热化学方程式课件

第二章

化学反应的能量与方向§2.1

化学反应中的质量关系和能量关系§2.2化学反应的焓变§2.3熵与熵变§2.4Gibbs函数与反应的方向第二章化学反应的能量与方向§2.1化学反应中的质量关系和§2.1

化学反应中的质量关系与能量关系2.1.1化学反应计量式2.1.2反应进度

2.1.3热力学常用术语和基本概念2.1.4热力学第一定律

2.1.5化学反应热

2.1.6热化学方程式§2.1化学反应中的质量关系与能量关系2.1.1化学反2.1.1化学反应计量式—物质B的化学计量数，是量纲一的量。νA=–a，

νB=–b，

νY=y，

νZ=z

。ν(N2)=–1，

ν

(H2)=–3，

ν(NH3)=2例如：—化学反应计量式2.1.1化学反应计量式—物质B的化学计量数，是量纲一的量2.1.2反应进度

式中：nB—B的物质的量；

—反应进度，单位：mol。2.1.2反应进度式中：nB—B的物质的量；t0时

nB/mol

5.012.000

t1时

nB/mol

4.09.02.0

t2时

nB/mol

3.06.04.0t0时nB/mol5.012.0反应进度必须对应具体的反应方程式。4.09.02.0(mol)5.012.00(mol)反应进度必须对应具体的反应方程式。4.09.1.系统和环境2.1.3热力学常用术语和基本概念系统：被研究对象。环境：系统外与其密切相关的部分。隔离系统：与环境无物质、能量交换。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。1.系统和环境2.1.3热力学常用术语和基本概念系统：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：①状态一定,状态函数一定。②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.状态和状态函数状态：系统的宏观性质的综合表现。3.过程和途径

过程：系统从始态到终态发生的一系列变化。恒温过程：始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度。T1=T2恒压过程：始态、终态压力相等，并且过程中始终保持这个压力。p1=p2恒容过程：始态、终态容积相等，并且过程中始终保持这个容积。V1=V23.过程和途径过程：系统从始态到终态发生的一1.热和功

系统与环境之间由于存在温差而传递的能量。单位：J。(1)热(Q)热不是状态函数。规定：系统吸热：Q>0；

系统放热：

Q<0。2.1.4热力学第一定律

1.热和功系统与环境之间由于存在温差而传递

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，W<0（失功）环境对系统做功，W>0（得功）(2)功(W)规定：功不是状态函数系统与环境之间除热之外以其他形式传递的能量。pexV1恒压过程体积功的计算：pexV1恒压过程体积功的计算：pexV1体积功的计算：pexV1体积功的计算：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.热力学能热力学能(U)：系统内所有微观粒子的全部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。U1

U2QWU2=U1+Q+WU2-U1=Q+W3.热力学第一定律对于封闭系统热力学第一1.恒容反应热

封闭系统，在恒容过程中，系统和环境之间交换的热量为恒容反应热。用QV表示。

因为：V=0，所以：体积功W=0；

若系统不做非体积功，则：

QV=

U即，在恒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。2.1.5化学反应热1.恒容反应热2.1.5化学反应热2.恒压反应热与焓变

封闭系统，在恒压过程中，系统和环境之间交换的热量为恒压反应热。用Qp表示。若系统不做非体积功，则：2.恒压反应热与焓变令：U+pV=H

——焓，状态函数H=H2–H1——焓变

则：Qp

=H

即，在恒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。令：U+pV=H——焓，状态函数恒压条件下，化学反应：进行1mol反应进度时，反应的焓变——反应的摩尔焓变，记作：rHm

。3.rUm和rHm

恒压条件下，化学反应：进行1mol反应进度时，反应的焓变3.对于无气体参加的反应，W=–pexV=0恒温、恒压非体积功为零：U≈H

有气体参加的反应：W=-pexV=-pex(V2-V1)=-(n2-n1)RT=-nRTU=H-nRT当反应进度为1mol时，W=–pexV通常认为：rUm≈rHm

对于无气体参加的反应，W=–pexV=0恒温、恒压非标准状态：

表示化学反应及其反应热(标准摩尔焓变)关系的化学反应方程式。2H2(g)+O2(g)2H2O(g)气体：T，p=p=100kPa液、固体：T，p下，纯物质溶液：溶质B，bB=b=1mol·kg-1cB=c=1mol·L-12.1.6

热化学方程式(298.15K)=–483.64kJ·mol-1称为反应的标准摩尔焓变。标准状态：表示化学反应及其反应热(标准摩尔焓2H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2(g)+O2(g)H2O(g)(298.15K)=–483.64kJ·mol-1

聚集状态不同时，

不同。(298.15K)=–571.66kJ·mol-1

化学计量式不同时，

不同。(298.15K)=–241.82kJ·mol-12H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H2(g)+O第二章

化学反应的能量与方向§2.1

化学反应中的质量关系和能量关系§2.2化学反应的焓变§2.3熵与熵变§2.4Gibbs函数与反应的方向第二章化学反应的能量与方向§2.1化学反应中的质量关系和§2.1

化学反应中的质量关系与能量关系2.1.1化学反应计量式2.1.2反应进度

2.1.3热力学常用术语和基本概念2.1.4热力学第一定律

2.1.5化学反应热

2.1.6热化学方程式§2.1化学反应中的质量关系与能量关系2.1.1化学反2.1.1化学反应计量式—物质B的化学计量数，是量纲一的量。νA=–a，

νB=–b，

νY=y，

νZ=z

。ν(N2)=–1，

ν

(H2)=–3，

ν(NH3)=2例如：—化学反应计量式2.1.1化学反应计量式—物质B的化学计量数，是量纲一的量2.1.2反应进度

式中：nB—B的物质的量；

—反应进度，单位：mol。2.1.2反应进度式中：nB—B的物质的量；t0时

nB/mol

5.012.000

t1时

nB/mol

4.09.02.0

t2时

nB/mol

3.06.04.0t0时nB/mol5.012.0反应进度必须对应具体的反应方程式。4.09.02.0(mol)5.012.00(mol)反应进度必须对应具体的反应方程式。4.09.1.系统和环境2.1.3热力学常用术语和基本概念系统：被研究对象。环境：系统外与其密切相关的部分。隔离系统：与环境无物质、能量交换。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。1.系统和环境2.1.3热力学常用术语和基本概念系统：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：①状态一定,状态函数一定。②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.状态和状态函数状态：系统的宏观性质的综合表现。3.过程和途径

过程：系统从始态到终态发生的一系列变化。恒温过程：始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度。T1=T2恒压过程：始态、终态压力相等，并且过程中始终保持这个压力。p1=p2恒容过程：始态、终态容积相等，并且过程中始终保持这个容积。V1=V23.过程和途径过程：系统从始态到终态发生的一1.热和功

系统与环境之间由于存在温差而传递的能量。单位：J。(1)热(Q)热不是状态函数。规定：系统吸热：Q>0；

系统放热：

Q<0。2.1.4热力学第一定律

1.热和功系统与环境之间由于存在温差而传递

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，W<0（失功）环境对系统做功，W>0（得功）(2)功(W)规定：功不是状态函数系统与环境之间除热之外以其他形式传递的能量。pexV1恒压过程体积功的计算：pexV1恒压过程体积功的计算：pexV1体积功的计算：pexV1体积功的计算：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.热力学能热力学能(U)：系统内所有微观粒子的全部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。U1

U2QWU2=U1+Q+WU2-U1=Q+W3.热力学第一定律对于封闭系统热力学第一1.恒容反应热

封闭系统，在恒容过程中，系统和环境之间交换的热量为恒容反应热。用QV表示。

因为：V=0，所以：体积功W=0；

若系统不做非体积功，则：

QV=

U即，在恒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。2.1.5化学反应热1.恒容反应热2.1.5化学反应热2.恒压反应热与焓变

封闭系统，在恒压过程中，系统和环境之间交换的热量为恒压反应热。用Qp表示。若系统不做非体积功，则：2.恒压反应热与焓变令：U+pV=H

——焓，状态函数H=H2–H1——焓变

则：Qp

=H

即，在恒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。令：U+pV=H——焓，状态函数恒压条件下，化学反应：进行1mol反应进度时，反应的焓变——反应的摩尔焓变，记作：rHm

。3.rUm和rHm

恒压条件下，化学反应：进行1mol反应进度时，反应的焓变3.对于无气体参加的反应，W=–pexV=0恒温、恒压非体积功为零：U≈H

有气体参加的反应：W=-