化学热力学与化学动力学基础.ppt
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1、第二篇 化学热力学与化学动力学基础无机化学精品课程第五章第五章 化学热力学基础化学热力学基础2006年11月21日,星期二第十三次课 20062007学年第一学期化学系2006级本科精品课程无机化学教学内容:教学内容:1 1、5 51 1 化学热力学的研究对象化学热力学的研究对象 2 2、5 52 2 基本概念(一)基本概念(一)教学重点:教学重点:1 1、化学热力学第一定律和第二定律、化学热力学第一定律和第二定律 2 2、5 52 2 基本概念(一)基本概念(一)教学难点:教学难点:分压定律。分压定律。内容提要内容提要 化学热力学讨论的是化学反应方向和限度的问题,化学化学热力学讨论的是化学反
2、应方向和限度的问题,化学动力学讨论的是化学反应速度的问题。作为化学专业的学生,动力学讨论的是化学反应速度的问题。作为化学专业的学生,必须学好化学反应热力学和化学反应动力学。必须学好化学反应热力学和化学反应动力学。化学反应热力学和化学反应动力学是物理化学的内容,化学反应热力学和化学反应动力学是物理化学的内容,我们在无机化学课程中只是作初步的学习,目的是为无机化我们在无机化学课程中只是作初步的学习,目的是为无机化学、有机化学的学习提供理论基础,所以学习的是较低层次学、有机化学的学习提供理论基础,所以学习的是较低层次的知识。的知识。具体地说,只讨论理想气体和理想溶液,不讨论实际气具体地说,只讨论理想
3、气体和理想溶液,不讨论实际气体和实际溶液;只讨论化学反应的热力学,不讨论相平衡,体和实际溶液;只讨论化学反应的热力学,不讨论相平衡,所有的计算均不使用高等数学。所有的计算均不使用高等数学。精品课程无机化学 1.1.学习第一节应着重在把握热力学的概况,对热力学第学习第一节应着重在把握热力学的概况,对热力学第三定律,只需初步的概括了解。三定律,只需初步的概括了解。2.2.第二节系统地建立与化学热力学有关的第二节系统地建立与化学热力学有关的1010个基本概念。个基本概念。其中有的基本概念是中学有关概念的扩展。其中有的基本概念是中学有关概念的扩展。3.3.第三节介绍了化学热力学四个最重要的状态函数第三
4、节介绍了化学热力学四个最重要的状态函数热力学能、焓、吉布斯自由能和熵,同时建立了标准摩尔反热力学能、焓、吉布斯自由能和熵,同时建立了标准摩尔反应焓、应焓、标准摩尔反应自由能和标准熵以及标准摩尔反应熵的标准摩尔反应自由能和标准熵以及标准摩尔反应熵的概念,初步讨论了化学反应的方向和限度概念,初步讨论了化学反应的方向和限度。4.4.第四节介绍了化学热力学的主要应用。第四节介绍了化学热力学的主要应用。精品课程无机化学学习要点:学习要点:5.1 5.1 化学化学热力学的研究力学的研究对象象 热力学热力学:研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科。:研究热现象中物态转变和能量转换规律的学科。研究宏观过程的
5、能量变化、过程的方向与限度的规律。研究宏观过程的能量变化、过程的方向与限度的规律。精品课程无机化学1 1、热力学及热力学三大定律、热力学及热力学三大定律化学热力学化学热力学:热力学在化学中的应用。:热力学在化学中的应用。用用热力学的定律、原理和方法热力学的定律、原理和方法研究化学过程的能量变化、研究化学过程的能量变化、过程的方向与限度。过程的方向与限度。涉及化学反应的热效应、化学反应的方向与限度、化学涉及化学反应的热效应、化学反应的方向与限度、化学平衡、溶液与相平衡、电化学热力学、表面与界面化学热力平衡、溶液与相平衡、电化学热力学、表面与界面化学热力学等内容。学等内容。热力学第一定律热力学第一
6、定律 18241824年,卡诺提出了年,卡诺提出了“热力学热力学”一词,并设计了卡诺循一词,并设计了卡诺循环(循环热机模型)。环(循环热机模型)。卡诺循环的中心思想:燃料(在高温热源)燃烧产生的卡诺循环的中心思想:燃料(在高温热源)燃烧产生的热不可能百分之百地转化为推动蒸汽机的机械功,总有一部热不可能百分之百地转化为推动蒸汽机的机械功,总有一部分热得不到利用,向低温热源散发。分热得不到利用,向低温热源散发。精品课程无机化学 18501850年左右科学家们归纳出了热力学第一定律和第二定年左右科学家们归纳出了热力学第一定律和第二定律。律。热力学第一定律热力学第一定律(即(即能量守恒定律能量守恒定律
7、):能量不可能无中):能量不可能无中生有也不可能无影无踪地消失,只能从一种形式转化为另一生有也不可能无影无踪地消失,只能从一种形式转化为另一种形式。种形式。另另一一种种表表述述:热热能能可可以以从从一一个个物物体体传传递递给给另另一一个个物物体体,也也可可以以与与机机械械能能或或其其他他能能量量相相互互转转换换,在在传传递递和和转转换换过过程程中中,能能量的总值不变。量的总值不变。精品课程无机化学 热力学第一定律有时也表述为第一类永动机是不可能制热力学第一定律有时也表述为第一类永动机是不可能制造的。造的。第一类永动机:不消耗任何能量就能永远作功的机器。第一类永动机:不消耗任何能量就能永远作功的
8、机器。艾舍尔描艾舍尔描绘的第一绘的第一类永动机类永动机精品课程无机化学 热力学第二定律热力学第二定律:它讨论宏观过程的它讨论宏观过程的方向方向和和限度限度。热力学第二定律的热力学第二定律的三种表述三种表述:a a、热量总是从高温物体传到低温物体,不能作相反的传热量总是从高温物体传到低温物体,不能作相反的传递而不带其他变化;递而不带其他变化;b b、在不引起其他任何变化的条件下,热不能全部转化为在不引起其他任何变化的条件下,热不能全部转化为功(即无法制造第二类永动机)。功(即无法制造第二类永动机)。c c、在孤立系统内实际发生的过程,总使整个系统的熵的在孤立系统内实际发生的过程,总使整个系统的熵
9、的数值增大,这定律也称为数值增大,这定律也称为熵增加原理熵增加原理。精品课程无机化学2、学习本章的作用、学习本章的作用 通过热力学计算化学反应的热效应;通过热力学计算化学反应的热效应;预言给定条件下一个反应能否发生;预言给定条件下一个反应能否发生;预言反应条件对反应转化率和方向的影响。预言反应条件对反应转化率和方向的影响。精品课程无机化学3 3、化学热力学的、化学热力学的局限性局限性 能预测反应能否发生,但不能预测反应能预测反应能否发生,但不能预测反应进行的速度。进行的速度。反应速率和催化剂不是化学热力学问题,而反应速率和催化剂不是化学热力学问题,而是是化学动力学化学动力学问题。问题。能描述反
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