上大无机化学B化学热力学市公开课获奖课件

1、*第六章 热力学第一定律和热化学61化学反应中能量关系62热力学第一定律63化学反应热效应64 生成焓和燃烧焓第1页第1页*6-1-1系统和环境系统人们所选取研究对象。环境系统以外但又与系统密切相关 物质所有如： 溶液中化学反应。 溶液是系统； 而与溶液相关联其它部 分（如烧杯、搅棒、 溶液上方空气等） 是环境。61化学反应中能量关系第2页第2页*按系统和环境之间物质和能量互换情况不同，可将体系分为：敞开系统系统与环境之间既有物质互换,又有能量互换封闭系统系统与环境之间没有物质互换,只有能量互换孤立系统系统与环境之间没有物质和能量互换第3页第3页*6-1-2 状态和状态函数状态指用来描述该体系

2、温度、压力、体积、 质量、构成等物理和化学性质物理量 总和。 即：状态是体系一切客观性质总和。状态函数能拟定体系状态性质物理量， 只与体系所处状态相关。第4页第4页*注意： 1、状态函数改变值只与体系改变始末状态 相关，而与改变路径无关。T = T2-T1 = 50-25 = 25第5页第5页*2、同一体系状态函数之间是互相关联和互相制约，如拟定了其中几种，其它也就 随之拟定了。 如气体状态方程式：PV = n RT第6页第6页*6-1-3热和功热量体系和环境之间存在温差时所发生能 量互换。 如：反应热、溶解热等功体系和环境之间除热之外其它能量互换。 如：体积功，非体积功（电功、表面功等）热和

3、功都是能量传递形式。热量用 q 表示，功用 w 表示。第7页第7页*要求： 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，因此其数值大小与改变路径相关 如：在外压（p）恒定条件下，体积功由系统体积改变量（V）来决定。 即 W = - pV 4、热和功单位：J 或 kJ第8页第8页*6-1-4 热力学能、热力学能系统中一切形式能量总和，用表示。、热力学能是状态函数，其改变值与改变路径无关。、热力学能绝对值无法知道，但只要知道热力学能改变值（D U）就能够了。4 、热力学能单位：J 或 kJ第9页第9页*6-2 热力学第一定律

4、 能量守恒定律 在任何过程中，能量不能毁灭也不能创生，只能从一个形式转化成另一个形式，从一个物体传给另一个物体。第10页第10页*如：在一封闭系统中 始态 过程中 终态 U1 与环境互换热和功 U2 q +W依据能量守恒定律： U2 = U1 +（q + W） 或：U = U2 - U1 = q + W 上式阐明：系统从始态到终态改变过程，其热力学能改变（U ）等于系统吸取热量和得到功。第11页第11页*63化学反应热效应 讨论和计算化学反应热量改变问题学科，称为热化学。在恒压或恒容条件下并且不做其它功条件下，当一个化学反应发生后若使反应温度回到反应物起始温度，这时系统放出或吸取热量称为反应热

5、。(通过试验测得。)第12页第12页*6-3-1 恒压或恒容条件下化学反应热1. 恒容条件下化学反应热若系统改变是恒容过程(体积不变)，即没有体积功则W=0，U=QvQv为恒容过程热量，此式表示在不做体积功条件下系统在恒容过程中所吸取热量所有用来增长系统热力学能。第13页第13页* 假如系统改变是恒压过程即p为定值，V由V1变成V2，Qp 表示恒压过程热量(V2V1时是系统对环境做功W为负)。U=Qp+W=Qp-p(V2-V1)U2-U1=Qp-p(V2-V1)=Qp-pV2+pV1Qp=(U2+pV2)-(U1+pV1)U、p、V都是系统状态函数，它们组合(U+pV)也是状态函数在热力学上将

6、(U+pV)定义为新状态函数，叫做焓，用H来表示：H=U+pVQp=(U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1=H2. 恒压条件下化学反应热第14页第14页*1、因 U 绝对值无法测，因此 H 绝对值亦无法测，我们也只研究焓变(H)。2、要求：放热反应时，DH0 吸热反应时：DH0 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、 DH单位：kJ mol-1第15页第15页*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原则状态。、要注明物质汇集状态（S、l、g、aq）第16页第16页*6-3

7、-3 盖斯定律、盖斯定律在恒压或恒容条件下，一个化学反应无论是一步完毕或分几步完毕，其热效应总是相同。如：H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l)rH=-285.8kJmol-1若分步:H2(g)=2H(g)rH1=+431.8kJmol-10.5O2(g)=O(g)rH2=+244.3kJmol-12H(g)+O(g)=H2O(g)rH3=-917.9kJmol-1H2O(g)=H2O(l)rH4=-44.0kJmol-1 总: H2(g)+0.5O2(g)=H2O(l) rH总=-285.8kJmol-1第17页第17页* 盖斯定律是热化学基础，它能使热化学方程式像普通代数方程式那样进行

8、计算，从而能够使我们从易测热效应来求算难于测量或不能测量热效应。一个分一步，一个分四步。因焓为状态函数因此与路径无关H2(g)+0.5O2(g)H2O(l)+ O(g)H2O(g)rH3rH4rH2rH12H(g)第18页第18页*例1：求C(石墨)+0.5O2(g)=CO(g)rH=？由于产物纯度不好控制，也许在生成CO同时也有少许CO2生成。下列两个反应热效应容易测。C(石墨)+O2(g)=CO2(g) rH2=-393.5kJmol-1CO(g)+0.5O2(g)=CO2(g) rH3=-283.kJmol-1C石墨+O2(g)CO2(g)CO(g)+0.5O2(g)rH2rH3始态终态

9、rH1rH2=rH1+rH3解得rH1=-110.5kJmol-1第19页第19页*6-4 生成焓和燃烧焓6-4-1 热力学原则状态 6-4-2 生成焓 (Hf) 在恒定温度和压力下，由稳定纯态单质生成1mol化合物时，体系焓变称为该化合物生成焓（或称为生成热），以 Hf 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压力下液态和固态纯物质温度能够任选，通常选 298.15 K。第20页第20页*6-4-3 原则生成焓 在一定温度、原则状态下,由稳定纯态单质生成1mol化合物时，系统焓变称为该化合物原则生成焓，以Hf 表示。部分物质原则生成焓Hf 能够从相关表中查得。生成焓和原则生成焓单位是： kJ mol-1显然，稳定纯态单质原则生成焓为0。第21页第21页*6-4-4 由原则生成焓计算化学反应热 单质第22页第22页*即：原则反应热Ho等于生成物原则生成焓之和与反应物原则生成焓之和差。第23页第23页*例2 计算下列反应原则反应热解：查表得第24页第24页*例3 已知：第25页第25页*解：设计反应路径下列依据盖斯定律： =(-393.53)+(-285.8 4)+(+2219.9) = -103.8