大学化学第一章ppt课件.ppt
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1、CO 能否想办法使能否想办法使其减少到几乎没有其减少到几乎没有或使或使CO完全参与反完全参与反应转化为生成物应转化为生成物?Fe2O3 + 3CO = Fe + 3CO2高温高温石墨石墨金刚石金刚石需要在什么条件下实现,能量变化如何需要在什么条件下实现,能量变化如何?研究化学反应必须研究研究化学反应必须研究的的问题问题1.1.该反应能否进行该反应能否进行? ?2.2.化学反应中能量是如何转化的化学反应中能量是如何转化的? ?3.3.在一定条件下,有多少反应物能在一定条件下,有多少反应物能最大限度地转化为生成物?最大限度地转化为生成物?许多反应我们可以看得到,许多反应我们可以看得到,如:如:有的
2、反应难以看得到:有的反应难以看得到:Pb2+ + EDTA = = Pb-EDTA有的反应式可以写出来,却不知到能否有的反应式可以写出来,却不知到能否Al2O3 + 3CO = = 2Al + 3CO2 这就需要了解化学反应的基本规律。这就需要了解化学反应的基本规律。 研究化学变化和相变化过研究化学变化和相变化过发生?发生?其中最重要的是化学热力学。其中最重要的是化学热力学。程中能量转换规律的科学。程中能量转换规律的科学。 热力学来自于大量实践的归纳总结,热力学来自于大量实践的归纳总结, 化学热力学有三个定律,我们重点讨化学热力学有三个定律,我们重点讨 为此,我们先建立几个基本概念,为此,我们
3、先建立几个基本概念,系统、系统、质量守恒、质量守恒、环境、环境、相;相;能量守恒能量守恒因此任何自然过程皆不违背热力学规律。因此任何自然过程皆不违背热力学规律。论第一、第二定律。论第一、第二定律。包括:包括:作为研究对象的那一部分物质;作为研究对象的那一部分物质;系统之外,与系统密系统之外,与系统密1. 1. 系统:系统:2. 2. 环境:环境:切联系的其它物质。切联系的其它物质。研究对象:空气系统研究对象:H2系统环境环境 系统和环境的划分是人为的,不是固系统和环境的划分是人为的,不是固定不变的,因讨论问题的重点而异。它的定不变的,因讨论问题的重点而异。它的意义在于不但可以集中注意力研究最关
4、心意义在于不但可以集中注意力研究最关心的事物,而且又能重视外界环境的影响。的事物,而且又能重视外界环境的影响。 思考思考 取一个装有盐酸溶取一个装有盐酸溶 液的烧杯,投入锌粒进液的烧杯,投入锌粒进 行锌与盐酸反应,哪一行锌与盐酸反应,哪一 部分是系统?哪一部分部分是系统?哪一部分 是环境?是环境?n若放有锌粒的盐酸溶液是系若放有锌粒的盐酸溶液是系统,溶液上的空气和烧杯及统,溶液上的空气和烧杯及外部空间,就是环境;外部空间,就是环境;n 也可以取烧杯以内的物也可以取烧杯以内的物质和空间作为系统,那么,质和空间作为系统,那么,烧杯以外的部分就是环境。烧杯以外的部分就是环境。(1 1)敞开系统)敞开
5、系统(open system) 系统与环境之间既有物质的系统与环境之间既有物质的 交换又有能量交换又有能量( (以热或功的形式以热或功的形式) ) 传递的系统。传递的系统。有三种热力学系统:有三种热力学系统:(2 2)封闭系统)封闭系统(closed system)系统与环境之间没有物质交换系统与环境之间没有物质交换, , 只有能量传递的系统。只有能量传递的系统。(3)孤立系统孤立系统(isolated system) 系统与环境之间既没有物质交换系统与环境之间既没有物质交换, , 也没有能量传递的系统。也没有能量传递的系统。系统中任何物理和化学性质完全相系统中任何物理和化学性质完全相相与相之
6、间有明确的界面。相与相之间有明确的界面。3. 3.相:相:例如:例如:H2OCCl4同的部分。同的部分。水水冰冰汽汽油油- -水界面水界面亦如此。亦如此。粉末颗粒间粉末颗粒间亦有界面。亦有界面。 一个相不一定是一种物质一个相不一定是一种物质 单相系统或均匀系统;单相系统或均匀系统; 相与态的区别相与态的区别 多相系统或不均匀系统;多相系统或不均匀系统; 同种物质可因聚集状态不同形成多相系统。同种物质可因聚集状态不同形成多相系统。 “在化学反应中,质量既不能创在化学反应中,质量既不能创 通常用通常用化学反应计量方程化学反应计量方程表示这种系统。表示这种系统。 B称称化学计量数化学计量数。0= B
7、 BB式转变为另一种形式。式转变为另一种形式。”造,也不能毁灭。造,也不能毁灭。 只能由一种形只能由一种形通式:通式:以合成氨反应为例:以合成氨反应为例:N2 +3H22NH3可写为:可写为: 0 = = -N2 -3H2 +2NH3即:即: N2 +3H2 = 2NH3对于一般的反应:对于一般的反应: aA+bB = gG+dD 其化学反应计量方程为其化学反应计量方程为: 0= = B BB 其中其中 B的符号:的符号: a、b为负为负;g、d为正为正 “在任何过程中,能量既不能创造,在任何过程中,能量既不能创造,U=Q+W此即此即热力学第一定律热力学第一定律,通常表示为:,通常表示为:也不
8、能消灭,也不能消灭, 只能从一种形式转化只能从一种形式转化为另一种形式。为另一种形式。”1.1.状态与状态函数状态与状态函数系统的系统的状态状态是指描述该系统的是指描述该系统的性质性质的综合。的综合。(1) (1) 对一系统,各种性质都有确定数对一系统,各种性质都有确定数表示系统性质的物理量表示系统性质的物理量X 称状态函数。称状态函数。性质也必都有确定的值。性质也必都有确定的值。当系统状态已确定时,该系统的各种当系统状态已确定时,该系统的各种值,该系统的状态便被确定;反之,值,该系统的状态便被确定;反之,(2) (2) 在系统状态变化时,状态函数的在系统状态变化时,状态函数的途途 径径 1途
9、途 径径 2 X =X2- -X1即:即:过程无关。过程无关。改变量只与系统的始、末态有关而与改变量只与系统的始、末态有关而与系统的性质系统的性质广度性质广度性质(extensive properties) :强度性质强度性质(intensive properties) : 如体积、质量、物质的量等,其数值与系统数量成正比,这种性质具有加和性。 如温度、压力、密度等,其数值与系统的数量无关,只取决于系统自身的特性,这种性质不具有加和性。水的体积水的体积 V=VV=V1 1+V+V2 2+V+V3 3+ +水的密度水的密度 =1 1+2 2+3 3+ +=1 1=2 2=3 3= =广度性质广度
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