中国绅学我术大学 University of Science and Technology of China 第2章 化学热力学基础与化学平衡 Chapter 2 The Basis of Chemical Thermodynamics Chemical Equilibrium
第2章 化学热力学基础与化学平衡 Chapter 2 The Basis of Chemical Thermodynamics & Chemical Equilibrium
本章重点 >状态函数与热力学平衡态： >热力学第零定律与温度 >热力学第一定律：U,W,Q,H,热化学 >热力学第二/三定律：S,G >化学平衡：△，Gm,平衡常数，影响因素(T,p等)
本章重点 状态函数与热力学平衡态； 热力学第零定律与温度 热力学第一定律：U，W，Q，H，热化学 热力学第二/三定律：S，G 化学平衡：rGm，平衡常数，影响因素(T, p等)
§2.1化学热力学的体系与状态 一、化学热力学的特点和范围 >化学热力学 ·热力学：研究宏观物体的各种与热和温度有关的现象 及其相互联系与规律的一门学科 ·化学热力学：用热力学基本原理来研究化学及有关物 理现象，化学学科的一个重要分支 >化学反应的基本问题： ·反应能否发生？ ·反应发生时的能量变化如何？ ·反应能进行到什么程度？即什么情况下反应达到平衡？ ·反应速率多大？ ·反应机理如何？
§2.1 化学热力学的体系与状态 一、化学热力学的特点和范围 化学热力学 • 热力学：研究宏观物体的各种与热和温度有关的现象 及其相互联系与规律的一门学科 • 化学热力学：用热力学基本原理来研究化学及有关物 理现象，化学学科的一个重要分支 化学反应的基本问题： • 反应能否发生？ • 反应发生时的能量变化如何？ • 反应能进行到什么程度？即什么情况下反应达到平衡？ • 反应速率多大？ • 反应机理如何？
1.化学热力学的研究范围 >反应的能量变化关系： √热力学第一定律，能量守恒与转化定律在宏观热力学中 的具体表述 >反应的方向性和限度，化学平衡： √热力学第二定律， ·例：C(graphite)→C(diamond) 298K,p=1atm,反应不能进行（△Gme>0) p=1.52×109Pa,反应可能进行（△Gm≤0） ·例：甲烷偶联反应 2CH4→C2H6+H2 AGm(298K)=68.6 kJ mol-1 4CH +22C2H6+2H2O A,Gm(298K)=-320 kJ mol-1
1．化学热力学的研究范围 反应的能量变化关系： 热力学第一定律，能量守恒与转化定律在宏观热力学中 的具体表述 反应的方向性和限度，化学平衡： 热力学第二定律， • 例： C （graphite ） → C （diamond ） 298K ，p = 1 atm，反应不能进行（ G m ө > 0 ） p = 1.52 × 10 9 Pa，反应可能进行（ G m 0 ） • 例：甲烷偶联反应 2CH 4 → C 2 H 6 + H 2 r G m ө(298K) = 68.6 kJ mol 1 4CH 4 + O 2 → 2C 2 H 6 + 2H 2O r G m ө(298K) = 320 kJ mol 1
2.化学热力学的特点 研究对象：由大量质点组成的宏观集合体 ·讨论大量质点集合体的宏观性质及其相互关系 ·不依赖微观结构，而不涉及变化的微观进程和速率 ·以热力学三大定律为基础，只适用于平衡体系 3.局限性 ·对单个微观粒子（原子/分子）的性质无能为力 ·虽然其规律具有高度的可靠性和普适性，且不受对物 质微观结构认识的发展而影响；但是不能给出微观性 质和宏观性质之间的联系 >统计热力学：联系微观性质和宏观性质之间的桥梁
2. 化学热力学的特点 • 研究对象：由大量质点组成的宏观集合体 • 讨论大量质点集合体的宏观性质及其相互关系 • 不依赖微观结构，而不涉及变化的微观进程和速率 • 以热力学三大定律为基础，只适用于平衡体系 3. 局限性 • 对单个微观粒子（原子/分子）的性质无能为力 • 虽然其规律具有高度的可靠性和普适性，且不受对物 质微观结构认识的发展而影响；但是不能给出微观性 质和宏观性质之间的联系 统计热力学：联系微观性质和宏观性质之间的桥梁