第二化学反应的能量和方向PPT学习教案

1、会计学1第二化学反应的能量和方向第二化学反应的能量和方向 本章学习要求本章学习要求1. 了解化学热力学基本概念，了解了解化学热力学基本概念，了解 热力学能、焓、熵、自由能等状热力学能、焓、熵、自由能等状 态函数的物理意义态函数的物理意义2. 掌握热力学第一定律，第二定律掌握热力学第一定律，第二定律 的基本内容的基本内容3. 掌握掌握化学反应热效应的各种计算化学反应热效应的各种计算 方法方法第1页/共71页4. 掌握化学反应掌握化学反应D DrSmq q、D DrGmq q 的计算和过程自发性的判断方法的计算和过程自发性的判断方法5. 掌握化学反应掌握化学反应D DrGmq q与温度的与温度的

2、关系式关系式 Gibbs-Helmholtz方程方程, 及温度对反应自发性的影响及温度对反应自发性的影响第2页/共71页2.1 基本概念基本概念1 . 体系与环境体系与环境 在热力学中，将研究的对象作为体系在热力学中，将研究的对象作为体系(system)，体系之外与体系有关的部，体系之外与体系有关的部分成为环境分成为环境(surrounding)。 第3页/共71页根据体系与环境之间的关系根据体系与环境之间的关系 可将体系分为三类：可将体系分为三类： 物质交换物质交换 能量交换能量交换 敞开体系敞开体系 open system封闭体系封闭体系 closed system孤立体系孤立体系 iso

3、lated system第4页/共71页open systemclosed system第5页/共71页isolated system第6页/共71页同一研究对象可能用不同的方法划分为不同一研究对象可能用不同的方法划分为不同的体系同的体系以以水水为体系为体系: 敞开体系敞开体系 以以烧杯烧杯为体系为体系: 封闭体系封闭体系以以绝热箱绝热箱为体系为体系: 孤立体系孤立体系第7页/共71页 体系与环境的划分，是为了体系与环境的划分，是为了研究方便而人为确定的。研究方便而人为确定的。 体系与环境之间可能存在着体系与环境之间可能存在着界面，也可能没有实际的界面，界面，也可能没有实际的界面，但可以想象有

4、一个界面将体系与但可以想象有一个界面将体系与环境分隔开。环境分隔开。第8页/共71页变化途径无关；变化途径无关；(3) 体系经过任何途径变化恢复体系经过任何途径变化恢复到原来的状态到原来的状态,状态函数恢复状态函数恢复原值原值,即变化值为零即变化值为零。第9页/共71页第10页/共71页第11页/共71页T2T1T2T1Q第12页/共71页功功( W ) - 除热以外其它形式传递的能量除热以外其它形式传递的能量 功可分为功可分为 体积功体积功 WvWv ( (膨胀功膨胀功 volume work) ) 和和非体积功非体积功 W W ( (非膨胀功非膨胀功 nonvolume work)或或有用

5、功有用功。 定压下定压下, ,体积功体积功 Wv = -pD DV第13页/共71页 热和功热和功都不是状态函数，都不是状态函数， 其数值与变化途径有关其数值与变化途径有关 热和功的符号热和功的符号: “ + ” “ ” Q 体系吸热体系吸热 体系放热体系放热 W 环境对体系作功环境对体系作功 体系对环境作功体系对环境作功第14页/共71页 6. 热力学能热力学能 thermodynamic energy 热力学能也称为热力学能也称为内能内能（internal energy）是体系内部各种形式能量）是体系内部各种形式能量的总和，它的绝对值无法测定的总和，它的绝对值无法测定 热力学能是热力学能是

6、状态函数状态函数，用符号，用符号U 表示。表示。第15页/共71页热力学第一定律的热力学第一定律的数学表达数学表达式式D DU = Q + W第16页/共71页例例 在在351K、101kPa下，下，460g乙醇蒸乙醇蒸气凝结为同温度的液体。已知乙醇的气凝结为同温度的液体。已知乙醇的气化热为气化热为.mol-1，计算此过程的，计算此过程的 Q 、W 、 U。第17页/共71页2.2 热化学热化学 Thermochemistry 1. 1. 化学反应热化学反应热 化学反应化学反应产物的温度产物的温度与与反应物的反应物的温度相同温度相同，且反应体系，且反应体系不作有用不作有用功功时，体系吸收或放出

7、的热量称时，体系吸收或放出的热量称为化学反应的为化学反应的热效应热效应 ( (反应热反应热) )。 第18页/共71页第19页/共71页第20页/共71页第21页/共71页第22页/共71页HGDAhgdaBBBR0)mol()0()(BBBBBnntnD即即（ A= -a, D= -d, G= g, H= h）HHGGDDAAnnnnDDDD 化学计量数化学计量数 stoichiometric coefficient定义定义:反应进度反应进度 即即第23页/共71页 化学反应：化学反应：反应进度反应进度 =1mol 的物理意义是的物理意义是a mol的的A 与与b mol的的B 完全反应完全

8、反应, 全部转化为全部转化为g mol的的G 和和h mol的的H HGDAhgda第24页/共71页kJ或JmolkJ或molJ11m单位单位HHrmHr与与D DHq q 的关系的关系mmHHHHrrDHq 是在标准状态下某过程的焓是在标准状态下某过程的焓变变 是在标准状态下反应进度为是在标准状态下反应进度为 1 mol时的焓变时的焓变某化学反应的焓变某化学反应的焓变 或或(非标准状态下非标准状态下)mHr第25页/共71页第26页/共71页第27页/共71页b. 反应有气体参与时，只考虑反应有气体参与时，只考虑 气相体积的变化，则气相体积的变化，则 RT(g)UHmrmrBBRT(g)Q

9、QV,mp,mBBQp,m:反应进度反应进度 =1 mol 时的定压反应热时的定压反应热QV,m:反应进度反应进度 =1 mol 时的定容反应热时的定容反应热第28页/共71页) l (OH3)g(CO6)g(O) l (HC22221566 1,molkJ3267mVQRT(g)QQV,mp,mBB32151029831. 8)6(3267 1molkJ3271 第29页/共71页)(g,298K,CO),CaO(s,298K)(s,298K,CaCO23ppp1molkJ3.178)K298(qmrH)298(KHmrqD反应物和生成物都处于标准态反应反应进度为1 mol反应温度 Ther

10、mochemical equation 5. 热化学方程式热化学方程式第30页/共71页. 1mol . kg-1 ）第31页/共71页第32页/共71页12C(石墨石墨)+11H22 =C12H22O11(蔗糖蔗糖) 无此反应无此反应,该热化学方程式表示该热化学方程式表示从始态到终态的焓变为从始态到终态的焓变为 - 4415 kJ mol-11molkJ4415DmrH第33页/共71页EX.298K时时1g苯苯(l)在弹式量热计在弹式量热计中完全燃烧，生成中完全燃烧，生成CO2(g)和和H2O(l),放热放热41.89kJ, 求求 。 qmrHD1molKJ1 .3271298314. 8)5 . 1(78100089.41)B(DDRTUHmrmr解解: C6H62 = 6CO2(g) + 3H2O(l) S S B(g第34页/共71页EX. 1mol Fe 1mol Fe 与与 HCl HCl 反应，在反应，在密密闭容器闭容器中放热多还是在中放热多还是在开口容开口容器器中放热多？中放热多？解解: : Fe + 2HCl =