无机化学：化学热力学基础

无极分析化学的一章，热力学是研究宏观系统中各种能量相互转化过程遵守的规律 研究能量变化，自发进行，反应限度 无时间观念，只需要始态、终态、宏观性质。

热力学

• 研究宏观系统中各种能量相互转化过程遵守的规律 研究能量变化，自发进行，反应限度 无时间观念，只需要始态、终态、宏观性质
• 基本概念
  • 系统，环境
    • 系统
      • 研究的对象
      • 别名
        • 体系
      • 分类
        • 敞开系统
          • 系统和环境之间
            • 有物质能量交换
          • open system
        • 封闭系统
          • 。。。
            • 有能量无物质
              • eg.氧气燃烧的产物没跑
          • 化学反应
            • 遵循质量守恒定律
          • closed system
        • 孤立系统
          • 。。。
            • 都无
          • isolated system
          • 系统+环境
    • 环境
      • 与系统密切相关的部分
  • 状态，状态函数
    • 状态
      • 物理和化学性质
    • 状态函数
      • 能确定状态的物理量
      • 特点
        • 在一定状态下有确定的值
        • 改变只与始末状态有关
      • eg.n,T,V,p,U,H,S,G
  • 标准状态
    • 右上角
    • 指定温度，10的5次Pa
      • 溶液
        • 各组分
          • 为标准浓度（c=1mol/L,b=1mol/kg)
      • 气体
        • 各组分
          • 为标准大气压
    • 一般为298K
  • 过程，途径
    • 过程
      • 路程
      • 分类
        • 定压
        • 定容
        • 定温
        • 过程中间可变
    • 途径
      • 位移
      • path
  • 化学计量系数，反应进度
    • 化学计量系数
      • 推导 aA+bB=gG+hH 0=gG+hH-aA-bB= B为化学反应中任意一物质
      • 反应物为-，生成物为+
      • 无单位
    • 化学反应进度
      • 表明化学反应在某一时刻的进行程度
      • 单位
        • mol
      • 摩尔反应
        • =1mol
          • 单位反应进度
• 热力学第一定律
  • 热和功
    • 都不是状态函数，与途径相关
    • 只针对封闭，隔离系统
    • 系统与环境进行能量交换的方式
      • 热传递
      • 做功
    • 热Q
      • 系统和环境间
        • 因为温差
          • 传递的能量
      • Q>0,从环境吸热
    • 功W
      • 其他
      • 分类
        • 体积功
        • 非。。。
          • 一般讨论非体为0
          • 气体的反应
            • W=|P变化V|
              • 为变化
      • W>0，环境对系统做功
  • 热力学能U
    • U<——T
    • 又名内能
    • 是系统内部所有能量总和
      • 为微观能量
      • 无法测定
        • 变化值可确定
  • 热一
    • 能量转化守恒定律
• 反应热和焓变
  • 求热效应：1、QP=QV2、盖斯3、
  • 反应热Q
    • 规定
      • 不做非体积功
      • 热的交换全由环境提供
      • 没说就是定压
    • 分类
      • 定容
      • 定压
    • 近似相等
      • 无气体时，变化n为0
      • 证明
        • R为摩尔气体常数=8.314J/mol K(注意单位！！！）
  • 焓H
    • 反应的焓变
      • r为反应的意思，reaction
    • 不知大小
    • 对于定温定压反应
      • 反应吸热
    • 标准摩尔焓变
      • m为单位进度
      • 忽略T改变的影响
        • H,S不管T，G管T
      • 标准状态下
  • 计算
    • 盖斯定律
      • 化学方程相加减，变化H加减
      • 先化中间产物
    • 计算标准摩尔焓变
      • 标准摩尔生成焓
        • 定义
          • 指定温度，标准压强
          • 指定单质
            • 一般为此元素最稳定单质
            • eg.H2(g),O2(g),N2(g),C(石墨），Cl2(g),Br2(l),I2(s),P(白磷），S（s，单斜）
          • 生成1mol物质B时反应的焓变
        • 查表
• 熵S
  • • 为微观状态数
    • k=1.381x10的-23J/K玻尔兹曼常数
  • S越大，混乱越大
    • 同物质
      • 不同聚集状态
        • s<l<g
      • 同种。。。
        • T越高，S越大
        • 结构相似
          • 相对分子质量大则大
    • 不同物质
      • 结构越复杂越大
  • 计算
    • 定性
      • 熵判据
    • 定量
      • 热三
        • 0K，S=0
      • 标准摩尔熵
        • • Sm为绝对值，变化H为相对值
          • 一摩尔的任何纯物质的完美晶体从0K升温到该过程的值
        • 单位
          • J/mol K
        • eg.同标准摩尔焓变
• 吉布斯自由能
  • 温度一定标明
  • • 为恒等于
    • 吉-亥方程
  • 在无体积功的情况下
    • 变化G=0时的T为转折温度
  • 标准摩尔自由能变
    • • 下标为r是指总反应
    • 定温定压标态
    • 指定单质
      • 生成一摩尔物质B
    • 查表
      • 298时
    • 计算同标准。。。
    • 不同温度下
      • 范特霍夫定温式
        • • 注意统一量纲
      • Q反应商
• 平衡与限度
  • 平衡
    • 平衡常数
      • 实验平衡常数
        • 不算纯固，纯液
        • 高中所学
        • 有单位
        • 与温度和反应写法有关
      • 标准平衡常数
        • 与温度和反应写法有关
        • 为Q的特值
          • 代入平衡时的浓度，分压
      • 相互换算
    • 标志
      • • • Q平=K
    • 同时平衡
      • 乘除版盖斯定律
      • 多种物质参与多个反应，反应们将同时平衡
      • 又名多重平衡
  • 限度
    • K
    • 转化率
  • 平衡转化率和产率
    • 平衡转化率
      • 与T,C有关
      • 理论上最大转化率
    • 产率
      • 实际/理论
  • 平衡移动
    • 吕 查得里原理
      • 唱反调
    • 浓度
      • 增大反应物，正向
    • 压强
      • 对有气体的有影响
    • 温度
      • 温度升高向吸热