子化学物理化学化学反应能否发生（反应方向）能量转换（热效应）反应限度（化学平衡）反应速率反应机理化学热力学化学动力学反应的可能性反应的现实性11第一章化学热力学中的热化学1216拉瓦锡（1743-1794）法国化学家法兰西科学院院长“现代化学之父”拉瓦锡和拉普拉斯的量热器他们证明了一个反应所放出的热量等于其逆反应所吸收的热量;还研究过一些物质的比热、潜热及燃烧过程放出的热量。GermainHenriHess(1802-1850)盖斯（1802-1850）俄罗斯化学家GermainHenriHess(1802-1850)1836年发现:在任何化学反应中,不论该化学过程是一步完成,或者是经过几个阶段完成,它所产生的热量始终是相同的。总热量守恒定律RudolfClausius1822-1888苏黎世联邦理工学院教授普法战争中救护队长主要成就1阐明了热力学第一定律2提出了热力学第二定律3提出了“熵”的概念RudolfClausius1822-1888苏黎世联邦理工学院教授普法战争中救护队长1热力学第一定律：能量不可能无中生有也不可能无影无踪消失，只能从一种形式转化成另一种形式。波伊尔永动机“过衡轮”RudolfClausius1822-1888苏黎世联邦理工学院教授普法战争中救护队长1热力学第一定律：能量不可能无中生有也不可能无影无踪消失，只能从一种形式转化成另一种形式。RudolfClausius1822-1888苏黎世联邦理工学院教授普法战争中救护队长2提出了热力学第二定律：在不引起其他任何变化的情况下，热不可能全部转化为功而不引起其他变化2提出了热力学第二定律：在不引起其他任何变化的情况下，热不可能全部转化为功而不引起其他变化RudolfClausius1822-1888苏黎世联邦理工学院教授普法战争中救护队长3提出了“熵”的概念（熵增原理）。JosiahWillardGibbs1839-1904耶鲁大学数学物理教授主要成就1从状态函数U、S和H入手研究热过程2吉布斯自由能G

焓H=U+pV3吉布斯相律JosiahWillardGibbs1839-1904耶鲁大学数学物理教授

吉布斯原理：

通过化学反应的吉布斯自由能变来判断反应能否自发发生HenryLouisLeChâtelier1850-1936巴黎大学教授勒夏特列原理JacobusHenricusvan'tHoff1852-1911柏林大学教授范霍夫等温方程ΔrGm0=-RTlnK0可以由热力学数据计算得到平衡常数化学热力学的定义热力学是专门研究能量相互转换的规律的一门科学。化学热力学是研究化学反应的能量变化、过程的方向和限度的规律。31化学反应能否发生（反应方向）能量转换（热效应）反应限度（化学平衡）反应速率反应机理化学热力学化学动力学反应的可能性反应的现实性321体系与环境体系TheSystem：研究的对象环境TheSurroundings：体系以外与体系密切相关的部分331体系与环境例：341体系的分类敞开体系体系与环境间有能量交换，也有物质交换封闭体系体系与环境间有能量交换，没有物质交换孤立体系体系与环境间没有能量交换，也没有物质交换

本章主要讨论的就是封闭体系351体系的分类36敞开封闭孤立362状态函数状态函数：能表征体系特性的宏观性质称为状态函数。如：物质的量、压力、体积、温度等。在体系状态一定的情况下，V,B,T,U和S的数值量是确定的，可以将他们称为体系的“状态函数”。ThequantitiesV,B,T,U,andSaredeterminedwhenthestateofthebodyisgiven,anditmaybepermittedtocallthemfunctionsofthestateofthebody.-----吉布斯372状态函数的特点(1)体系的状态一确定，各状态函数均有确定值。(2)体系状态发生变化时，各状态函数的改变量，只与始态和终态有关，与变化的途径无关。382状态函数的特点39只与始态和终态有关，与变化的途径无关。2状态函数的特点40理想气体T=280K理想气体T=300K理想气体T=350K△T1=350K-300K=50K2状态函数的特点(1)体系的状态一确定，各状态函数均有确定值。(2)体系状态发生变化时，各状态函数的改变量，只与始态和终态有关，与变化的途径无关。(3)描述体系所处状态的各状态函数之间是有联系的。412状态函数的特点一种理想气体，如果知道了p,V,T,N中的任何三个，就可以根据气体状态方程pV=nRT来确定第四个状态函数。422状态函数的列表Mass

质量Energy

(E)能量Enthalpy

(H)焓Internalenergy

(U)热力学能Gibbsfreeenergy

(G)吉布斯自由能Helmholtzfreeenergy

(F)Entropy

(S)熵Pressure

(P)压强Temperature

(T)温度Volume

(V)体积432状态函数的列表44热力学能U熵S焓H吉布斯自由能G最重要的四个状态函数3热和功功和热是体系的状态发生变化时，体系与环境之间传递或交换能量的两种形式。45热功3热和功热(Q)：体系和环境之间因温度不同而传递或交换的能量的形式。体系吸热，Q为正值；体系放热，Q为负值463热和功473热和功提问：热是不是物质？热是系统的性质吗？483热和功答：热不是物质，是能量传递的形式。“热增加”“热减小”的说法是错误的。493热和功除热之外，其他各种形式被传递的能量都称为功。503热和功第一类功：膨胀功513热和功523热和功第二类功：其他功电功（原电池）533热和功需要注意Q和W的符号：都以体系得失能量为标准。这说明了什么问题？543热和功需要注意Q和W的符号：都以体系得失能量为标准。（以系统为系统而不是人作为研究的主体）553热和功提问：气体对外膨胀做功，相应W的符号是正是负？加入ΔV=V2-V1，那么W=pΔV还是W=-pΔV563热和功提问：气体对外膨胀做功，相应W的符为负。加入ΔV=V2-V1，则W=-pΔV。574热力学能(内能)热力学能(U)——体系内部能量的总和。包括体系内分子的内动能、分子间相互作用能、分子内部能量，但不包括体系的动能和位能。584热力学能(内能)体系热力学能的绝对值无法测知。是状态函数ΔU=U(终态)-U(始态)595热力学第一定律在任何变化过程中，能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形式，能量总值不变。封闭体系：始态(1)→终态(2)

ΔU=U2-U1=Q+W热力学能的变化等于体系从环境吸收的热量加上环境对体系所做的功。605热力学第一定律原始形式：封闭体系在热力学过程中，内能的增加等于积累的热和其本身做得功的差。Inathermodynamicprocessinvolvingaclosedsystem,theincrementintheinternalenergyisequaltothedifferencebetweentheheataccumulatedbythesystemandtheworkdonebyit.----克劳修斯615热力学第一定律62总结1体系和环境2状态函数3热和功4热力学能5热力学第一定律63*

反应热反应热：化学反应时，如果体系不做非体积功，当反应终态的温度恢复到始态的温度时，体系所吸收或放出的热量，称为该反应的反应热。64*

反应热等温定容条件下，内能完全以热的形式传递给环境：ΔU=Qv65*

恒容反应热H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)

Qv=-240.58kJ·mol-166举个例子！举个例子！举个例子！举个例子！举个例子！1卡(cal)=4.1858518焦耳(J)*

恒容反应热H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)

Qv=-240.58kJ·mol-1只考虑反应热是不够的，因为反应的同时往往做功。77第二部分反应焓变781反应热反应热：化学反应时，如果体系不做非体积功，当反应终态的温度恢复到始态的温度时，体系所吸收或放出的热量，称为该反应的反应热。792恒压反应热只考虑反应热是不够的，因为反应的同时往往做功。802恒压反应热有气体参与的反应：反应始态(1)→反应终态(2)W=-(pV2-pV1)

U=Qp+W

U2-U1=Qp

-(pV2-pV1)

Qp

=

(U2+pV2)-(U1+pV1)812恒压反应热有气体参与的反应：

Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)令焓H=U+pV则Qp=H2-H1=ΔH说明：（1）H无明确物理意义（2）H是状态函数（3）单位J、kJ

（4）绝对值无法测知822恒压反应热提问：定义“焓”的意义何在？832恒压反应热回答：这样处理包含热力学的一个重要的思想方法——就是在一定的条件下发生一个热力学过程显现的物理量，转化为一个状态函数来度量。842反应焓变化学反应在封闭体系中、恒压条件下进行，如果体系不做非体积功：化学反应的焓变等于恒压反应热吸热反应：Qp>0,

ΔH>0放热反应：Qp<0,

ΔH<0如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

ΔH＝Qp=-571.66kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)

ΔH＝Qp=-285.83kJ·mol-1和等容反应热对比？852

热化学方程式表示化学反应与热效应关系的方程式表示在298.15K、100kPa下，当反应进度ζ=1mol时(1molH2(g)与1/2molO2(g)反应，生成1molH2O(g)时),放出241.82kJ热量。rHm——摩尔反应焓变86H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)

298.15K100kParHm=-241.82kJ·mol-1

2

热化学方程式注意：

1.注明反应的温度、压力等;2.注明各物质的聚集状态;3.同一反应,反应式系数不同,rHm不同;4.正、逆反应的rHm的绝对值相同,符号相反.

87H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)

298.15K100kParHm=-241.82kJ·mol-1

GermainHenriHess(1802-1850)1836年发现:在任何化学反应中,不论该化学过程是一步完成,或者是经过几个阶段完成,它所产生的热量始终是相同的。总热量守恒定律3Hess定律3Hess定律在恒温恒压或恒温恒容条件下，体系不做非体积功，则反应热只取决于反应的始态和终态，而与变化过程的具体途径无关。89C(s)+O2(g)rHm

CO(g)+1/2O2(g)H1H2CO2(g)rHm=H1+H2H1=rHm-H2=[(-393.51)-(282.98)]kJ·mol-1=-110.53kJ·mol-13Hess定律应用赫斯定律可以计算难以测定或无法用实验测定的反应热。90举个例子！应用赫斯定律可以计算难以测定或无法用实验测定的反应热。91举个例子！924标准摩尔反应焓变93物质标准态气体标准压力(pΘ=100kPa)下纯气体液体固体标准压力(pΘ=100kPa)下纯液体、纯固体溶液中的溶质标准压力(pΘ)下质量摩尔浓度为1mol·kg-1(近似为1mol·L-1)标准(状)态4标准摩尔生成焓94定义：标准态下，由最稳定的纯态单质生成1mol某物质的焓变。(即恒压反应热)表示符号fHm

Θ

/(kJ·mol-1)2.fHmΘ代数值越小,化合物越稳定3.必须注明温度，若为