第二章 化学热力学基础

第二章 化学热力学基础

一、热力学第一定律

1．热力学的基本概念和常用术语

(1)体系：热力学中称研究的对象为体系。

(2)环境：体系以外的其他部分。

按照体系与环境之间的物质和能量的交换关系，可分为三类：

敞开体系 体系与环境之间既有能量交换又有物质交换。

封闭体系 体系与环境之间有能量交换但没有物质交换。

孤立体系(又称隔离体系) 体系与环境之间即无物质交换，又无能量交换。

(3)状态：由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的体系存在的形式称为体系的状态。

(4)状态函数：借以确定体系状态的物理量称为体系的状态函数。

(5)过程：体系的状态发生变化，从始态变到终态，我们说体系经历了一个热力学过程，简称过程。

(6)途径：实现过程的每一种具体方式。

(7)体积功：体系由于体积的变化而做功称为体积功，即W=p·△V。

(8)热力学能：指体系内一切能量的总和，通常用U表示。

2．热力学第一定律

(1)热力学第一定律的内容热力学第一定律的实质就是能量守恒。更确切地说，热力学第一定律是能量守恒与转化定律在涉及热现象的宏观过程中的具体描述，其关系式为

△U=Q - W

式中，Q表示体系从环境中吸收热量；W表示体系对环境做的功。

(2)功和热热和功是能量传递的两种形式，它们不是状态函数。

Q>0，系统吸热；Q<0，系统放热。W>0，环境对系统做功；W<0，系统对环境做功。对定压过程中气体膨胀或被压缩所做的体积功来说W= -pex(V2 - V1)；系统被压缩，W>0；系统膨胀，W<0。

二、热化学

1．化学反应的热效应

化学反应的热效应可以定义为：在无非体积功的体系和反应中，当生成物与反应物的温度相同时，化学反应过程中吸收或放出的热量，化学反应热效应一般称为反应热。

第四章 化学热力学

一、选择题

1.环境对体系做功10kJ，体系从环境吸收热量20kJ，则体系的内能的变化是（ ）

（A）30 kJ （B）10 kJ （C）-30 kJ （D）-10 kJ

2.下列物理量均属于状态函数的是（ ）

（A）T、P、U （B）H、G、W

（C）U、S、Q （D）G、S、W

3.下列物质中，fmH不等于零的是（ ）

（A）Fe(s) （B）C（石墨）

（C）Ne(g) （D）Cl2(l)

4.已知C(石墨)+O2(g)═CO2(g)

rmH=－393.7kJ·mol－1

C(金刚石) +O2(g)═CO2(g)

rmH=－395.6kJ·mol－1，

则fmH（C，金刚石）为（ ）

（A）－789.5kJ·mol－1 （B）1.9kJ·mol－1

（C）－1.9kJ·mol－1 （D）789.5kJ·mol－1

5.已知在298K时反应2N2(g)+O2(g)═2N2O(g)的rmU 为166.5 kJ·mol－1，则该反应的rmH为（ ）

（A）164 kJ·mol－1 （B）328 kJ·mol－1

（C）146 kJ·mol－1 （D）82 kJ·mol－1

6.已知MnO2(s)═MnO(s)+12O2(g)

rmH=134.8 kJ·mol－1

MnO2(s)+Mn(s)═2MnO(s)

rmH=－250.1 kJ·mol－1

则MnO2的标准生成热rmH/ kJ·mol－1为（ ）

（A）519.7 （B）－317.5

课 题第二章 化学热力学基础课次第一讲（2学时）

教学目的（1）理解状态函数的概念及其特点(2)理解过程和途径的区别（3）理解热和功的概念及其符号规定.重点难点状态函数的基本特点热和功的符号规定及计算教学过程2-1 热力学的一些基本概念

教学方法讲授课的类型基础课内蒙古农业大学理学院普通化学教案

第二章 化学热力学基础（8学时）

§2．1 热力学的一些基本概念

一．系统和环境

系统是被人为地划定的作为研究对象的物质(又叫体系或物系)。

除系统外的物质世界就是环境。

体系分类：

孤立系统：与环境既无物质交换又无能量交换。

开放系统：与环境既有物质交换又有能量交换。

封闭系统： 与环境无物质交换而有能量交换。

二．状态和状态函数

在热力学中，为了描述一个系统，必须确定它的一系列性质，即物

理性质和化学性质，如温度、压力、体积、密度、组成等。当系统的所

有物理性质和化学性质都有确定的值，则称这个系统处于一定的状态。

所以系统的状态是由一系列表征系统性质的物理量所确定下来的系统的

存在形式，是其物理性质和化学性质的综合表现。系统的状态是由许多

宏观的物理量来描述和确定的。例如，气体的温度、压力、体积以及物

质的量等宏观物理量确定了，则该气体系统的状态也就确定了。只要其

中一个物理量改变，则体系的状态就会发生变化，变化前的状态叫始

态，变化后的状态叫终态。

系统的每一状态都具有许多物理和化学性质，状态一定，系统的性质也

就一定，状态改变，系统的性质也随之变化。在热力学中把用来说明、确定系统所处状态的系统性质叫做状态函数。例如p、V、T及后面要

介绍的非常重要的热力学能U、焓H、熵S和吉布斯自由能G等均是状态

函数。状态函数的特点：一是当系统的状态确定后，系统的宏观性质即

状态函数就有确定的数值，亦即系统的宏观性质是状态的单值函数；二

是状态函数的变化值只决定于系统的始态和终态，而与状态发生变化时

所经历的具体途径无关。无论经历多么复杂的变化，只要系统恢复原

选修四 第一章 化学反应与能量复习学案

【本章重难点】

1、能正确书写热化学方程式。

2、燃烧热的计算

3、能用盖斯定律和热化学方程式进行有关反应热的简单计算。

【知识点总复习】

一、化学键与化学反应中能量变化的关系

1、化学反应中能量变化的原因

物质中的原子之间是通过 相结合的，断开反应物中的化学键要

能量；形成生成物中的化学键要 能量。

2、决定化学反应中能量变化的因素

（1）E（吸收） E（释放）——放热反应

E（吸收） E（释放）——吸热反应

（2）∑E（反应物） ∑E（生成物）————放热反应

∑E（反应物） ∑E（生成物）————吸热反应

二、化学能与热能的相互转化

1、两条基本的自然定律

⑴质量守恒定律：自然界中物质发生变化时， 不变。

⑵能量守恒定律：化学能是能量的一种形式，可以转化为 能量，

如转化为 等。

2、化学能转化为热能——放热反应

常见的放热反应有

3、热能转化为化学能——吸热反应

常见的吸热反应有

【思维拓展】

1、“放热反应都不需要加热，吸热反应都需要加热”这种说法对吗？

不对吸放热与反应条件无关。

2、凡是有能量变化的过程一定发生了化学变化吗？

3、是否存在反应物的总能量等于生成物的总能量的化学反应？为什么？

4、吸热反应（放热反应）与反应物、生成物具有的总能量、化学键强弱有何关系？

2 三、焓变、反应热

1、焓：焓是与 有关的物理量。符号为 。

2、焓变：焓变是 与 的焓值差。符号为