精品PPT课件----化学与环境 第一章 化学基本原理.ppt

化学与环境
化学平衡原理
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水溶液中的离子平衡
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化学热力学基础
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第一章化学基本原理
配位平衡
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沉淀溶解平衡
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化学热力学基础
一、化学反应的热效应
(一)热力学的一些基本概念

系统就是所研究的对象,在化学中就是所研究的物质和空间。系统之外并与系统有密切联系的其他物质和空间称为环境。系统和环境的范围是人为划定的,目的是便于研究。
如果环境与系统之间既有物质交换又有能量交换,则该系统称为敞开系统(opensystem);环境与系统之间只有能量交换而没有物质交换,则该系统称为封闭系(closedsystem);环境与系统之间既无物质交换又无能量交换,则该系统称为孤立系统(isolatedsystem)。
化学热力学基础

系统中物理性质和化学性质完全相同的任何均匀部分,而且同其他部分有一定的界面分隔开来的,叫作一个相。系统按照其相的组成可以分为单相系统和多相系统。单(均)相系统:只有一个相,比如氯化钠水溶液。溶液都是单相系统。单相系统不一定只有一种物质。多(非均)相系统:有两个或更多个相。

热力学状态不是指物质的聚集状态,而是指系统的物理性质和化学性质的总和。当这些性质都有确定的值时,就说系统处于一定的状态,即热力学状态。
化学热力学基础

系统只要有一个性质在随时间而发生变化,就叫做发生着过程。

状态变化所经历的具体步骤称为途径。

内能是系统内部能量的总和,是系统本身的性质,所以仅决定于状态,在一定状态下,有一定的值,换言之,内能是状态函数。
(二)反应热效应的理论计算

照能量守恒定律,这个系统应该遵守如下关系:
化学热力学基础
化学热力学规定,系统从环境吸收热量,q为正值;系统向环境放热,q为负值;环境对系统作功,W为正值;系统对环境作功,W为负值。
化学热力学基础

功的形式有多种,这里讨论只作体积功W′(即系统对环境作功)的情况。若在等容条件下,由于反应或过程中系统体积不变,即ΔV=0,也就是说,系统与环境之间未产生体积功,即W′=0。而此时的反应热效应为等容热效应,即q=qV,则式(1-1)变为
反应中系统内能的变化(ΔU)在数值上等于等容热效应qV。
化学热力学基础

若在等压条件下(例如在大气压力下敞口容器中进行的反应),不少涉及气体的化学反应会发生很大的体积变化(从V1变到V2),因此可认为反应系统与环境之间产生了体积功W′,而此时的反应热效应可认为是等压热效应qp,则式(1-1)变为
H称为系统的焓(enthalpy)。ΔH称为反应或过程中系统焓的变化,简称(反应的)焓变。
化学热力学基础

H与U相似,物质的焓绝对值难以确定,而实际应用中,人们关心的是反应或过程中系统的焓变ΔH,为此人们采用了相对值的办法,即规定了物质的相对焓值。化合物的标准摩尔生成焓是很重要的基础数据,可以计算化学反应的热效应。可从手册中查出。
化学热力学基础

对于某一反应
,反应的标准焓变: