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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 热化学,2.1 热力学术语和根本概念,2.2,热力学第一定律,2.3 化学反响的热效应,2.4,Hess,定律,2.5 反响热的求算,2.1 热力学术语和根本概念,2.1.1,系统和环境,2.1.5 化学反响计量式和反响进度,2.1.4,相,2.1.3,过程和途径,2.1.2,状态和状态函数,2.1.1,系统和环境,系统：,被研究对象。,环境：系统外与其密切相关的局部。,敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。,封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。,隔离系统：与环境无物质、能量交换。,2.1.2,状态和状态函数,状态,：系统的宏观性质的综合表现。,状态函数,：描述系统状态的物理量(,p,V,T,)。,特点：状态一定,状态函数一定。,当系统状态发生变化时，状态函数,的变化值只与始态、终态有关,而与,变化途径无关。,2.1.3,过程和途径,过程：,系统从始态到终态发生的一系列变化。,定温过程,：始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度。,T,1,=,T,2,定压过程,：始态、终态压力相等，并且过程中始终保持这个压力。,p,1,=,p,2,定容过程,：始态、终态容积相等，并且过程中始终保持这个容积。,V,1,=,V,2,2.1.4,相,均相系统(或单相系统),非均相系统(或多相系统),系统中物理性质和化学性质完全相同的且与其他局部有明确界面分隔开来的任何均匀局部，叫做相。,2.1.5 化学反响计量式和反响进度,物质B的化学计量数,化学反响计量式：,A,=,a,，,B,=,b,，,Y,=y,，,Z,=z,。,反响进度：,单位是mol,t,0,时,n,B,/mol,3.0 10.0 0 0,t,1,时,n,B,/mol,2.0 7.0 2.0,t,2,时,n,B,/mol,1.5 5.5 3.0,反响进度必须对应具体的反响方程式。,2.0 7.0 2.0 (mol),3.0 10.0 0 (mol),2.2,热力学第一定律,2.2.1,热和功,2.2.3,热力学第一定律,2.2.2,热力学能,2.2.1,热和功,系统与环境之间由于存在温差而传递,的能量。,1.热(,Q,),热不是状态函数。,规定：,系统吸热：,Q,0；,系统放热：,Q,0。,系统与环境之间除热之外以其他形式传递的能量。,分类：,体积功，非体积功,系统对环境做功，W0得功,2.功(,W,),规定：,功不是状态函数,p,ex,V,1,体积功的计算：,2.2.2,热力学能,热力学能(,U,)：,系统内所有微观粒子的全部,能量之和，也称内能。,U,是状态函数,。,热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关。,2.2.3,热力学第一定律,对于封闭系统热力学第一定律的数学表达是为：,热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。,U,1,U,2,Q,W,U,2,=,U,1,+,Q,+,W,U,2,-,U,1,=,Q,+,W,2.3 化学反响的热效应,2.3.1 定容反响热,2.3.5,标准摩尔生成焓,2.3.4,热化学方程式,2.3.3,r,U,m,和,r,H,m,2.3.2 定压反响热,2.3.6,标准摩尔燃烧焓,封闭系统，在定容过程中，系统和环境之间交换的热量为定容反响热。用QV表示。,因为：V=0，所以：体积功W=0；,QV=U,即，在定容且非体积功为零的过程中，封闭系统从环境吸收的热等于系统热力学能的增加。,2.3.1 定容反响热,封闭系统，在定压过程中，系统和环境之间交换的热量为定压反响热。用Qp表示。假设系统不做非体积功，那么：,2.3.2 定压反响热,令：U+pV=H 焓，状态函数,H=H2 H1 焓变,那么：Qp=H,即，在定压且非体积功为零的过程中，封闭系统从环境吸收的热等于系统焓的增加。,对于无气体参加的反响，W=pex V=0,有气体参加的反响：,2.3.3,r,U,m,和,r,H,m,=,=,p,ex,V,n,(g),RT,=,RT,B(g),=,标准状态：,表示化学反响及其反响热(标准摩尔焓变)关系的化学反响方程式。,2H,2,(g)+O,2,(g),2H,2,O(g),气体：,T,，,p,=,p,=100kPa,液、固体：,T,，,p,下，纯物质,溶液：溶质B，,b,B,=,b,=1mol,kg,-1,c,B,=,c,=1mol,L,-1,2.3.4,热化学方程式,(298.15K)=,483.64kJ,mol,-1,称为反应的,标准摩尔焓变。,2H,2,(g)+O,2,(g),2H,2,O(g),2H,2,(g)+O,2,(g),2H,2,O(,l,),H,2,(g)+O,2,(g),H,2,O(g),(298.15K)=,483.64kJ,mol,-1,聚集状态不同时，不同。,(298.15K)=,571.66kJ,mol,-1,化学计量数不同时，不同。,(298.15K)=,241.82kJ,mol,-1,在温度T下,由参考状态单质生成物质B(B=+1)反响的标准摩尔焓变，称为物质B的标准摩尔生成焓。,H,2,(g)+O,2,(g),H,2,O(g),2.3.5,标准摩尔生成焓,(B,相态,T,)，单位是kJ,mol,-1,(H,2,O,g,298.15K)=,241.82kJ,mol,-1,(参考态单质,T,)=0,在温度,T,下,物质B(,B,=,1)完全氧化成指定产物时的标准摩尔焓变，称为物质B的标准摩尔燃烧焓。,),O(l,2H,(g),CO,(g),O,OH(l),CH,2,2,2,2,3,3,+,+,2.3.6,标准摩尔燃烧焓,(B,相态,T,)，单位是kJ,mol,-1,(CH,3,OH,l,298.15K)=,726.51kJ,mol,-1,0,),g,CO,(,2,=,T,0,),l,O,H,(,2,=,T,2.4 Hess,定律,化学反响不管是一步完成还是分几步完成，其反响热总是相同的。,+,=,或,=,例：298.15K下，反响：,计算298.15K,下，CO的标准摩尔生成焓。,),(g,CO,(g),O,C(s),(1),2,2,+,(g),CO,(g),O,CO(g),(2),2,2,2,1,+,应用：,1.利用方程式组合计算,(1)=,393.5kJ,mol,-1,(2)=,282.98kJ,mol,-1,解：,解法一：,利用Hess定律,途径1,途径2,解法二：,(g),CO,(g),O,C(s),2,2,+,2,2,2,),(g,CO,(g),O,CO(g),),1,+,-,1,CO(g),(g),O,C(s),2,2,+,3,1,2,3,1,2,=,=110.53kJ,mol,-1,1,2,3,2.5 反响热的求算,2.5.1 由标准摩尔生成焓计算,反响的标准摩尔焓变,2.5.2 由标准摩尔燃烧焓计算,反响的标准摩尔焓变,=,490.25+6(,-,241.82),-,4(,-,46.11),-,0,kJ,mol,-1,=,905.4 8kJ,mol,-1,2.5.1 由标准摩尔生成焓计算,反响的标准摩尔焓变,=?,(NH,3,g),4,(O,2,g),5,(NO,g),4,(H,2,O,g),6,(NO,g)+,4,(H,2,O,g),6,(NH,3,g),+,-,4,(O,2,g),5,=,结论：,a,A+,b,B,y,Y+,z,Z,(B,相态,T,),B,(,T,),=,2.5.2 由标准摩尔燃烧焓计算,反响的标准摩尔焓变,(C),(CO),=,-,(C),=,1,(CO),=,2,3,=,-,3,1,2,结论：,a,A+,b,B,y,Y+,z,Z,(B,相态,T,),-,B,(,T,)=,
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