无机化学 第五版第二章 热化学

第二章

热化学

§2.1 热力学术语和基本概念 §2.2 热力学第一定律 §2.3 化学反应的热效应

§2.4 Hess定律 §2.5 反应热的求算

§2.1 热力学术语和基本概念2.1.1 系统和环境 2.1.2 状态和状态函数 2.1.3 过程和途径

2.1.4 相2.1.5 化学反应计量式和反应进度

2.1.1 系统和环境

系统：被研究对象。 环境：系统外与其密切相关的部分。 敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。

环境HCl+ NaOH 桌 子

研究对象 系统

封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。

隔离系统：与环境无物质、能量交换。

系统和环境 敞开体系Matter (H2O)

孤立体系 封闭体系

Heat flow

Heat flow

2.1.2 状态和状态函数状态：系统的宏观性质的综合表现。 状态函数：描述系统性质的物理量。(p,V,T)

特点：①状态一定,状态函数一定。② 当系统状态发生变化时，状态函数

的变化值只与始态、终态有关,而与变化途径无关。 ③ 同一体系，状态函数之间相关。

状态函数的分类(1) 容量性质: 即广度性质，如 V, m,U,

H 等，具有加和性。(2) 强度性质：如 T, c,ρ 等，不具有加 和性。

2.1.3 过程和途径过程：在一定的环境下，体系状态发 生变化的经过称为过程，而把完成这个过 程的具体步骤称为途径。 定温过程：始态、终态温度相等，并且过 程中始终保持这个温度。T1=T2 定压过程：始态、终态压力相等，并且过 程中始终保持这个压力。p1=p2 定容过程：始态、终态容积相等，并且过 程中始终保持这个容积。V1=V2

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热力学的标准状态

(1) 气体物质的标准状态，是气体在指定温度T,压力p = p 的状态， p =100 kPa; (2) 纯固体和液体的标准状态，分别是在指定温度T,压 力p = p 时纯固体和纯液体的状态； (3) 溶液中溶质B的标准状态，是在指定温度T,压力p =

p ,质量摩尔浓度b = b 时溶质的状态， b = 1mol· kg-1 。

2.1.4 相系统中物理性质和 化学性质完全相同的且 与其他部分有明确界面 分隔开来的任何均匀部 分，叫做相。

均相系统(或单相系统)非均相系统(或多相系统)

2.1.5 化学反应计量式和反应进 度 用规定的化学符号和化学式来表示化学 反应的式子叫化学反应方程式或者化学 反应计量式。

化学反应计量式：aA bB yY zZ

0 aA bB yY zZ

0 B BB

B —物质B的化学计量数 νA=-a, νB=-b, νY=y, νZ=z 。反应进度：

nB

B

nB (t ) nB (0)

B

单位是mol

N2 g 3H2 g 2 NH3 g

0 1 2

t0时 nB/mol 3.0

10.0

0

t1时 nB/mol 2.0 t2时 nB/mol 1.5

n1 NH 3 (2.0 0)mol 1 1.0mol NH 3 2 2 1.5mol

n1 H 2 (7.0 10.0)mol 1 1.0mol H 2 3

n1 N 2 (2.0 3.0)mol 1 1.0mol N 2 1

7.0 5.5

2.0 3.0