《化学热力学》课件

,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,*,*,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,*,*,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,*,*,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,/10/29,.,*,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,/10/29,.,*,*,第六章 热力学第一定律和热化学,6,1,化学反应中的能量关系,6,2,热力学第一定律,6,3,化学反应热效应,6,4,生成焓和燃烧焓,*第六章 热力学第一定律和热化学61化学反应中的能量,*,6-1-1,系统和环境,系统,人们所选取的研究对象。,环境,系统以外的但又与系统密切相关的,物质的全部,如：,溶液中的化学反应。,溶液是,系统,；而与溶液有关联的其它部,分（如烧杯、搅棒、溶液上方的空气等）,是环境,。,6,1,化学反应中的能量关系,*6-1-1系统和环境系统人们所选取的研究对象。61,*,按系统和环境之间物质和能量的交换情况的不,同，可将体系分为：,敞开系统,系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换,封闭,系统,系统与环境之间没有物质交换,只有能量交换,孤立,系统,系统与环境之间没有物质和能量交换,*按系统和环境之间物质和能量的交换情况的不敞开系统,*,6-1-2,状态和状态函数,状态,指用来描述该体系的温度、压力、体积、,质量、组成等物理和化学性质的物理量,的总和。,即：状态是体系的一切客观性质的总和,。,状态函数,能确定体系状态性质的物理量，,只与体系所处的状态有关。,*6-1-2 状态和状态函数状态指用来描述该体系的温度,*,注意：,1,、状态函数的变化值,只与,体系变化的,始末状态,有关，而与,变化途径,无关,。,T=T,2,-T,1,=50-25=25,*注意：T=T2-T1=50-25=25,*,2,、同一体系的,状态,函数之间是相互关联和相互制约的,，如确定了其中的几个，其它的也就 随之确定了。,如气体状态方程式：,PV,=n,RT,*2、同一体系的状态函数之间是相互关联和相互制约的，如确定了,*,6-1-3,热和功,热量,体系和环境之间存在温差时所发生的能,量交换。,如：反应热、溶解热等,功,体系和环境之间除热之外的其它能量交换。,如：体积功，非体积功（电功、表面功等）,热和功都是能量的传递形式。,热量用,q,表示，功用,w,表示。,*6-1-3热和功热量体系和环境之间存在温差时所发生的,*,规定：,1,、,系统吸热,q,0,，系统放热,q,0,。,2,、,系统对环境做功 ,0,，,环境对系统做功 ,0,。,3,、,热和功,不是状态函数,，,因此其数值大小与变化途径有关,如：在外压（,p,）恒定的条件下，体积功由系统体积的变化量（,V,）来决定。,即,W=-pV,4,、,热和功的单位：,J,或,kJ,*规定：,*,6-1-4,热力学能,、热力学能,系统中一切形式能量的总和，用表示。,、热力学能,是状态函数，其变化值与变化途径无关。,、热力学能,的绝对值无法知道，但只要知道,热力学能,的变化值（,D,U,）就可以了。,4,、热力学能,的单位：,J,或,kJ,*6-1-4 热力学能、热力学能系统中一切形式能量,*,6-2,热力学第一定律 能量守恒定律,在任何过程中，能量不能消灭也不能创生，只能从一种形式转化成另一种形式，从一个物体传给另一个物体。,*6-2 热力学第一定律 能量守恒定律,*,如：在一封闭,系统,中,始态 过程中 终态,U,1,与环境交换热和功,U,2,q+W,根据能量守恒定律：,U,2,=,U,1,+,（,q+W,）,或：,U=,U,2,-,U,1,=q+W,上式说明：,系统,从始态到终态的变化过程，其,热力学能,的改变（,U,）等于,系统,吸收的热量和得到的功。,*如：在一封闭系统中 上式说明：系统从始态到终态的变化,*,6,3,化学反应热效应,讨论和计算化学反应热量变化问题的学科，称为,热化学。,在恒压或恒容条件下而且不做其它功的条件下，当一个化学反应发生后若使反应的温度回到反应物的起始温度，这时系统放出或吸收的热量称为反应热。,(,通过实验测得的。,),*63化学反应热效应 讨论和计算化学反应热量变化,*,6-3-1,恒压或恒容条件下的化学反应热,1.,恒容条件下的化学反应热,若系统变化是恒容过程,(,体积不变,),，即没有体积功则,W,=0,，,U=Q,v,Q,v,为恒容过程的热量，此式表示在不做体积功的条件下系统在恒容过程中所吸收的热量全部用来增加系统的热力学能。,*6-3-1 恒压或恒容条件下的化学反应热1.恒容条件,*,如果,系统,变化是恒压过程即,p,为定值，,V,由,V,1,变成,V,2,，,Q,p,表示恒压过程的热量,(,V,2,V,1,时是,系统,对环境做功,W,为负,),。,U,=,Q,p,+,W,=,Q,p,-,p,(,V,2,-,V,1,),U,2,-,U,1,=,Q,p,-,p,(,V,2,-,V,1,)=,Q,p,-,pV,2,+,pV,1,Q,p,=(,U,2,+,pV,2,)-(,U,1,+,pV,1,),U,、,p,、,V,都是,系统,的状态函数，它们的组合,(,U+pV,),也是状态函数在热力学上将,(,U+pV,),定义为新的状态函数，叫做焓，用,H,来表示,：,H=U+pV,Q,p,=,(,U,2,+,pV,2,)-(,U,1,+,pV,1,)=,H,2,-,H,1,=,H,2.,恒压条件下的化学反应热,*如果系统变化是恒压过程即p为定值，V由V1变成V,*,1,、,因,U,的绝对值无法测，所以,H,的绝对值亦无法测，我们也只研究焓变,(,H,),。,2,、,规定,：放热反应时，,D,H,0,吸热反应时：,D,H,0,对吸热反应：,H,生成物,H,反应物,对放热反应：,H,生成物,H,反应物,3,、,D,H,的单位：,kJ mol,-1,*1、因 U 的绝对值无法测，所以 H 的绝对值亦无法测，我,*,6-3-2,热化学反应方程式,此反应为放热反应。,此反应是吸热反应。,热化学反应方程式书写时应,注意,：,、要注明反应条件。若不注明者则认为是标准状态。,、要注明物质聚集状态（,S,、,l,、,g,、,aq,）,*6-3-2热化学反应方程式此反应为放热反应。此反应是吸,*,6-3-3,盖斯定律,、,盖斯定律,在恒压或恒容条件下，一个化学反应不论是一步完成或分几步完成，其热效应总是相同的。,如：,H,2,(g)+0.5O,2,(g)=H,2,O(l),r,H,=-285.8kJmol,-1,若分步,:,H,2,(g)=2H(g),r,H,1,=+431.8kJmol,-1,0.5O,2,(g)=O(g),r,H,2,=+244.3kJmol,-1,2H(g)+O(g)=H,2,O(g),r,H,3,=-917.9kJmol,-1,H,2,O(g)=H,2,O(l),r,H,4,=-44.0kJmol,-1,总,:H,2,(g)+0.5O,2,(g)=H,2,O(l),r,H,总,=-285.8kJmol,-1,*6-3-3 盖斯定律、盖斯定律在恒压或恒容条件下，,*,盖斯定律是热化学的基础，,它能使热化学方程式像普通代数方程式那样进行计算，从而可以使我们从易测的热效应来求算难于测量或不能测量的热效应。,一个分一步，一个分四步。因焓为状态函数所以与途径无关,H,2,(g)+0.5O,2,(g)H,2,O(l),+O(g)H,2,O(g),r,H,3,r,H,4,r,H,2,r,H,1,2H(g),*盖斯定律是热化学的基础，它能使热化学方程式像普通代,*,例,1,：求,C(,石墨,)+0.5O,2,(g)=CO(g),的,r,H,=,？,因为产物的纯度不好控制，可能在生成,CO,的同时也有少量,CO,2,的生成。下列两个反应的热效应容易测。,C(,石墨,)+O,2,(g)=CO,2,(g),r,H,2,=-393.5kJmol,-1,CO(g)+0.5O,2,(g)=CO,2,(g),r,H,3,=-283.,kJmol,-1,C,石墨,+O,2,(g),CO,2,(g),CO(g)+0.5O,2,(g),r,H,2,r,H,3,始态,终态,r,H,1,r,H,2,=,r,H,1,+,r,H,3,解得,r,H,1,=-110.5kJmol,-1,*例1：求C(石墨)+0.5O2(g)=CO(g)的,*,6-4,生成焓和燃烧焓,6-4-1,热力学,标准状态,6-4-2,生成焓,(,H,f,),在恒定温度和压力下，由,稳定,的,纯态单质,生成,1mol,化合物时，体系的焓变称为该化合物的生成焓（或称为生成热），以,H,f,表示。,气体物质,压力为,100kPa,（,P,）,溶液中溶质,其浓度为,1.0 moldm,-3,(,c,),液体和固体,P,压力下的液态和固态纯物质,温度可以任选，通常选,298.15 K,。,*6-4 生成焓和燃烧焓6-4-1 热力学标准状态,*,6-4-3,标准,生成焓,在一定温度、,标准状态,下,由稳定的纯态单质生成,1mol,化合物时，系统的焓变称为该化合物的标准生成焓，以,H,f,表示。,部分物质的标准生成焓,H,f,可以从有关表中查得。,生成焓和标准生成焓的,单位是：,k,J mol,-1,显然，,稳定的纯态,单质的标准生成焓为,0,。,*6-4-3 标准生成焓部分物质的标准生成焓Hf 可以从,*,6-4-4,由标准生成焓计算化学反应热,单质,*6-4-4 由标准生成焓计算化学反应热 单质,*,即：,标准反应热,H,o,等于生成物标准生成焓之和与反应物标准生成焓之和的差,。,*即：标准反应热Ho等于生成物标准生成焓之和与反应物标准生,*,例,2,计算下列反应的标准反应热,解,：查表得,*例2 计算下列反应的标准反应热解：查表得,*,例,3,已知,：,*例3 已知：,*,解：,设计的反应途径如下,根据盖斯定律：,=(-393.5,3)+(-285.8,4)+(+2219.9),=-103.8 kJ mol,-1,*解：设计的反应途径如下根据盖斯定律：,*,6-4-4,标准燃烧焓,在一定温度和标准状态下,1 mol,有机物质完全燃烧时的焓变，称为该物质的摩尔燃烧焓，用符号,H c,表示。,通常指定物质中的,C,燃烧后变为,CO,2,(g),H,变为,H,2,O(l),S,变为,SO,2,(g),N,变为,N,2,(g),金属如银等都变为游离状态。,*6-4-4 标准燃烧焓在一定温度和标准状态下 1 m,28,可编辑,感谢下载,28可编辑感谢下载,29,可编辑,感谢下载,29可编辑感谢下载,