热化学课件-第1章反应中能量变化

第一章热化24学科。化学热力：用热力学原理研究物系中的化学现象和规律，根据物系的宏观可测性质和热力学函数关系来化学热力学的作用预测反应发生的可能判断反应进行的方向(判据判断反应进行的限度(平衡问题5学习要点了解热力学基本概念和术语掌握热力学第一定律和盖斯定律m标准摩尔焓变(ΔrHθ)的近似计算。m6§1.1基本概§1.2§1.3§1.4标准摩尔生成焓和标准摩7§1.18系统Sysm）：为了科学研究的需要，必须对象和周围的物质开来。这种象就叫做。环境（Surrounding）：系统以外的周围物（有限部分。）环境是相对于系统而言的。9敞开系统(opensystem)：系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换。封闭系统(closedsystem)：系统与环境之间只有能量交换而没有物质交换。孤立系统(isolatedsystem)：系统与环境之间既没有物质交换，也没有能量交换开放系有物质和能量

封闭系只有能量交

系无物质和能量相：系统中物理性质和化学性质完全相同的，且与思考：1)101.325kPa，273.15K(0℃)下，H2O(l),H2O(g)和H2O(s)2)CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)并达到平衡的系统中的相数T、p、V、n以及化学性质。(系统的宏观性质的综合状态函数（Statefunction）：用来描述上述系统状态的性质的物理量。(p、V、T、n)如：pV=nRT为理想气体的状态方程R=8.3145J·mol-1·K状态函数的基状态一定，状态函数的值一定状态变化，状态函数的值也随之而状态一定，其值一定；殊途同归，值变相等13周而复始，值变为状态函数按其性质可分为两类强度性质：不具有加和性，其值与系统中物的量的多少无关，近取决于系统本身的特性广度性质（又称容量性质：具有加和性广度性质的量值与系统中物质的量成正比。 系统处于热力学平衡态时应满足的条件热平衡：没有热传递（温度相同力平衡：压力相相平衡：组成和数量不随时间而化学平衡：系统组成不随时间而绝热过程（adiabaticprocess）：如果系统状循环过程（cyclicprocess）：如果系统由某对于一般的化学反应方程式0BB

（1-式中，B——表示反应中物质的化学式——是B的化学计量数，是量纲为1量（旧B无量纲的纯数）。对于反应物取负值对产物取正值对于一般反应式（1-BdB

1dnB式中，nB——为物质BB

/0，因此，

(0)]/式中，nB（0）——

时物质BnB（ξ）——为ξ=ξ时Bξ与该反应在一定条件下达到平衡时的转没有关系§1.21.2.3.热力学4.热力学第一定热热量。热不是状态函数系统吸热Q系统放热:Q<0功 热 热 功环境热体系功体积功：Wp非体积功: 热力学能或内能（U）系统物质 各种能量的总和，包括分子的平动、转动、振动动能分子间势能，分子内原子间的键能，电子运动能，核内基本粒子间核能等。热力学能是状态函数（广度性质）能量守恒与转化定律量的总值不变。热力学第一定律的表达△U=U2-U1=Q+热的传

功的传

§13恒容热（QV恒压热（Qp焓（H）与焓变恒容反应热与恒压反应热的关盖斯定根据热力学第一定律△U=U2-U1=q+在恒容、不做非体积功的条件ΔV=0，wˊ= w=-pΔv+wˊ=

能，或说定容反应热等于系统热力学能的改变量。恒容热的测——用弹式热量计来测量恒容反应适用于测定燃烧热因此称为恒容反应热Qv)。1.2.测量方1、测量原q=-cq=-cs·ms·(T2-T1)=q--表示一定量反应物在给定条件下的热效应，负放热、正号表示吸热△T--表示溶液终态温度T2与始态温度T1之差2、测量方量、测量T1、点火、反应、测量T2 图1.2弹式量热计算：Qv＝Q计算：Qv＝QQQ(H2O)=c(H2O)·m(H2O)·△T=C(H2O)钢弹组件所吸收的热:Qb=Cb反应放出的热水所吸收的钢弹组件所吸QQ=-{Q(H2O)+Qb}=-{C(H2O)·△T+Cb·=-ΣC×△T＝-Cs·例题1-1联氨燃烧反应：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2Ol已知解：燃烧0.5g联氨放热(H2O)Qb

[c(H2O)

cbT(4.181210848)(294.82

9690J

mm(N2H4)m(H2O)cb848JK1 T1 T2保温杯式量热都是在恒容条件下的热效应38称为恒容反应热(QV)反应所放出的热量=溶液所吸收的热q

q--表示一定量的反应物在给定条件下的反应热，负号cs--表示溶液的比热容；(J·kg-1·K-1,常用单位为J·g-1·K-1)ms--表示溶液的质量；(kg)CS--表示溶液的热容，CS=cs×ms；(J·K-△T--表示溶液终态温度T2与始态温度T1之差；(K)定压、只做体积功的条件下,Δp0w=-pΔv+wˊ=-p（V2-V1）+0=-p（V2-V1）ΔU=Qp-p（V2-V1）QQp=ΔU+p(V2-V1)=(U2+pV2)-(U1+令HUp,当Δp0ΔH=ΔUp即ΔUΔHp与ΔUQpwQp=ΔH，w=-pQv与Qp能可认为近似相等，即UP 得出同一反应的Qv与Qp的关系为

若将气体看作理想气体，根据理想气体状态方程式，有定温定压时，反应：aA(g)+bB(g)=两边发生的摩尔体积变化（ΔV）决定于反应中气态物质化学计量数的变化（Δ）V

n(Bg)RT/B

n(Bg)B∵ ∵

(Bg)B

(Bg)BrHm

B对于两种反应热效应QP和QV的关系，有两QvQ何知晓？如煤气生产过程中C(s)+O2(g)何知晓？如煤气生产过程中知道，但下述反应C+O2=CO2不可避免，即不能直接生成纯粹的CO恒容条件下恒压条件下U恒容条件下恒压条件下UU2 QP关适用条件：定压或定容始态始态C(石墨终态CO(g)+1/2例：求反C(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)的反应热？已知：C(石墨) O2(g) =-393.5kJ·mol-CO(g) QP2=-283.0kJ·mol-则(1)–(2)得：(1) C - (2)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(3)C(s)+1/2O2(g)=COC(石墨)＋1/2O2(g)CO(g)的QP3为QP3＝QP1-QP2＝-110.5kJ·mol-§1.4气体：标准压力pө=100kPa下表现出理想气体性质溶液中的溶质B：标准压力pө下，溶质的摩尔浓度为cө(1.0mol.dm-3)；液体或固体的纯物质：标准压力pө下的纯液体或二、物质的标准摩尔生成 应的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓，记作∆Hө 石墨(s)；Hg：Hg(l等。但P为白磷(s)，即P（s，白）

CO(g)

2

(g)

2O2

(g)

m常选温度为298.15K，写为：△fH(298.15K)。例如：C(sO2(g)CO2(g)m△H（298.15K)=-393.5kJ·mol-表明CO2(g)的标准摩尔生成焓 △fH(CO，g，298.15K)为393.5kJ·mol 标准摩尔生成焓为0，温度为298.15K。写为：△fH(H+,aq,298.15K)0常见物质的标准生成焓在标准条件下反应或过程的摩尔焓变，以△rHm△rHm(298.15K){△fH(298.15K)}{△fH(298.15K)}反应对于反应：aA+bB=gG+△H(298.15K){g△fH(G,298.15K)+d△fH-{a△fH(A,298.15K)+b△fH反应的标准摩尔焓变的rfHm

fHmrHmBfHm,B应用上式应注(1)终态的△fH减去始态的H (2)各物质 状态(3)各物质的化学计量数g,d,a,b特别注意：△H的数值与反应方程式的写（化学计量数）有关例如：4/3Al(s)+O2(g)=△rH(298.15K)=-1117.1kJ·mol-Al(s)+3/4O2(g)=△rH(298.15K)=-837.9kJ·mol-2Al(s)+3/2O2(g)=△H(298.15K)=-1675.7kJ·mol-不同，热效应具有不同的数据。m(4)吸热反应的焓变为正值；放热反应的焓变m

(298.15K)的数值也有正(5)物质的标准生成焓是相对焓值 (6)△rH(T)≠△ 例1-3:计算CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)反应的热解 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2m查表:fHθ/kJmol- - - -mm∴rHθ=[(-635.6)+(-393.5)–(-m=177kJmol- 吸热反例1-4:计算3C2H2(g)=C6H6(g)反应的热效应解 3C2H2(g)=m查表：fHθ/kJmol- m∴rHθm=83–3×227=–598kJmol-这一反应是放热反应，反应热为-598kJmol- 二甲基肼(CH3)2N2H2在盛有5.00kg水的弹式热量计（Cb=1840JK-1）中燃烧时，放的温度。（已知c(H2O=4.18J·g-1K-1）解：根据公式qC(H2O)×△T+=-代入各已知量-47299J=-(4.18J·g-1K-1×5000g J·K-1)(T2-可以得出所以，反应终了时的温度为27.08℃1.3利 形成条使状 性精非能 构构

水电 2010年构构(界(界5

中 俄