1、第一章 化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系 化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物分子中舊化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物分子中舊鍵的削弱、斷裂和產(chǎn)物分子新鍵鍵的削弱、斷裂和產(chǎn)物分子新鍵形成的過程。前者需要吸收能量形成的過程。前者需要吸收能量, , 后者則會釋放能量。后者則會釋放能量。 因此，化學(xué)反應(yīng)過程往往伴因此，化學(xué)反應(yīng)過程往往伴隨有能量的吸收或釋放。隨有能量的吸收或釋放。如：煤燃燒時放熱；如：煤燃燒時放熱； 碳酸鈣分解要吸熱；碳酸鈣分解要吸熱； 原電池反應(yīng)可產(chǎn)生電能；原電池反應(yīng)可產(chǎn)生電能； 電解食鹽水要消耗電能；電解食鹽水要消耗電能； 鎂條燃燒時會放出耀眼的光；鎂條燃燒時會放出耀眼的光； 葉綠素在光作用下使二氧化

2、碳葉綠素在光作用下使二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為糖類和水轉(zhuǎn)化為糖類1-3 體系和環(huán)境體系和環(huán)境體系體系: 所需研究的那部分物質(zhì)或空間。所需研究的那部分物質(zhì)或空間。環(huán)境環(huán)境: 體系之外與體系有一定聯(lián)系的體系之外與體系有一定聯(lián)系的 其它物質(zhì)或空間。其它物質(zhì)或空間。體系體系環(huán)境環(huán)境物質(zhì)物質(zhì)能量能量體系體系敞開體系敞開體系封閉體系封閉體系孤立體系孤立體系有質(zhì)量和能量交換敞開系統(tǒng)只有能量交換封閉系統(tǒng)無質(zhì)量和能量交換孤立系統(tǒng)三種熱力學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)可分為下述三類：按系統(tǒng)與環(huán)境間物質(zhì)和 能量的交換燒杯試劑瓶保溫杯2 .聚集狀態(tài)和相 物質(zhì)在一定的溫度和壓力條件下所處的相對穩(wěn)定的狀態(tài)，稱物質(zhì)的聚集狀態(tài)聚集狀態(tài)，簡稱物態(tài)(有氣固

3、液) 相相：系統(tǒng)中任何化學(xué)組成均勻，物理和化學(xué)性質(zhì)都相同的部分。相與相之間存在明顯的界面。 冰（S）、水(l)、水蒸氣(g) 三種不同的相有時一物多相,有時多物一相 氯氯化化鈉鈉水溶液水溶液 （一相（一相 ） 一個相不一定是一種物質(zhì) 多種氣體的混合物是一個相；溶液、固熔體（合金）是一個相。 注意“相”和“態(tài)”的區(qū)別 互不相溶的液體為不同相，如水和油有明顯的界面；不同固體混合得再均勻也處于不同相，（不是分子水平混合）。同一種物質(zhì)可能有多個相。3 .3 .系統(tǒng)的狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)系統(tǒng)的狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)(1)系統(tǒng)的狀態(tài)：描述這個系統(tǒng)的諸如溫度、壓力、體積、系統(tǒng)的狀態(tài)：描述這個系統(tǒng)的諸如溫度、壓力、體積、質(zhì)

4、量和組成的性質(zhì)的綜合質(zhì)量和組成的性質(zhì)的綜合 eg:人的健康狀態(tài)人的健康狀態(tài)運動的激烈狀態(tài)運動的激烈狀態(tài)(2)狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù):用來描述系統(tǒng)的這些個別性質(zhì)或物理量叫狀態(tài)函用來描述系統(tǒng)的這些個別性質(zhì)或物理量叫狀態(tài)函數(shù)數(shù)(如如T、P 、 V 、 m 、 等等)對于理想氣體：對于理想氣體：P V T n （PV=nRT）（取決于（取決于狀態(tài)本身狀態(tài)本身，與，與變化過程無關(guān)變化過程無關(guān),有時相互有聯(lián)系有時相互有聯(lián)系） 特性：變化只與始態(tài)與終態(tài)有關(guān)，而與具體過程無關(guān)。 如：T=T2T1, P=P2 P1, S=S2 S1 各狀態(tài)函數(shù)間有時有聯(lián)系（即互相制約）。 PV=nRT 狀態(tài)函數(shù)間的線性組合也是狀態(tài)函

5、數(shù)。 如：y=PT 2S(3)廣度性質(zhì)與強度性質(zhì)廣度性質(zhì):具有加和性,與物質(zhì)的量成正比.例如:V 、 M 、 Q強度性質(zhì):不具有加和性,與物質(zhì)的量無關(guān).例如:T 、 、 P 、 c(從中任取一微小部分,其性質(zhì)與該物質(zhì)的本體性質(zhì)一樣)4.過程與途徑(1)過程：體系從一種平衡狀態(tài)另一種平衡狀態(tài)變化的經(jīng)過為過程(2)途徑：指完成一個過程所經(jīng)歷的一系列中間步驟例如1mol理想氣體，有始態(tài)變到終態(tài)，可通過下列途徑1mol idea gas (恒容升溫) 1mol idea gas (300K,100Kpa,15L) (900K,300Kpa,15L) 恒溫壓縮 恒壓升溫 1mol idea gas (3

6、00K,300Kpa,5L)（中間態(tài)） T=600K, P=200Pa, V=0L5.熱和功：熱和功：熱：系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫差而傳遞的能量熱：系統(tǒng)與環(huán)境之間由于存在溫差而傳遞的能量Q 與冷熱程度無關(guān)與冷熱程度無關(guān)環(huán)境對體系作功：環(huán)境對體系作功： V=V2-V1 0 W0 體系能量增加體系能量增加體系對環(huán)境作功：體系對環(huán)境作功： V=V2-V1 0 W 0 體系能量體系能量減少減少功：系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱以外的其它形式傳遞的能量功：系統(tǒng)與環(huán)境之間除熱以外的其它形式傳遞的能量W 如體積功如體積功 W=P V=P（V2-V1）非體積功：W （如電功 We ）體系（系統(tǒng)）放出能量體系（系統(tǒng)）放出能

7、量 Q 0 能量減少能量減少體系（系統(tǒng)）吸收能量體系（系統(tǒng)）吸收能量 Q 0 能量增加能量增加規(guī)定： 體系與環(huán)境之間除熱之外以其它形式傳遞的能量 。 lFWex非體積功 功不是狀態(tài)函數(shù)pexV1l體積功：體系對環(huán)境做功，W0（得功）功( W ):Vpex12exVVplApexW = -pV + W Q 0，表明系統(tǒng)從環(huán)境吸熱；Q 0，系統(tǒng)接受環(huán)境作功；W 0，系統(tǒng)對環(huán)境作出功。因此 熱和功都不是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，除狀態(tài)外還與系統(tǒng)狀態(tài)變化的具體途徑有關(guān)。 熱和功的性質(zhì)體 積 功： -pV非體積功： W （如電功 We ） 如理想氣體恒溫膨脹過程： 從4100kPa,4dm3到1100kPa,16

8、dm3至少可以通過 (a) (b)所述兩種不同途徑完成。先考察途徑(a)，反抗外壓p=1100kPa，一次膨脹到16dm3,1100kPa。 Wa=pV=1100kPa(164)dm3 =1200J再考察途徑(b)，分兩次膨脹。(1) 先反抗外壓p1=2100kPa，膨脹到8dm3,2100kPa。W1=p1V=200kPa(8 4)dm3=800J(2)再反抗外壓p2=100kPa，膨脹到16dm3,100kPa。W2=p2V=100kPa(168)dm3=800JWb= W1+ W2=800+(800)=1600J 可見，完成同一過程，經(jīng)過不同途徑，功不相同。（ Wa= 1200J ）6.

9、熱力學(xué)能熱力學(xué)能U（又稱內(nèi)能（又稱內(nèi)能）系統(tǒng)內(nèi)部所有各種運動的能量的總和，分子、系統(tǒng)內(nèi)部所有各種運動的能量的總和，分子、原子的動能、勢能以及原子核內(nèi)部的能量，絕原子的動能、勢能以及原子核內(nèi)部的能量，絕對值無法測出，但變化時的值對值無法測出，但變化時的值U可以測定出可以測定出來，單位（來，單位（J 或或 kJ） 熱力學(xué)能熱力學(xué)能 U 是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，只要溫度 T、壓力 p、體積 V 和物質(zhì)的量 n 等狀態(tài)因素被確定時，U 值就被確定。 熱和功是不是系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)？U (Q + W) = 0 或 U = Q WQ ,W前的正負(fù)號：以體系為中心，體系得到為正，體系失去為負(fù)熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律又稱能量守恒定律7、 熱力學(xué)第一定律焦耳等人發(fā)現(xiàn)的能量的形式可以相互能量的形式可以相互轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化，但化，但總值總值不不變變狀態(tài)（I） 狀態(tài) （II）Q WU1U2U2-U1= U =Q+W=QW例. 1 某過程中，系統(tǒng)從環(huán)境吸收 40 kJ 的熱，對環(huán)境做功 20 kJ，求該過程中系統(tǒng)