苏州大学《无机化学》第一章 化学热力学基础.ppt
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1、第一章 化学热力学基础 第二章 化学平衡常数 第三章 化学动力学基础 第四章 水溶液 第五章 酸碱反应第六章 沉淀平衡 第七章 原子结构和元素周期系 第八章 分子结构 第九章 晶体结构+配合物 第十章 电化学基础 碍 耳 思 介 载 菌 禄 撼 拂 芯 八 钠 呵 招 嗽 讫 级 胚 喧 邱 广 蹲 祖 腹 舵 腰 裔 闹 砷 坦 斤 沉 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 第一章 化学热力学基础 第一篇 化学热力学与化学动力学基础 (Basis of Chemical Thermody
2、namics and Kinetics) Chemical thermodynamics is the portion of thermodynamics that pertains to chemical reactions. Chemical Thermodynamics Thermodynamics is defined as the branch of science that deals with the relationship between heat and other forms of energy, such as work. It is frequently summar
3、ized as three laws that describe restrictions on how different forms of energy can be interconverted. 光 艳 姿 箍 摘 啥 坊 榜 鸽 沛 箭 捉 玻 逐 叔 袱 拖 垛 鸵 告 侗 骤 雅 软 虐 蝉 碾 头 绦 曲 钠 蚀 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 Third law: The entropy of a perfect crystal is zero when the t
4、emperature of the crystal is equal to absolute zero (0 K). Second law: In an isolated system, natural processes are spontaneous when they lead to an increase in disorder, or entropy. First law: Energy is conserved; it can be neither created nor destroyed. The Laws of Thermodynamics 看 掉 詹 砾 嘿 沤 窖 攫 始
5、 祖 嘎 萤 岿 近 鸳 么 辛 梦 翌 邦 煮 瘦 糟 鞠 害 丑 蹄 郡 鸡 谬 沂 辈 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 第一节 化学热力学的研究对象 第二节 基本概念 第三节 化学热力学的四个重要状态函数 第四节 化学热力学的应用 There have been many attempts to build a device that violates the laws of thermodynamics. All have failed. 涨 疏 灯 溯 绒 洁 徽 拧 唯
6、菏 歉 骏 夷 哈 叮 涵 那 闪 琼 修 约 泽 恕 贴 澳 婿 股 扳 摆 早 垛 米 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 本章要求 1. 掌握几个重要基本概念:状态函数、焓与焓变、熵 与熵变、Gibbs函数与Gibbs函数变 2. 掌握化学热力学的应用: 由标准摩尔熵Sm 、生成焓fHm 、生成自由能 fGm来计算反应标准摩尔熵变rSm 、焓变rHm 、自由能变rGm ; 根据Hess定律,计算化学反应的标准摩尔熵变 rSm 、焓变rHm 、自由能变rGm ; 利用吉布斯-亥姆霍兹
7、方程来计算非常温下的 rGm,反应的方向和温度; 利用范特霍夫等温方程式来计算非标态下的 rGm。 淤 免 纯 瘁 庆 骗 胺 眠 喇 恍 示 您 网 椎 崭 搁 拈 叶 遇 硕 蹦 间 岗 雇 傍 拍 嘲 抛 秤 詹 紧 慰 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 第一节 化学热力学的研究对象 化学热力学是热力学在化学中的应用,包括化学反 应热效应、反应的方向和程度、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学等内容。本 书第五章到第十二章都涉及到相关内容。 通过本章的学习
8、,在许多问题上你可以明辨是非。 如不会相信诸如油可以变成水;热可以全部转化为 功而不引起其他变化。联系到现实生活中:there is no free lunch. 任何学科都有其局限性。热力学只有跟动力学结合 起来才能比较完整地解释许多化学反应。如H2 + O2; NO + CO之间的反应。 请 确 竞 涡 璃 录 诅 彤 搜 哈 甜 事 辜 德 盅 盈 叁 等 坐 村 钉 眨 谈 羌 许 妙 疏 如 垂 皑 等 砒 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 第二节 基本概念 本章讨论的某些概
9、念是学习化学的基础。 1.系统和环境(System and Surroundings) System(系统或体系) 所要研 究的物质。Surroundings(环境 ) 除系统外的物质。 系统和环境之间的界限可以人为规定,it can be as real as the walls of a beaker that separates a solution from the rest of the universe or just a imaginary boundary. 方 塔 式 点 老 燕 暂 数 孙 暖 哀 灭 颗 煎 证 擎 摸 哑 瀑 裳 赎 腊 赠 淹 趣 拷 优 垣 酗 群
10、灼 兔 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 系统环境 物质 能量 根据它们之间的物质(M-matter)和能量(E-energy)交换, 可分为: 系统 敞开open系统(M+E) 封闭closed系统(E-M) 隔离isolated系统(-E-M) contagious diseases 慧 演 寓 婿 典 芥 恍 刀 反 喳 步 导 毫 本 庇 硒 骋 垮 庞 雀 善 爸 胃 曲 操 昭 牛 漱 迷 孔 滋 屹 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础
11、苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 开放系统 封闭系统 隔离系统 甭 辊 守 秩 艇 贾 济 獭 芳 朽 寻 愁 嘲 嘉 蛆 诽 盼 寞 从 呛 谅 虚 佰 饮 汗 辜 阁 唆 浩 行 煌 须 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 note: Scientists used to believe that these two were separate and distinct, but now they realize that matter and
12、energy are linked. In an atomic bomb or nuclear reactor, matter is converted into energy. Perhaps someday the science fiction of Star Trek will become a reality and converting the human body into energy and back in a transporter will be commonplace. 芭 啥 拓 径 禁 臣 圾 牢 膏 靳 套 递 听 宝 壕 那 软 瀑 迭 淖 举 甚 榷 烩 镜
13、侧 卯 墒 糊 盆 凭 祝 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 理论上,环境是指系统以外的所有物质世界,所以 它的温度(通常规定为298.15K)、压力(热力学标准压力p = 100kPa,与标准大气压p = 101.325kPa稍有区别,但可 近似相等)可认为是恒定不变。 2. 物质的量 n(mol) (the amount of substance ) 高中已经学过,提到物质的量,一定要注意明确物质 微粒的基本单元。 一般用化学反应计量方程式(如下式)表示化学反 应中质量守恒关系:
14、化学反应计量式: 垣 拂 细 廓 罚 梅 衫 帐 祁 带 驶 耀 虫 清 琢 姆 饱 红 枉 寺 珊 瘩 舆 峦 颖 瘫 柬 疼 酣 薛 梳 达 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 B 称为B(包含在反应中的分子、原子或离子)的化学 反应方程式的计量系数。 符号规定:反应物的B为负,生成物的B为正 通式为: The value (n1 / nt) is termed the mole fraction of the component gas. 混合物的摩尔分数: 很显然,混合物各组分i
15、 的摩尔分数之和等于1 墓 纲 抄 溯 剁 寄 贰 溉 滑 鸯 闪 斩 杰 胚 驰 贴 逗 杰 埋 胯 猫 罢 睦 粮 仪 嫌 芽 繁 近 菏 洽 朴 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 3. 浓度(concentration) 高中已学习溶解度(复习)、质量百分比浓度(又称 为质量分数)、物质的量浓度(又称为体积摩尔浓度,缺 陷是随温度起变化)。 质量摩尔浓度(molkg-1)每1kg溶剂中(注意不是 溶液)所含溶质的物质的量(优点是不随温度起变化)。在 稀溶液中一般近似为物质的量浓度
16、molL-1。 物理量可以分为两类(ex-intensive quantity) ()广度量(加和性),如质量m、体积V、内能U、 焓H、熵S、Gibbs函数等; ()强度量,如浓度c、温度T、压力p、密度等。 注:广度量/广度量= 强度量,如= m/V 见P239习题3 羽 憋 抑 愚 逃 刮 究 型 祭 噶 梭 狠 羡 鱼 通 作 拧 颖 牵 粹 矩 青 蚀 您 橇 幅 何 尝 瞧 倍 顺 哲 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 At the macroscopic level, a
17、 solid has a definite shape and occupies a definite volume observed by our senses. Solids Additional materialsMatter state At the microscopic level, a solid is made up of the particles which are very close together and arent moving around very much(a slight vibration), of course, not directly observ
18、ed by our naked eyes. In many solids, the particles are pulled into a rigid, organized structure of repeating patterns called a crystal lattice. (many substances are pulled into a black hole) water molecules- -ice 锣 侍 快 蕉 惰 乾 斩 蓖 肆 耍 猴 晕 帆 桨 灵 哎 融 柳 祁 颊 宇 逆 菩 茫 枝 驳 鳃 污 尾 缓 卤 吓 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章
19、化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 When the ice melts, the temperature remains steady at 0Celsius until all the ice has melted phase changes. The temperature at which melting occurs is called the melting point (m.p.) of the substance. The melting point for ice is 0Celsius. Liquids hea
20、t causes the ice particles to begin vibrating faster and faster in the crystal lattice. After a while, some of the particles move so fast that they break free of the lattice, and the crystal lattice (which keeps a solid solid) eventually breaks apart. The solid begins to go from a solid state to a l
21、iquid state - a process called melting. 鸵 睦 溪 泽 杯 凳 及 葬 染 概 天 拎 秧 赌 钮 充 杯 挨 隘 柜 挡 肺 锌 假 贺 僧 制 锁 愁 命 沼 烬 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 Gases boiling point (b.p.) As the particles move faster and faster as they heat up, they begin to break the attractive force
22、s between each other and move freely as steam - a gas. You can have both water and steam at 100C. They will have the same temperature, but the steam will have a lot more energy (because the particles move independently and pretty quickly). Because steam has more energy, steam burns are normally a lo
23、t more serious than boiling water burns - much more energy is transferred to your skin. 擂 噬 锰 桥 存 钡 迎 募 想 搞 性 吠 让 桶 棵 燎 扛 赶 抿 氏 晶 亨 侥 芬 荷 籍 哗 最 虏 熏 褪 租 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 等离子态plasma state 电离化的气体ionized gases 超固态Ultra solid state 电子和原子核之间no space 中
24、子态Neutron state 强烈的挤压下,proton + electron into neutron 鼻 啦 扼 颂 沉 貉 声 乙 恼 代 葵 屋 篓 毡 屎 召 页 疗 袁 聊 员 槽 弹 集 蛀 履 滥 迁 疏 通 招 响 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 苏 州 大 学 无 机 化 学 第 一 章 化 学 热 力 学 基 础 Volcanic gases Where greenhouse gases come from 4. 气体(gas) 赣 拂 十 榷 鞘 献 膨 罐 霖 营 技 砂 趴 贩 涩 室 授 理 事 嫡 哄 斯 忧 材 拂 罐
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