第一章化学热力学基础课件高二上学期化学人教版选择性必修1

第一章

化学热力学基础目录CONTENT01气体、溶液的计量理想气体状态方程、道尔顿分压定律溶液浓度的表示方式03化学反应能量关系热力学第一定律、热效应02化学反应进度化学计量数、反应进度04化学反应方向吉布斯自由能气体、溶液的计量01PEPORTONWORK气体、溶液的计量理想气体状态方程（一）溶液浓度的表示方式（三）道尔顿分压定律（二）标准溶液的配制（四）（一）

理想气体模型的两个假设：（1）理想气体分子间无相互作用；（2）理想气体分子本身不占有体积，可视为质点。

实际气体处于高温（高于273.15K）、低压（小于101.325kPa）状态下，可近似为理想气体。

pV＝nRT

p--气体压力(Pa或kPa)；V--气体体积(m3或L)；T--温度(K)；n

--

物质的量(mol)；R--

摩尔气体常数，其数值计算：已知在标准状态(p＝101.325kPa，T

＝273.15K)下，n＝1.0mol时,V＝22.414×10-3m3＝22.4141(L)

nTpVR==8.314(Pa

m3

mol-1

K-1)=8.314(kPa

L

mol-1

K-1)=8.314(J

mol-1

K–1)

101325Pa×22.414×10-3m31.0mol×273.15K＝（一）理想气体状态方程式（一）理想气体状态方程式的应用（1）计算p、V、T、n四个物理量之一。

pV＝nRT

用于温度不太低，压力不太高的真实气体。（2）气体的相对分子质量(M)及气体的密度(ρ)的计算mMn=

pV＝nRT亦可计算气体的密度ρ：pV=mMRTpM＝ρRT（二）

道尔顿分压定律

VVVp（总压力）V:N2(3):H2(1)

:O2(2)混合气体的总压力等于各组分气体分压之和。分压：各组分气体单独占有整个体积时的压强。p1p2p3++＝实验室中排水集气法收集的气体总是含有饱和水蒸气：

p(总压)=p(气体)+p(水蒸气)。氢气+水蒸气盐酸锌p(总压)pp（二）

道尔顿分压定律的应用

【例1-1】将一定量的固体氯酸钾和二氧化锰混合物加热分解后，称得其质量减少了0.480g，同时测得用排水取气法收集起来的氧气的体积为0.377L，压力为9.96×104Pa，此时温度是294K，试计算氧气的相对分子质量。【解】用排水取气法得到的是氧气和水蒸气的混合气体，水蒸气的分压与该温度下水的饱和蒸气压相等，查表得，294K时水的饱和蒸气压为2.49×103Pa。根据分压定律P总=P(O2)+P(H2O)（三）

溶液的表示方式

溶液：两种或两种以上的物质均匀混合而且彼此呈现分子（或离子）状态分布者。溶液的状态：气、液、固三种聚集状态。溶液的组成：溶质和溶剂。溶质：被溶解，含量较少的物质。溶剂：溶解溶质，含量较多的物质。（三）

溶液浓度的表示法2.物质的量浓度

单位体积的溶液中所含溶质B的物质的量。用符号cB表示，常用单位mol·L

1

。1.质量分数

溶液中溶质B的质量mB与溶液的总质量m之比称为溶质B的质量分数。4.摩尔分数（物质的量分数）

是指溶液中组分B的物质的量nB与溶液中总的物质的量n之比。

3.

质量摩尔浓度

单位质量的溶剂中所含溶质B的物质的量。用符号bB表示，单位是mol·kg

1。

对于溶剂是水的稀溶液bB与cB的数值相差很小。5.

质量浓度

每升溶液中所含溶质B的质量（g），用符号ρ(B)表示，单位为g·L-1。

（四）

标准溶液的配制溶液在稀释前后：溶质的量没有改变，只有溶剂的量改变了。cB1：稀释前溶液的浓度，V1：稀释前溶液的体积cB2：稀释后溶液的浓度，V2：稀释后溶液的体积cB1∙V1＝cB2·V2【例1-2】：现有1000mg/L的钙标准储备液，需用其配制浓度为2mg/L、4mg/L、8mg/L的钙标准溶液于10mL比色管中，并用硝酸溶液（5+95）定容至刻度，请问如何配制？【解】C1V1=C2V2

1000mg/L×V1=2mg/L×10mL

V1=0.02mL

同理：V2=0.04mLV3=0.08mL配制2mg/L的钙标准溶液时取1000mg/L的钙标准储备液0.02mL于10mL比色管中，并用硝酸溶液（5+95）定容至刻度。4mg/L和8mg/L的钙标准溶液以下同理。化学反应进度02PEPORTONWORK化学反应进度化学计量数（一）反应进度（二）（一）

化学计量系数

数值：等于各物质对应系数;符号：反应物负

生成物正。化学反应：

A=-a,

B=-b,

D=d,

E=eHCl+NaOH=NaCl+H2O

HCl=-1,

NaOH=-1,

NaCl=1,

H2O=12HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2

HCl=-2,

CaCO3

=-1,

CaCl2

=1,

H2O=1,

CO2

=1（二）

反应进度ξ衡量反应进行程度的物理量。单位:mol表示各物质按方程式所示系数进行完全反应，可描述为1mol反应。

=0mol：

=1mol：表示反应未进行。

化学反应能量关系03PEPORTONWORK化学反应能量关系热力学第一定律（一）熵S（三）焓H（二）（一）

热力学第一定律1、体系与环境概念体系：研究对象，又称为系统环境：体系以外的其他物质和空间

硝酸银与氯化钠的反应环境烧杯系统一、体系和环境2、体系分类敞开体系：物质交换√，能量交换√封闭（密闭）体系：物质交换×，能量交换√孤立（隔离）体系：物质交换×，能量交换×敞开体系封闭体系孤立体系1、状态：由一系列物理量所确定的体系的存在形式2、状态函数：决定状态的各种物理量，如U、H、S、G二、状态和状态函数注意点：状态一定(改变)，状态函数一定(改变)状态函数的变量与状态变化的过程无关，只与体系变化的始态和终态有关。状态1状态2123三、热力学能(U)1、热力学能：体系内物质所具有的各种能量的总和，又叫内能，以U表示。状态1

U1状态2

U2吸热Q做功W自然界一切物质都具有能量，能量有不同形式，各形式间可以相互转化，但能量的总量不变即能量守恒定律，也叫热力学第一定律。热力学第一定律注意点：内能的绝对值无法测定，但ΔU可测定。内能是体系的状态函数，其变化值只取决于体系的始态和终态，与变化途径无关。热力学第一定律数学表达式：△U=U2-U1=Q+W热力学第一定律文字表述：体系热力学能变等于体系从环境中吸收的能量加上环境对体系做的功。（二）

焓H一、焓H及化学反应的焓变1.焓H：化学反应过程经常伴随着吸热和放热现象，为研究化学反应热效应，提出焓H的定义，焓是状态函数，单位是J。标准状态Reaction，反应反应温度TΔξ=1mol对某一反应，△=1mol时产生的焓变，称为摩尔反应焓变，用符号ΔrHm表示，单位是J·mol-1或kJ·mol-1。则有：ΔH１

ө

＝ΔH２

ө

＋ΔH３ө2.盖斯定律计算反应热

根据盖斯定律如果：反应(1)＝反应(2)＋反应(3)如果：反应(1)＝反应(2)－反应(3)盖斯定律：化学反应不论是一步完成，还是分步完成其热效应相同，本质为热力学第一定律。则有：ΔH１

ө

＝ΔH２

ө

－ΔH３ө根据盖斯定律，可利用两个反应的ΔrHmө

来求第三个反应的ΔrHm

ө(1)(2)(3)

3.标准摩尔生成焓说明：稳定单质的标准生成焓为0，标准生成焓可查附表可由标准生成焓求算反应标准焓变标准状态Formation，生成Δξ=1mol标准摩尔生成焓：在标准态和指定温度下，由元素稳定单质生成1mol某物质时的热效应。

标准摩尔焓变：=[f∆fHmθ(F)+g∆fHmθ(G)]-[d∆fHmθ(D)+e∆fHmθ(E)]（三）

熵S有关规律：

同一物质：S气>S液>S固同一聚集态：S复杂>S简单结构相似：分子量大的熵大分子量相同：构型复杂的熵大1.熵S：描述体系混乱度的状态函数

混乱度越大，熵值越大，

S与途径无关2.标准摩尔熵：标准态下1mol物质的熵值，单位:J·mol-1·k-1说明：0K时纯物质完整晶体的熵等于0，这是热力学第三定律。

附录中可以查到在298K时的标准摩尔熵变。3.化学反应的标准摩尔熵变化学反应：化学反应：化学反应：=[f∆fSmθ(F)+g∆fSmθ(G)]-[d∆fSmθ(D)+e∆fSmθ(E)]化学反应方向04PEPORTONWORK化学反应方向吉布斯自由能（一）结论：在等温等压反应中，若系统只做体积功，不做其他功，若

H-TS≤0，那么该过程可自发进行。定义：G，吉布斯自由能，状态函数吉布斯自由能变G来判断反应过程的自发性和反应方向，是化学反应自发方向的唯一判据。（一）有关规律