基礎(chǔ)化學(xué)第二章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)(更新版)

　　

【正文】 其中一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物同時(shí)也是另一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物或中間產(chǎn)物，則稱這兩個(gè)反應(yīng)為 耦合反應(yīng) 。( C O ,g, ) k J m o l 。在書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)，要使 vB＝＋ 1。 ?U、 H、 S、 G都隨 溫度 而改變，但溫度變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)的 Δ rH和 Δ rS 的影響不大。S ??? ? ?11m2 ( O ,g, 29 5K ) 20 4 J m ol K 。 （ 3） 溫度 ：溫度升高，物質(zhì)的混亂度增大，因此物質(zhì)的熵也增大。 因此 ， 系統(tǒng)混亂度的增大是吸熱反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的推動(dòng)力 。 ?所有 放熱反應(yīng) 在 298K、 下都是自發(fā)進(jìn)行。壓力的高低是判斷氣體流動(dòng)方向的判據(jù)。 ?書寫相應(yīng)化學(xué)方程式時(shí)，要使 。 ?我們可利用已知反應(yīng)熱的反應(yīng)，通過蓋斯定律求得所需反應(yīng)的反應(yīng)熱。 反應(yīng)進(jìn)度變?yōu)椋? 7 16 2 2 2C H ( l ) +1 1O ( g) 7 C O ( g) +8 H O ( l )???211 .2 5 0 g 1 .2 4 8 1 0 m o l1 0 0 .2 g m o ln?? ???0 =220 0 m o l 1 . 2 4 8 1 0 m o l 1 . 2 4 8 1 0 m o l1nnv???? ? ?? ? ? ? ??彈式熱量計(jì)中發(fā)生的是等容過程，故： K 時(shí)反應(yīng)的摩爾熱力學(xué)能變?yōu)椋? K 時(shí)反應(yīng)的摩爾焓變?yōu)椋? r , 0( 2 9 8 .1 5 K ) 6 0 .0 9 k JVWUQ ??? ? ? ?rrm12( 2 9 8 .1 5 K )( 2 9 8 .1 5 K )6 0 .0 9 k J4 8 1 5 k J m o l1 .2 4 8 1 0 m o lUU????????? ? ? ??r m r m BB( 2 9 8 . 1 5 K ) ( 2 9 8 . 1 5 K ) ( g )H U R T v? ? ? ? ?1 3 1 1148 15 kJ m ol 8. 31 4 10 kJ m ol K29 8. 15 K ( 11 7 )48 25 kJ m ol? ? ? ??? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?三、熱化學(xué)方程式 ? 熱化學(xué)方程式 :表示化學(xué)反應(yīng)與反應(yīng)的摩爾焓變或摩爾熱力學(xué)能變關(guān)系的化學(xué)方程式。 opop（ 3）溶液中的溶劑 A的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，為標(biāo)準(zhǔn)壓力 下，液態(tài)（或固態(tài)）的純物質(zhì) A 的狀態(tài)。 第二節(jié) 熱 化 學(xué) 一、反應(yīng)進(jìn)度 二、化學(xué)反應(yīng)的摩爾熱力學(xué)能變和摩爾焓變 三、熱化學(xué)方程式 四、 Hess 定律 五、 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓 一、反應(yīng)進(jìn)度 ?化學(xué)反應(yīng)一般可以寫成如下形式： ?上式常寫成下列簡(jiǎn)單形式： ?通?？蓪懗扇缦赂?jiǎn)單的形式： ?式中： vB 是反應(yīng)物或產(chǎn)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)，對(duì)反應(yīng)物取負(fù)值，對(duì)產(chǎn)物取正值。 ?由于焓是 狀態(tài)函數(shù) ， 其改變量 Δ H 只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài) ， 與實(shí)現(xiàn)變化的途徑無關(guān) 。 熱力學(xué)能是 狀態(tài)函數(shù) ，其量值取決于系統(tǒng)的狀態(tài)。 ? 熱力學(xué)規(guī)定 ： 環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功， W＞ 0；系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功， W＜ 0。 （ 3） 等容過程 ：系統(tǒng)的體積不發(fā)生變化的過程稱為等容過程。（系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)過程，由始態(tài)變化到終態(tài)，可以采用多種不同的方式，通常把完成某一過程的具體方式稱為途徑。 ?狀態(tài)函數(shù)的 特點(diǎn) ：其量值只取決系統(tǒng)所處的狀態(tài)；其變化值僅取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化的途徑無關(guān)。 （ 2） 封閉系統(tǒng) ：系統(tǒng)與環(huán)境之間只有能量交換，沒有物質(zhì)交換。這兩個(gè)定律都是人類的大量經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，有著廣泛的、牢固的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 第一節(jié) 熱力學(xué)第一定律 一、熱力學(xué)的一些基本概念 二、熱力學(xué)第一定律 三、焓 一、熱力學(xué)的一些基本概念 ? （一）系統(tǒng)、環(huán)境和相 ? 系統(tǒng) ：人為劃定的熱力學(xué)研究對(duì)象。 ? 相與相之間存在明顯的界面。 ?② 狀態(tài)函數(shù)只取決體系現(xiàn)在的狀態(tài)。 ?過程和途徑的關(guān)系是熱力學(xué)第一定律的直接應(yīng)用。 ? 熱力學(xué)中，物體間能量交換只有 熱 和 功 兩種形式。如電功、機(jī)械功，在化學(xué)反應(yīng)中一般不予考慮。 當(dāng)系統(tǒng)由狀態(tài) A變化到狀態(tài) B時(shí)： △ U=UBUA （二）熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 系統(tǒng)的熱力學(xué)能改變是由于系統(tǒng)與環(huán)境之間進(jìn)行熱和功傳遞的結(jié)果。 ?放熱反應(yīng) ：如形成穩(wěn)定的生成物，總勢(shì)能降低，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，體系溫度升高。 0 v? ? BBBd?defBBdnvBBnv? ???例 21 10mol N2和 20mol H2在合成塔混合后，經(jīng)多次循環(huán)反應(yīng)生成了 4mol NH3。L1)，并表現(xiàn)無限稀釋溶液時(shí)溶質(zhì) B（假想）狀態(tài)。 （ 2） 注明反應(yīng)的溫度和壓力 。書寫相應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)，要使 B 的化學(xué)計(jì)量數(shù) ν B=+1。H ?? ? ? ?1c m 1 2 2 2 1 1( C H O ,s , 2 9 8 .1 5K ) 5 6 4 5 .5 k J m o lH ?? ? ? ?r m c m 6 1 2 6 c m 1 2 2 2 1 1c m 22 ( C H O , s ) ( C H O , s )( H O , l , 2 9 8 . 1 5 K )H H HH? ? ? ? ???1112 ( 2 8 2 0 . 9 k J m o l ) ( 5 6 4 5 . 5 k J m o l )3 . 7 k J m o l???? ? ? ? ? ? ???第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向 一、反應(yīng)熱與化學(xué)反應(yīng)方向 二、熵變與化學(xué)反應(yīng)方向 三、吉布斯函數(shù)變與化學(xué)反應(yīng)方向 水總是自發(fā)地從高處流向低處，直到水位相等為止。 (在一定條件下不需外力作用就能自動(dòng)進(jìn)行的過程。并認(rèn)為在沒有外來能量干預(yù)的條件下，一切化學(xué)反應(yīng)都朝著放出能量最多的方向進(jìn)行。 ?熵屬 廣度性質(zhì) ，與體系物質(zhì)數(shù)量有關(guān)。 熱力學(xué)規(guī)定：在 0 K時(shí)，任何純物質(zhì)的完整晶體（原子或分子只有一種排列形式的晶體）的熵為零。上述事實(shí)表明，反應(yīng)方向除了與反應(yīng)熱和熵變有關(guān)外，還受溫度的影響 。 分為以下四種情況進(jìn)行討論： (1) 低溫時(shí) , ,則 ,反應(yīng)不能 自發(fā)進(jìn)行；高溫時(shí) , ,則 , 反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。G ?? ? ? ?1f m 4( C H ,g, 29 5K ) 50 .72 kJ m ol 。( C O ,g, HHHSSS???????? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ? ?115K ) J m o l K??? ? ? K 時(shí)，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變和標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵 變分別為： r m B f m , BBH v H? ? ?? 1 1 11120 J m o l 635 .09 k J m o l 393 .51 k J m o l178 .2 k J m o l? ? ??? ? ? ? ? ???r m B m , BBS v S?? ?1 1 1 1 1 1119 2 . 9 J m o l K 4 0 . 0 J m o l K 2 1 3 . 7 J m o l K1 6 0 . 8 J m o l K? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ?溫度 T 時(shí)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變?yōu)椋? 在溫度 T、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下， 時(shí)，反應(yīng) 自發(fā)進(jìn)行，故反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度為： 在等溫、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下， CaCO3分解的最低溫度為 1108 K r m r m r m1 3 1 1( ) ( 2 9 8 . 1 5 K ) ( 2 9 8 . 1 5 K )1 7 8 . 2 k J m o l 1 6 0 . 8 1 0 k J m o l KG T H T ST? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?rm ( ) 0GT??13 1 11 7 8 . 2 k J m o l 1 1 0 8 K1 6 0 . 8 1 0 k J m o l KT?? ? ????? ? ?(8 3 5 C )三、非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)的摩爾吉布斯函數(shù)變的計(jì)算 ?在溫度 T 時(shí)： ?對(duì)于化學(xué)反應(yīng) ： ?其中 : J 稱為 反