化学反应热的计算课件

化学反应热的计算化学反应热是化学反应中热量变化的衡量标准。它表示在特定条件下，反应物转化为生成物时所释放或吸收的热量。课程目标理解基本概念掌握热力学第一定律、焓的概念和反应热的概念。掌握计算方法学习利用热化学方程式、标准生成焓和Hess定律计算反应热。了解反应热的影响因素理解温度、压力和浓度对反应热的影响。应用于实际问题能够利用所学知识分析和解决化学反应热相关的实际问题。热力学第一定律能量守恒能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，总量保持不变。能量转化在化学反应中，能量可以从化学能转化为热能、光能等，也可以发生相反的转化。数学表达式热力学第一定律可以用公式表示：ΔU=Q+W，其中ΔU为内能变化，Q为吸热量，W为功。内能和焓内能一个系统中所有粒子的动能和势能之和。焓衡量系统能量的一种状态函数，表示系统在等压条件下所具有的能量。内能与焓的关系焓是内能加上系统压强和体积的乘积。焓的定义11.热力学函数焓是体系在恒压条件下所吸收或放出的热量。22.符号用符号H表示，单位为焦耳（J）或千焦耳（kJ）。33.影响因素焓的大小与体系的温度、压力和物质的量有关。44.重要性焓是化学反应中热效应的重要指标，可以用来判断反应是放热还是吸热。焓的测量焓的变化值可以通过实验测量得到，常用方法有以下几种：1量热法利用量热计测量反应或过程释放或吸收的热量。2间接计算法利用热化学方程式和已知焓值计算未知焓值。3理论计算法利用量子化学方法计算焓值。反应热的概念定义反应热是指化学反应在恒压条件下发生的热量变化。它反映了反应体系与环境之间能量交换的程度。反应热是化学反应的重要热力学参数之一，可以用来判断反应的方向和进行的程度。反应热通常用ΔH表示，单位为kJ/mol。ΔH>0表示吸热反应，反应体系从环境吸收热量；ΔH<0表示放热反应，反应体系向环境释放热量。反应热的符号反应热符号反应热用ΔH表示，表示反应过程中焓变。正负号放热反应ΔH为负值，吸热反应ΔH为正值。生成焓生成焓是指在标准状态下，由最稳定单质生成1mol物质的焓变。生成焓是化学反应热力学计算中重要的参数。例如，生成焓为负值，说明生成该物质时释放能量，即为放热反应；生成焓为正值，则说明生成该物质时吸收能量，即为吸热反应。燃烧焓定义1mol物质在标准状态下完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量符号ΔHcθ单位kJ/mol燃烧焓是一个重要的热化学数据，可以用来判断物质的燃烧热力学性质，并用于计算其他反应的焓变。中和焓中和焓指的是强酸与强碱反应生成1摩尔水时的焓变。例如，强酸盐酸（HCl）与强碱氢氧化钠（NaOH）反应生成1摩尔水时的焓变，就称为中和焓。-57.3kJ/mol中和焓实验测得该反应的中和焓约为-57.3kJ/mol。1mol生成水该反应生成1摩尔的水。溶解焓溶解焓是指在一定温度和压力下，1mol溶质溶解于一定量的溶剂中所产生的焓变。溶解焓为负值，表示溶解过程放热，溶液温度升高。溶解焓为正值，表示溶解过程吸热，溶液温度降低。相变焓相变焓是指物质在恒定压力下发生相变时所吸收或放出的热量。它反映了物质在不同相态之间转变时能量变化的大小。相变焓是热力学中一个重要的概念，可以用来计算化学反应的热效应。相变焓的数值取决于物质的种类、相变类型以及温度和压力等因素。例如，水的熔化焓为6.01kJ/mol，沸腾焓为40.7kJ/mol。相变焓在实际应用中具有广泛的应用，例如在工业生产中，可以用来计算化学反应的热量变化，从而优化反应条件，提高生产效率。此外，相变焓还可以用来预测物质的相变温度和压力等信息。标准生成焓标准生成焓指的是在标准状态下，由最稳定的单质生成1摩尔物质的焓变，用符号ΔfH°表示。标准状态通常定义为298.15K（25°C）和1atm压力。标准生成焓是热化学计算中的重要数据，可以通过实验测量或使用热化学方程式来计算。它可以用于计算反应焓变，从而预测反应是否可以自发进行。0kJ/mol单位298.15K标准状态温度1atm标准状态压力ΔfH°符号标准生成焓Hess定律1反应热反应热只与反应的始末状态有关2多步反应反应可分多步进行3总反应热等于各步反应热之和Hess定律在化学反应热的计算中非常重要，它可以帮助我们计算一些难以直接测量的反应热。洪特定律1基本概念洪特定律描述了反应热与反应物和生成物的化学计量系数之间的关系。它指出，一个反应的反应热等于其化学计量系数乘以相应的生成焓的代数和。2应用范围洪特定律广泛应用于化学反应热量的计算，特别是在无法直接测量反应热的情况下。它为计算反应热提供了简便方法，并帮助我们理解化学反应过程中的能量变化。3关键要点洪特定律强调了生成焓的重要性，它代表了生成一摩尔物质的热量变化。通过利用标准生成焓，我们可以计算出复杂反应的反应热。反应热的计算利用热化学方程式热化学方程式反应热可以直接从方程式中读取。利用标准生成焓通过查阅标准生成焓表计算反应热。利用Hess定律根据已知反应热计算未知反应热。利用热化学方程式写出化学反应方程式将反应物和生成物写成化学式，并用箭头连接，表示化学反应。配平化学方程式确保反应式两边原子数目相等，用系数平衡。添加反应热值在化学方程式右边添加反应热值，用△H表示，并注明单位（kJ/mol）。注意正负号放热反应△H为负值，吸热反应△H为正值。利用标准生成焓标准生成焓是指在标准状态下，由最稳定单质生成1mol物质时的焓变，符号为ΔHf°。1计算反应热利用标准生成焓可以计算反应热2标准生成焓化学物质的标准生成焓3反应物计算反应物和生成物的标准生成焓4生成物反应热等于生成物标准生成焓之和减去反应物标准生成焓之和例如，对于反应H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)，已知H2(g)、O2(g)和H2O(l)的标准生成焓分别为0kJ/mol、0kJ/mol和-285.8kJ/mol，则该反应的反应热为-285.8kJ/mol，即每生成1mol液态水放出285.8kJ的热量。利用Hess定律1Hess定律利用已知反应热计算未知反应热.反应热与反应途径无关，只与反应的始态和终态有关。2步骤将已知反应进行适当的加减，使之加减后成为目标反应。目标反应的反应热等于已知反应热加减后的结果。3举例计算C(石墨)+O2(g)=CO2(g)的反应热。已知：C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)，△H=-110.5kJ/mol；CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)，△H=-283.0kJ/mol。反应热的大小及方向能量变化反应热的大小反映了化学反应过程中能量变化的程度，数值越大，能量变化越剧烈。正负值反应热可以是正值或负值，正值表示吸热反应，负值表示放热反应。影响因素反应热的大小和方向受多种因素影响，包括反应物和生成物的性质、反应条件等。放热反应和吸热反应放热反应放热反应会释放热量，导致周围环境温度升高。常见放热反应包括燃烧、中和反应和许多化学反应。吸热反应吸热反应需要吸收热量才能进行，导致周围环境温度降低。常见吸热反应包括冰的融化、水的蒸发和许多分解反应。反应热的影响因素反应物的性质反应物的化学键类型和键能会影响反应热，例如，化学键越强，反应热越低。生成物的性质生成物的化学键类型和键能也会影响反应热，生成物化学键越稳定，反应热越低。反应条件温度、压力、浓度等因素会影响反应热，例如，温度升高，反应热通常会增加。催化剂催化剂可以改变反应路径，降低反应的活化能，但不会改变反应热。温度对反应热的影响温度会改变反应速率，从而影响反应热。温度升高，反应速率加快，更多反应物转化为产物，反应热会随之改变。温度降低，反应速率减慢，反应热也会相应降低。压力对反应热的影响影响因素压力主要影响气体反应的反应热。当反应物或生成物为气体时，压力升高会使反应向体积减小的方向进行，进而影响反应热。体积变化对于气相反应，如果反应体积减小，则升高压力会使反应热减小。反之，如果反应体积增大，则升高压力会使反应热增大。理想气体对于理想气体反应，压力对反应热的影响较小。因为理想气体分子之间没有相互作用，所以压力变化对反应热的影响可以忽略。实际气体对于实际气体反应，由于气体分子间存在相互作用，所以压力变化对反应热的影响比较明显。浓度对反应热的影响浓度与反应热反应物浓度越高，反应热越大。这是因为反应物浓度越高，反应进行的越充分，放出的热量也就越多。稀释与反应热稀释溶液时，反应物的浓度降低，反应热也会降低。因为稀释溶液后，反应物之间的碰撞机会减少，反应的程度也会下降。总结化学反应热是化学反应过程中能量变化的量度，表示反应物转化为生成物过程中放出或吸收的热量。热力学定律为化学反应热的计算提供了理论基础，其中焓变是反应热的重要概念。思考题1.反应热的符号为何是正负号？2.反应热与反应物和