无机与分析化学第二章化学反应的 能量和方向
状态与状态函数的关系： 状态一定，则体系的状态函数一定。体系的一个或
几个状态函数发生了变化，则体系的状态发生变化。
状态函数的特性: 状态函数的改变量只取决于体系的始态与终态,而与
变化途径无关。
例如，温度的改变量用 T 表示，则 T = T终 － T始
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体系的一种存在形式，称为体系的状态。
状态函数 确定体系状态的物理量，称为状态函数。
例如某理想气体体系 n = 2 mol， p = 1.013 10 5 Pa， V = 44.8 dm 3 ，T = 273 K
这就是一种状态。是由 n、p、V、T 所确定下来的体系的一 种存在形式 。
因而 n、p、V、T 都是体系的状态函数。
§2-2 化学反应过程中的热效应
一、化学反应热效应的概念 当系统发生化学反应后,若使产物的温度回到反应物
的起始温度,且系统不作非体积功,此时系统吸收或放出的 热量称为化学反应的热效应,简称反应热。
说明： 化学反应热要反映出与反应物和生成物的化学键相联系 的能量变化，一定要定义反应物和生成物的温度相同，以消除因反 应物和生成物温度不同而产生的热效应。
pex A l
pex V1 V2
pex
V 非体积功: 体积功以外的所有其它形式的功 无机与分析化学第二章化学反应的
能量和方向
六、过程的热 1. 定容热
对于只作体积功的定容过程, V = 0 ，
故 W = - p V = 0
则有 即
U = Qv + W = Qv U = Qv
可见，对于只作体积功的定容过程, 定容热等于系统内能的改变。
第二章 化学反应的能量和方向
教学要点：
1.了解 U、H、S、G 四个热力学函数的意义及相互关系。 2.理解系统、环境、状态、状态函数、定容热、定压热
等概念。 3.理解热力学第一定律和盖斯定律，掌握有关的计算。
4. 掌握热力学函数的计算，根据热力学函数进行反 应自发性的判断。
5.掌握吉布斯一亥姆霍兹方程及其应用。 无机与分析化学第二章化学反应的 能量和方向
三、过程和途径 过程 体系的状态发生变化，从始态到终态，则称体
系经历了一个热力学过程，简称过程。 若体系在恒温条件下发生了状态变化，我们说体系的
变化为 “恒温过程”；同样理解 “恒压过程”，“恒容过程”。 若体系变化时与环境之间无热量交换，则称之为“绝热过 程 ”。
途径 状态变化所经历的具体步骤称为途径。
Qp = rH
H 称热焓，或焓，是一个新的状态函数。
Qp = H 说明，对于只作体积功的定压过程, 定压热等于 体系的焓变。即体系的热效应 Qp 全部用来改变体系的焓。
H > 0 时，Qp > 0 ， 是吸热反应 ； H < 0 时，Qp < 0 ， 是放热反应 。
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四、热和功
热（Q）
体系与环境之间由于存在温差而传递的能量. 热不是状态函数 体系吸热: Q >0 体系放热: Q <0
功(W )
体系与环境之间除热之外以其它
形式传递的能量. 功不是状态函数.
体系对环境做功，W<0
环境对体系做功，W>0
体积功： W Fex l
要规定一个物理量，表明反应进行多少，以便计算反应热。
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设有化学反应
A A + B B ———— C C
t0
n0A
n0B
n0C
t
nA
nB
nC
其中 为化学计量系数
定义 t 时刻的反应进度为 ( / ksai / 克赛 )
n0A nAn0B nBnCn0C
A
B
当 U > 0 时，Qv > 0，是吸热反应， U < 0 时，Qv < 0，是放热反应。
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2. 定压热
对于只作体积功的定压过程, p = 0，
则有 所以
U = Qp + W = Qp－ p V = Qp － ( pV ) Qp = U + ( pV )
C
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对于同一化学反应，若反应方程式的化学计量系数不同，如
N2 + 3 H2 ——— 2 NH3
(1)
1 2
3 N2 + 2 H2 ———
NH3
(2)
同样 = 1 mol 时，( 1 ) 表示生成了 2 mol 的 NH3 ； ( 2 ) 表示生成了 1 mol 的 NH3 。
按照系统和环境之间的物质及能量的交换关系，可以将 系统分为三类：
（1） 敞开系统 既有能量交换，又有物质交换；
（2） 封闭系统 有能量交换，无物质交换；
（ 3）孤立系统 既无无机与物分析质化学交第二换章化，学反又应的无能量交换。 能量和方向
二、状态和状态函数 状态 由一系列表征体系性质的物理量所确定下来的
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二、反应进度和反应的摩尔焓变
煤炭燃烧中的重要反应 C + O2 = CO2 该反应是个放热反应，放热多少显然和反应掉多少煤炭有关。
消耗掉 1 mol 和 2 mol 碳时，放热多少并不一样。但方程式 给出的只是 C，O2 和 CO2 的比例关系，并不能说明某时刻这一 反应实际进行多少。因而，不能知道放热多少。
Qp = ( U2 －U1 ) + ( p2V2 － p1V1 )
= ( U2 + p2V2 ) － ( U1 + p1V1 )
则
Qp = ( U +U + pV 也是一个状态函数。
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令 H = U + pV ， 即
化学热力学：
应用热力学的基本原理研究化学反应的能量转化规律。
主要解决化学反应中的三个问题： ① 化学反应中能量的转化 ② 化学反应的方向性 ③ 反应进行的程度
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§2-1 热力学基础知识
一、系统与环境 系统:被人为地划分出来作为研究对象的那部分物质或空 间称为系统(或体系)。 环境:系统之外但又与系统有关系的部分叫做环境。
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对于同一化学反应方程式，如 ( 1 )
N2 + 3 H2 ——— 2 NH3 某一时刻消耗掉 10 mol 的 N2 ， 消耗掉 30 mol 的 H2 ，同时生成 20 mol 的 NH3 。则 有