3.1热力学第一定律（课件）-《无机化学》同步教学（北京出版社）

第三章 化学热力学基础 Atomic Structure Chapter 1 化学热力学要解决化学反应中的三个问题： 某混合物能否在一定的条件下发生化学反应？ （化学反应的方向） 如果发生化学反应，伴随该反应有多少能量变化？ （化学反应中能量是如何转化） 如果化学反应能够进行，在一定条件下达到的平衡状态如何？转化率有多大？ （反应进行的程度） 化学热力学的研究对象 热力学:研究物理变化和化学变化中能量转化 和传递的一门科学。 化学热力学:研究化学变化过程中能量相互转 化所遵循规律的科学。 热力学基础主要内容有： 热力学第一定律和热力学第二定律 热力学的特点：抽象、推理性强 学习目的 通过学习化学热力学的基本概念、内能、焓、熵、自由能等状态函数的概念及其相互间的关系，热力学第一定律、第二定律的含义，体系中 Q、W、△U、△H、△S、△G 的计算及其作为判据的适用条件的有关知识，为后续课程如物理化学、药物化学、药物分析等的学习奠定基础。 1.掌握热力学第一定律、第二定律的文字表述及公式表达，掌握 △U＝QV、△H＝QP 的成立条件。 2.掌握热力学中重要的状态函数的概念、特点，会运用热力学数据计算在标准状态下体系的焓变、熵变、自由能变，能熟练判断化学反应自发进行的方向。 3.熟悉热力学基本概念和常用术语。 4.熟悉热力学的标准态，热化学方程式，盖斯定律。 5.了解可逆过程的定义及特点。 知识要求 熟练掌握热力学重要状态函数的特点，掌握运用热力学第一定律、热力学第二定律进行相关计算；学会判断体系反应自发进行的方向和限度。 能力要求 一、 热力学第一定律 1.基本概念和常用数语 2.热力学第一定律 二、 化学反应的热效应 1.反应热与焓 2.热化学反应方程式 3.盖斯定律 4.生成焓与燃烧焓 三、 热力学第二定律 1.自发过程 2.熵与熵变 3.吉布斯自由能与自发过程 内容提要 第一节 热力学第一定律 热力学就是研究物理和化学变化中各种形式能量相互转化规律的一门科学。 它不涉及到物质的微观结构，热力学的研究方法是宏观的方法，是以实验事实为基础，总结研究系统状态变化过程中的功能转化和热力学过程的方向性问题。 用热力学的基本理论、原理、规律以及研究方法来研究化学过程及其伴随的能量变化就形成了化学热力学。 （一） 体系和环境 体系：人为地将被划分出来作为我们研究对象的这一部分物质或空间称为体系。 环境：体系以外的其他部分，与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分则称为环境 例如：研究AgNO3和NaCl在水溶液中的反应，含有这两种物质的水溶液就是体系，而溶液之外的一切东西（如烧杯、玻璃棒、溶液上方的空气等）都是环境。 一、基本概念和常用数语 根据体系与环境之间物质和能量的交换情况，热力学体系可分为以下三类： 体系与环境的划分，是为了研究方便而人为确定的。在上述三种体系中，本章主要学习的是封闭体系。在没有特别说明时，在讨论化学变化时，习惯把化学反应作为封闭体系研究。 敞开体系：体系与环境之间既有物质交换，又有能量交换。 封闭体系：体系与环境之间没有物质交换，只有能量交换 孤立体系：体系与环境之间既没有物质交换，也没有能量交换。 体系 环 境 能量交换 物质交换 敞开体系 有 有 封闭体系 有 无 孤立体系 无 无 体系的性质 用来描述体系状态的宏观物理量称为体系的性质。 如温度、体积、压强以及本章将要学习的内能、焓、熵、自由能等。 根据体系的性质与体系物质的量之间的关系，可分为广度性质和强度性质两类。 广度性质： 也叫容量性质，广度性质的数值与体系的物质的量成正比，即具有加和性。（V、m） 强度性质： 其数值取决于体系自身的性质，与体系中物质的量无关，不具有加和性。（T、P） P1,V1 P2 , V2 V总= V1 + V2 P总 ≠ P1 + P2 状态一定值一定， 殊途同归变化等， 周而复始变化零。 1.状态：由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系的一种存在形式。 2.状态函数：用来描述体系热力学状态的宏观性质的一系列物理量称作状