现基化重-第一章

化学反应中的能量守恒和热化热力学第一定UU2U1Q热的热的符过＋系统吸—系统放功的符过＋对系统做—系统对环境做 知识点回 理想气体在恒外压作 积功的计算公式W=－p外国际单位： ΔV=V终态V始 知识点回 关系式：Qp=ΔH定义式HUH为焓，是状态函数热化学标准状对热力学温度T未做具体pθ100kPa 知识点回 标准摩尔生成 反应的标准摩尔焓H

Hθ(T H

H m(I2单位：kJmol- 知识点回 - ΔH

(H2O,l)=－285.8Jol

-1对应的反应式是2H2(g)+O2(g)→2H2OH2(g)+1/2O2(g)→H2O2H(g)+O(g)→H2O2HgO2gH2Og)Hθ和H

已知：298K，100kPa C(s,石墨)+2H2(g)→CH4 Hθ74.85kJ 请算出CH(g)Hθ？

—74.85kJ·mol-4

(gCs石墨

Hθ？ 74.85kJ·mol- 例(补充若已知：2NH3(g)N2(g)+3H2

Hθ92.2kJ 。θ求NH3(g)的标准摩尔生成焓 。θ解：∵化学反应方向相反，反应焓变的符号相反 N2 (g)2NH3

Hθ92.2kJ H m,NH3

1(92.2)kJmol146.1kJmol1 算下列反应在298K、100kPa时的标准摩尔焓变 (g)+2O(g)→CO(g)+2HO(l)H (1用框图表示系统始、终CH4(g)CH4(g)+2O2298pθCO2(g)+2H2O298K,pθ 始 终 氢和碳再分别与氧化合CH4CH4(g)+2O2298K,pθH CO2(g)+2H2O(l)298K,pθ θ4=―ΔfHmCH4

=ΔH +2ΔH mCO2 mCC(石墨)+2H2(g)+2O2298pθ CH4(g)+2O2

CO2(g)+2H2O(l)22 m,CH4

m,CO

m,H C(石墨2H2gHθrm 2H H2

H m,CO2(生成物

m,H2O(l) m,CH4 (反应物由附录查得数据,代入上=[－393.51+2×(－285.85)]kJmol－1－[(－74.85)+2×0]=－890.36 推而广之对任一

aA+bB=gG+d =

m(生成物

—∑ —∑即尔生成焓总和减去反应物的标准摩尔生成焓总HθgH

dHθaH

bHθ

m,D

m,B注意！不要丢了化学计量系数 计算时应注意问题

θ时应指明具体的化学计量方程θθ

值与物质 状态有关，查附录值应 状态相对应 注 θ计算式中的 θθ

受温度的影响很小，近似认为Hθ(T)Hθ(298 (补充利用Hθ的数据计算下列反应在298K时的ΔHθ 5C2H2(g) 2O2(g)=2CO2(g)+H2ON2g)+O2g2NOg)解：

CH 5O 2CO +HO mfHm(kJoL

Hθ2H H

H

5H m,CO2 m,H2O(g)

m,C2H2

m,O2(g)

kJmolkJmol N2(g)+ =H (Jmol

Hθ2H m,NO

H

H kJmolkJmol 热力学第一定律 UQW条件公式 UH1、某化学反应能否进2、化学反应进行的程度，即限度 第1章化学反应中的能量守恒和热化化学反应的焓变与反应的自发度和熵(S反应的函数(G 系统能量降低，反应能自发进3Fe(s)+

(g)→

Hθ1120kJmol Hθ CaCO(s)CaO(s)CO Hθ177.86kJ 298 1173 100kPa下，反应773 度和熵(S 对系统运动状态的定性描 水在水理想气体的自由膨 扩散系统内分子的活动范围变 度和熵(S系统向增 度的方向进Ba(OH)2(s)+2NH4NO3(s)

Ba(NO3)2(aq)+2H2O(l)+2NH3√固态反应物→液态、气态√产物比反应物的分子数增 度和熵(S熵描述系统内微观粒子 程度的物理量用符号S 越大，熵值越 度和熵(S影响熵值温度↑，物质的熵值↑物质 状态不同，熵值不同，S气>S液>S固 度和熵(S4.影响熵值的因同系列物质的熵值随摩尔质量的增加而增大2SF2

SCl

SBr

SI

SHF(g)SHCl(g)SHBr(g)SHI222压力↑，气态物质的熵值↓222 -4下列化学反应的熵变是增N2O4(g)→2NO2 H2CO3(aq)→H2O(l)+CO2NH4Cl(s)NH3(g)+HCl 如何计算化学反应的S是状态函数，按状态函数的基本特征“状态函数的增量只取决于系统的初、终状态。eE+fF→gG+需知道各物质在一定温度T、压力p时的熵值 度和熵(S5S=0。

Sθ(T，若T298K可简写为Sθ，Sθ ★单位Jmol- ★稳定单

Sθ=0？ Hθ0?m m 化学反应的反应的m根据状态函数的特征，在温度T和pθ下，利用标准摩尔熵Sθ，可以计算化学反应m aA+bB=gG+dD的标准摩尔熵 与计算反

标准摩尔熵变之间的关系 S θ gθdSθaθbSθm,B Sθ

Sθ(生成物

反应物 例(P8计算4NH3g3O2g)=2N2g6H2O在298K时的标准摩尔熵变解SθSm(Jol

4NH3(g)+3O2(g)=2N2(g)+6H2O Sθ =[(2×191.60+6×188.85)–Sθ Jmol－ －1=130.08Jmol－ ？ 注意：如何计算在任意温度T时？ 对于化学反

aA+bB=gG+dSθg θdaθbm,B化学反应的熵变不随温度变Sθ(T)Sθ(298 综上所述,化学反应的H0(放热S (熵值增大

有利于反应的自发进 根据热力学推导，恒温，恒压的可逆过程Qr和熵变ΔS的关S

TS √熵得名于可逆过程的热温√ 已知:冰熔化为水的熔化热Qfus为6007Jmol-吸热，熵值22(sp，27322

放热，熵值

(lpθ Sθ

6007J273

22.0Jmol1Hθ

6007J定量

TSθ 定量比

H

TSθ

自发过＜❶T=273＜

HθT

平衡 ❷T>273冰

HθTSθ

正向 ❸T<273冰

HθTSθ

逆向 HθTSθ 将此推论至TS和HTS(H2H1)T(S2S1)0(H2TS2)(H1TS1)0 定义式：GH-G G~加和性的状态函数，其绝对值无法测量ΔG∽ 关系

GH（恒温、恒压 GHΔG 正向自ΔG 平衡状ΔG 正向非自发过程， 函 任一反应aA+bB=gG+dD rGmrHmTrSm rGm可用于判断化学反rGmrHmTrSm即rGmrGmrGm

Gθ

θTS

①

rHmθ rSmθ

ΔGӨ<θθ θrmTrSm②Hθ

Sθ

低温：ΔrGmӨ③0

rHmθ高温：ΔrGm

mθ 低温：ΔrGmӨ> H

Sθ

> 反应的标准摩 函数变的计aA+bB→gG+d①由GθGθ① Gθg

dGθaGθ

bGθ

m,D

m,B GθH 298K 任意温度TGθ(298K)Hθ(298K)298Sθ(298 两个重要的近mΔrHmӨ(TK)≈ΔrHӨ(298mΔrSmӨ(TK)≈ΔrSmӨ(298 任意温度TKGθ(T)Hθ(298K)TSθ(298 m可用于判断处于标准态下Gθ

反应能正向自发进 Gθ

反应处于平衡状 Gθ

反应能逆向自发进 例(补充)：利用Gθ的数据计算下列反应在298K Δθ m，并判断反应能否自发进行Δθ3CO(g)+Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe解 3CO +Fe2O3(s)=3CO2(g)+2Fe - (kJmol Gθ=[3×(－394.38)－3×(－137.3)－(－741.0)]kJmol- kJmol∴反应在298K时能自发 例(补充)：在石灰窑中煅烧石灰石生产生石灰的反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2有关热力学数据如下CaCO3CaOCO2Hθ/kJ Gθ/kJ Sθ/Jmol1m 分别计算298K，1273KGθ值，说明 解反应能否进行2计算分解反应能进行的最低温度(2

pθ CaCO3CaOCO2Hθ/kJ ---Gθ/kJ ---Sθ/Jmol1m解：(1)298K时CaCO3(s)=CaO(s)CO2Gθ a(s

CO2 aO3[(604)(394)(1129)]kJmol1131kJmol1298K

pθ时，分解反应不能进1273K时，可依

Gθ(T)HθTSθ

计算H S忽略温

m、

的影响 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2CaCO3CaOCO2Hθ/kJ ---Gθ/kJ ---Sθ/Jmol1mHθH H H mCaO(s) O2 a3[(636)(394)(1207)]kJmol1177kJSθSθ Sθ Sθ mCaO(s) mCO2 CaCO3Gθ mHθT