第二章热化学ppt课件

1、第二章第二章 热化学热化学2.1 热力学术语和根本概念热力学术语和根本概念2.2 热力学第一定律热力学第一定律2.3 化学反响的热效应化学反响的热效应 2.4 Hess定律定律2.5 反响热的求算反响热的求算2.1 热力学术语和根本概念热力学术语和根本概念2.1.1 系统和环境系统和环境2.1.5 化学反响计量式和反响进度化学反响计量式和反响进度2.1.4 相相2.1.3 过程和途径过程和途径2.1.2 形状和形状函数形状和形状函数 2.1.1 系统和环境系统和环境系统：被研讨对象。环境：系统外与其亲密相关的部分。敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。封锁系统：与环境无物质交换有能量交换。隔

2、离系统：与环境无物质、能量交换。2.1.2 形状和形状函数形状和形状函数形状：系统的宏观性质的综合表现。形状函数：描画系统形状的物理量 (p,V,T)。特点：形状一定,形状函数一定。 当系统形状发生变化时，形状函数 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，并且过程中一直坚持这个温度。T1=T2定压过程：始态、终态压力相等，并且过程中一直坚持这个压力。p1=p2定容过程：始态、终态容积相等，并且过程中一直坚持这个容积。V1=V22.1.4 相相均相系统(或单相系统)非均相系统(或多相系

3、统) 系统中物理性质和化学性质完全一样的且与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部分，叫做相。2.1.5 化学反响计量式和反响进度化学反响计量式和反响进度BBB 0 ZYBAzyba物质B的化学计量数B化学反响计量式：A= a， B= b， Y=y， Z=z 。BBBBB)0()(ntnn反响进度：单位是molZYBA0zyba gNH2gH3gN322t0时 nB/mol 3.0 10.0 0 0 t1时 nB/mol 2.0 7.0 2.0 t2时 nB/mol 1.5 5.5 3.0 1 2 mol0 . 11mol)0 . 30 . 2(NN2211nmol5 . 12mol0 . 1

4、2mol)00 . 2(NHNH3311nmol0 . 13mol)0 .100 . 7(HH2211n反响进度必需对应详细的反响方程式。 gNHgH23gN21322mol0 . 22/1mol)0 . 30 . 2(22NN1n时1tt 2.0 7.0 2.0 (mol) 3.0 10.0 0 (mol)0t2.2 热力学第一定律热力学第一定律2.2.1 热和功热和功2.2.3 热力学第一定律热力学第一定律2.2.2 热力学能热力学能2.2.1 热和功热和功 系统与环境之间由于存在温差而传送的能量。1.热( Q )热不是形状函数。规定：系统吸热：Q 0； 系统放热： Q 0。 系统与环境之

5、间除热之外以其他方式传送的能量 。 分类：体积功，非体积功系统对环境做功，W0得功2.功( W )规定：功不是形状函数lFWexpexV1l体积功的计算：Vpex12exVVplApex2.2.2 热力学能热力学能热力学能(U)： 系统内一切微观粒子的全部 能量之和，也称内能。 U是形状函数。 UUU12 热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关。2.2.3 热力学第一定律热力学第一定律WQU 对于封锁系统热力学第一定律的数学表达是为： 热力学第一定律的本质是能量守恒与转化定律。U1 U2QWU2 = U1 + Q + WU2 - U1 = Q + W2.3 化学反响的热效应化学反响的热

6、效应2.3.1 定容反响热定容反响热2.3.5 规范摩尔生成焓规范摩尔生成焓2.3.4 热化学方程式热化学方程式2.3.3 rUm和和rHm 2.3.2 定压反响热定压反响热2.3.6 规范摩尔熄灭焓规范摩尔熄灭焓 封锁系统，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。 由于：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，封锁系统从环境吸收的热等于系统热力学能的添加。2.3.1 定容反响热定容反响热 封锁系统，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 定压反响热定压反响热V

7、pQUpex111222)(VpUVpUQp112212VpVpQUUp12ex12VVpQUUp0, 0HH放热反应吸热反应令：U + pV = H 焓，形状函数 H = H2 H1 焓变 那么：Qp = H 即，在定压且非体积功为零的过程中，封锁系统从环境吸收的热等于系统焓的添加。对于无气体参与的反响，W = pex V=0有气体参与的反响：WQUVpHUex2.3.3 rUm和和rHm rUmrHm=rUmrHm=pex VrHm n(g)RT=rHmRTB(g)=rHm规范形状： 表示化学反响及其反响热(规范摩尔焓变)关系的化学反响方程式。2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)气体：

8、T，p = p =100kPa液、固体：T，p 下，纯物质溶液：溶质B，bB=b =1molkg-1cB=c =1molL-12.3.4 热化学方程式热化学方程式(298.15K) = 483.64kJmol-1rHm称为反响的规范摩尔焓变。rHm2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)H2(g)+ O2(g) H2O(g)21(298.15K) = 483.64kJmol-1rHm 聚集形状不同时， 不同。rHm(298.15K) = 571.66kJmol-1rHm 化学计量数不同时， 不同。rHm(298.15K) = 241.82kJmol-1r

9、Hm 在温度T下,由参考形状单质生成物质B(B=+1)反响的规范摩尔焓变，称为物质B的规范摩尔生成焓。H2(g)+ O2(g) H2O(g)212.3.5 规范摩尔生成焓规范摩尔生成焓(B,相态,T) ，单位是kJmol-1fHm(H2O ,g,298.15K) = 241.82kJmol-1fHmfHm(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规范摩尔焓变，称为物质B的规范摩尔熄灭焓。)g(COC2) l (OHH2)O(l2H(g)CO (g)OOH(l)CH2222332.3.6 规范摩尔熄灭焓规范摩尔熄灭焓(B,相态,T) ，单位是kJmol-1c

10、Hm(CH3OH ,l,298.15K) = 726.51kJmol-1cHm0), g,CO(2TcHm0), l ,OH(2TcHm2.4 Hess定律定律 化学反响不论是一步完成还是分几步完成，其反响热总是一样的。rHm,1rHm,2rHm+=或rHm=rHm,i 例：知298.15K下，反响：计算298.15K下，CO的规范摩尔生成焓。)(gCO (g)OC(s)(1)22(g)CO (g)OCO(g)(2)2221运用：1.利用方程式组合计算rHm(1) = 393.5kJmol-1rHm(2) = 282.98kJmol-1rHm解：解法一：利用Hess定律)(gOC(s)2)g(

11、CO)g(O221 gCO2途径1途径2解法二：解法二：(g)CO(g)OC(s)22222)(gCO(g)OCO(g)11CO(g)(g)OC(s)22,3rHm,1rHm,2rHm,3rHm,1rHm,2rHm= 110.53kJmol-1,1rHm,2rHm,3rHm2.5 反响热的求算反响热的求算2.5.1 由规范摩尔生成焓计算由规范摩尔生成焓计算 反响的规范摩尔焓变反响的规范摩尔焓变2.5.2 由规范摩尔熄灭焓计算由规范摩尔熄灭焓计算 反响的规范摩尔焓变反响的规范摩尔焓变(g)5O(g)4NH23(g)6H(g)O5(g)2N222 gOH6)4NO(g2=490.25+6(-241.82) -4 (-46.11)-0kJmol-1= 905.4 8kJmol-12.5.1 由规范摩尔生成焓计算由规范摩尔生成焓计算 反响的规范摩尔焓变反响的规范摩尔焓变rHm=?fHm(NH3,g)4fHm(O2,g)5fHm(NO,g)4fHm(H2O,g)6(NO,g)+4fHm(H2O,g)6fHm(NH3,g)+-4fHm(O2,g)5fHmrHm=结论： aA + bB yY + zZ(B,相态,T)fH