化学反应热以及反应焓变

1、关于化学反应热和反应焓变第1页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四 体系状态变化而引起的内能变化: U = U + Q （ ） 终态 始态 吸热，使U 对环境作功使U。 改写 U U = Q + 即 U = Q + 封闭体系热力学第一定律数学式 封闭体系，其内能变化等于Q与之和。 例如： Q=1000 KJ W= 100 KJ 则 U=1000100 = 900 KJ 表示内能净增900 KJ 宇宙总能量未改： 1000 = 900 + 100 = 1000 KJ能量守恒 热力学第一定律对于过程能量变化的求算尤为重要，各种能量求算在此基础而导出。第2页，共17页，2022年，

2、5月20日，13点2分，星期四2.2 化学反应的热效应 、等容反应热（V） 等容： V=0 等容条件用于第一定律：U = QV+ 体外 W 一般化学反应W =0 则： U +外（V=0） 有： U 封闭体系、等容 、= 0 、反应热V 数值上等于体系内能增量。 若： 值 U 0 体系内能增加 值 U 0 体系内能减少 W第3页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四 2、等压反应热：QP 等压：P1 = P2 = P = P外 or P = 0 将等压条件用于第一定律： U = Q + 即有： U =Q + 一般化学反应 = 0 故：第一定律为 UQ外Q 改写： Q U 封闭体系

3、等压、，恒压反应热 等于体系内能增量与乘积之和。第4页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四3、焓和焓变 上式： QU ()() (2) () () 整理 Q () () 定义： H = U+PV称H 为焓 H 特征： 状态函数； 容量性质，能量单KJ； 绝对值无法测定。 将H的定义式代入 Q式 即有： QP = H2H 用于化学过程：H=产物反应物 ； H称为焓变， H具有的特征，但可测定。第5页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四在恒压、条件下，化学反应热等于 体系的焓变H；4、P与QV 的关系 QU+ PV 对于理想气体 UQV QPQV+PV HU+P

4、V PVnRT 恒温、恒压 QPQV + nRT HU+ nRT nn产 _n反 气体摩尔数之差 n0 QPQV _第6页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四2.3 标准摩尔生成焓 1、 标准条件： 、热力学标准态：人为指定：选定温度T，通常选298K、各物质压力为标准压力、且纯态为热力学标准态。若讨论体系为液态，则规定各物质活度= 1或离子浓度= 1moll -1 、稳定单质：标态下，某元素以多种形式存在时，焓值最低，即最稳定的为稳定单质。 如： C石墨（稳定单质 ） C金刚石（不稳定单质 ） 如 N2(g) O2(g) Cl 2(g) H2(g) Hg(l ) I2(s)

5、 Fe(s) Cu(s) Ag(s) Na(s) Br2(l ) 为稳定单质等。 第7页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四、人为指定标态下，稳定单质的标准生成焓规定为 零，即 作为测定其它物质 的标度点。2、化合物的标准摩尔生成焓 符号： 单位：KJ mol-1 设生成反应 A + B AB H0 稳定单质 1mol化合物 反应热第8页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四定义：标准状态下，由稳定单质生成1mol化合 物的反应热为该物质的标准摩尔生焓。 即： 如： 测 H 0 = 46.19 KJmol-1 则：第9页，共17页，2022年，5月20日，13

6、点2分，星期四、离子的标准摩尔生成焓 符号： 单位：KJmol-1 定义：标准状态下，1mol 水合离子的生成焓是离子的标准摩尔生成焓，并规定：第10页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四3 化学反应热的热力学求算 3.1、利用标准摩尔生成焓求算H0 上讨论已有： Qp 产物 反应物 用于具体反应 H0 ()() i无法测定； 为此 ：、选参考态作为相对标准： 、测 、以 代 进行计算。 第11页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四即有：推广，有通式 or 、 为方程中计量系数。第12页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四实例1：求 N2(

7、g) + 3H2(g) 2NH3 (g)的H0 解： H0f：0 0 46.19KJmol -1 实例2：教材P 例3.2 利用QpQv+ nRT 、H0U+ nRT求算 n= 产物气体n 反应物气体n R8.314Jmol-1k-1， T绝对温度第13页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四例3： 求反应 的 H0。 已知：U240.3 KJmol -1解： n1 1.5= 0.5 H0240.3 - 0.58.314 373 10-3 241.8 （KJmol-1）3.3、盖斯定律： (利用热化学方程的 、 关系进行求算) 大意：恒压或恒容下，如果一个化学反应分几步进 行，

8、则总反应的反应热等于各步反应热之和。 即：第14页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四实例讨论： 已知下列反应的反应热： C石墨 + O2(g) CO2(g) = 393.5 KJmol-1 H2(g)+ 1/2 O2(g) H2O(l) = 285.8 KJmol-1 CH4(g)+ 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) = 890.4 KJmol-1 求反应： C石墨 + 2H2(g) CH4(g) 的 和第15页，共17页，2022年，5月20日，13点2分，星期四解： 据反应，知： 反应 =反应 + 2 反应 反应则： = 393.5 + 2 (285.8) (285.8) = 74