普通化學(xué)：14-1-1 熱化學(xué)

1、11.1 熱化學(xué)熱化學(xué)1.2 反應(yīng)熱與焓反應(yīng)熱與焓1.3 能源的合理利用能源的合理利用(不講不講)21.1.1 幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念1. 系統(tǒng)與環(huán)境2. 相3. 過(guò)程和可逆過(guò)程4. 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)5. 化學(xué)計(jì)量數(shù)和反應(yīng)進(jìn)度31.1.2 熱效應(yīng)及其測(cè)量熱效應(yīng)及其測(cè)量1. 熱效應(yīng)2. 熱效應(yīng)的測(cè)量3. 熱化學(xué)方程式41. 系統(tǒng)系統(tǒng)(system)與與環(huán)境環(huán)境(surrounding)系統(tǒng)/體系人為的劃分出來(lái)作為研究對(duì)象的物體、物質(zhì)或空間等。環(huán)境系統(tǒng)以外的其它部分。舉例(1)燒杯中的H2O；(2)N2和O2混合氣體；其它例子。5系統(tǒng)的分類按照系統(tǒng)與環(huán)境間有無(wú)物質(zhì)交換和能量交換分類：（1）敞開系統(tǒng)

2、（2）封閉系統(tǒng)（3）隔離（孤立）系統(tǒng)舉例說(shuō)明6一個(gè)敞開瓶口, 盛滿熱水的瓶子, 水為體系(系統(tǒng)), 則是敞開系統(tǒng); 若加上一個(gè)蓋子, 則成為封閉系統(tǒng); 若將瓶子換成杜瓦瓶(Dewar flask, 保溫瓶), 則變成孤立系統(tǒng)。熱力學(xué)上研究得最多的是封閉系統(tǒng)。敞開系統(tǒng)敞開系統(tǒng)有物質(zhì)和能量交換有物質(zhì)和能量交換封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)只有能量交換只有能量交換隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)無(wú)物質(zhì)和能量無(wú)物質(zhì)和能量交換交換72. 相(phase)一個(gè)系統(tǒng)中任何具有相同物理、化學(xué)性質(zhì)的均勻部分。在不同的相間，經(jīng)常有明顯的界面。(1)氣體及其混合物，一般為單相。例如：N2+O2 (2)液態(tài)物質(zhì)，互溶時(shí)為單相(如酒精和水)，不互溶

3、時(shí)各自為一個(gè)相如四氯化碳(有機(jī)相)和水。8(3)固體形成固溶體(如:合金)時(shí)為單相，否則各為一個(gè)相。思考：1) 100 kPa，273 K下，H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同時(shí)共存時(shí)系統(tǒng)中的相數(shù)為多少。2) CaCO3(s)分解為CaO (s)和CO2(g)并達(dá)到平衡的系統(tǒng)中的相數(shù)。9只有一個(gè)相的系統(tǒng)，稱單相系統(tǒng)或均勻系統(tǒng)，具有兩個(gè)或兩個(gè)以上的相的系統(tǒng)，叫多相系統(tǒng)。思考：1）由N2+O2構(gòu)成的系統(tǒng)是_相系統(tǒng)。2）H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同時(shí)共存的系統(tǒng)是_相系統(tǒng)。103.過(guò)程與可逆過(guò)程（a）過(guò)程和途徑(熱力學(xué))體系的狀態(tài)發(fā)生變化, 從始態(tài)到終態(tài)，我們說(shuō)體系經(jīng)歷了一個(gè)

4、熱力學(xué)過(guò)程。完成一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程, 采取的具體方式。 過(guò)程和途徑兩個(gè)概念的區(qū)別。 舉例： 過(guò)程強(qiáng)調(diào)的是；而途徑強(qiáng)調(diào)的是。11（b）熱力學(xué)可逆過(guò)程 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)某過(guò)程由狀態(tài)I變到狀態(tài)II之后，當(dāng)系統(tǒng)沿該過(guò)程的逆過(guò)程回到原來(lái)的狀態(tài)時(shí)，若原來(lái)過(guò)程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的一切影響同時(shí)被消除（即環(huán)境也同時(shí)復(fù)原），這種理想化的過(guò)程稱為熱力學(xué)可逆過(guò)程。12可逆過(guò)程是一種理想過(guò)程，實(shí)際過(guò)程都不是可逆過(guò)程?？赡孢^(guò)程是系統(tǒng)在接近平衡狀態(tài)下發(fā)生的無(wú)限緩慢的過(guò)程。 在可逆過(guò)程中系統(tǒng)做最大功，環(huán)境消耗功最小。 課后思考： 熱力學(xué)可逆過(guò)程和可逆反應(yīng)，可求助(網(wǎng)絡(luò)、文獻(xiàn)、)和討論134 4. .狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)（a a）狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)用來(lái)描

5、述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。如溫度T、壓力p、體積V、熱力學(xué)能U、焓H、熵S和吉布斯函數(shù)G等。例如：理想氣體的狀態(tài)，可用P、V、T和 n 四個(gè)狀態(tài)函數(shù)描寫，其函數(shù)形式就是理想氣體狀態(tài)方程式 PV=nRT。14（b b）狀態(tài)函數(shù)的三個(gè)特點(diǎn)：狀態(tài)函數(shù)的三個(gè)特點(diǎn)：狀態(tài)一定，其值一定。當(dāng)狀態(tài)函數(shù)確定時(shí)，系統(tǒng)即處在一定的狀態(tài)；反之當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)一定時(shí)，系統(tǒng)的所有性質(zhì)（狀態(tài)函數(shù)）也都有確定值。舉例說(shuō)明：100 kPa，273 K下，1 mol的H2 15殊途同歸，值變相等。如果狀態(tài)發(fā)生變化，只要終態(tài)和始態(tài)一定，那么狀態(tài)函數(shù)的變化值就只有唯一的數(shù)值，不會(huì)因始態(tài)至終態(tài)所經(jīng)歷的具體途徑具體途徑不同而改變。舉例說(shuō)明：16當(dāng)系

6、統(tǒng)由始態(tài)變到終態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)壓力p和體積V的變化量與途徑無(wú)關(guān)。17周而復(fù)始，值變?yōu)榱?。用理想氣體舉例說(shuō)明：273 K，100 kPa，1 mol理想氣體，無(wú)論經(jīng)過(guò)怎樣的壓縮或膨脹過(guò)程，最終回到起始狀態(tài)。溫度T、壓力p、體積V、熱力學(xué)能U、焓H、熵S和吉布斯函數(shù)G變嗎？思考：熱和功是否途徑有關(guān)？是狀態(tài)函數(shù)嗎？18c 狀態(tài)函數(shù)的分類（1）容量性質(zhì)(量度、廣度性質(zhì))：將系統(tǒng)分割成若干部分時(shí)，廣度性質(zhì)的值與系統(tǒng)中物質(zhì)的量成正比，有加合性，如V, n 等。（2）強(qiáng)度性質(zhì)：將系統(tǒng)分割成若干部分時(shí)，強(qiáng)度性質(zhì)的值與系統(tǒng)中物質(zhì)的量無(wú)關(guān)，無(wú)加合性，如T, p, 密度等。195. 化學(xué)計(jì)量(系)數(shù)和反應(yīng)進(jìn)度（

7、a）化學(xué)計(jì)量(系)數(shù)(B)例：合成氨的化學(xué)反應(yīng)： N2 + 3H2 = 2NH3也可用化學(xué)反應(yīng)通式形式表示為： 0= - N2 - 3H2 + 2NH3化學(xué)計(jì)量數(shù) -1 -3 2總結(jié)對(duì)一般化學(xué)反應(yīng)方程式：0 (B)B，(B)稱為B的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 nju:20總結(jié)化學(xué)計(jì)量數(shù)與具體的化學(xué)反應(yīng)方程式有關(guān)。21（b）反應(yīng)進(jìn)度 zai, sai對(duì)反應(yīng)：0 (B)B， dnB/(B) nB/(B)。22 練習(xí)： 反應(yīng)2NO2(g) = N2O4(g)，NO2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為 ，N2O4的化學(xué)計(jì)量數(shù)為 。若起始時(shí)刻N(yùn)O2(g)為2 mol，反應(yīng)后t時(shí)刻N(yùn)O2(g)為1，在這一段時(shí)間，反應(yīng)進(jìn)度為 。 反應(yīng)NO2

8、(g) = 1/2 N2O4(g)，NO2的化學(xué)計(jì)量數(shù)為 ，N2O4的化學(xué)計(jì)量數(shù)為 。若起始時(shí)刻N(yùn)O2(g)為2 mol，反應(yīng)后t時(shí)刻N(yùn)O2(g)為1，在這一段時(shí)間，反應(yīng)進(jìn)度為 。 23總結(jié)(1)反應(yīng)進(jìn)度數(shù)值與方程式寫法有關(guān)，涉及反應(yīng)進(jìn)度時(shí)必須指明反應(yīng)方程式。(2) 1的反應(yīng)稱為摩爾反應(yīng)。140922241. 熱效應(yīng)熱效應(yīng)物理、化學(xué)過(guò)程的熱效應(yīng)。舉例：相變物理、化學(xué)過(guò)程的熱效應(yīng)。舉例：相變熱，溶解熱，稀釋熱，反應(yīng)熱。熱，溶解熱，稀釋熱，反應(yīng)熱。（化學(xué)）反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，舊鍵（化學(xué)）反應(yīng)熱：化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，舊鍵斷裂新鍵生成，原子重排，伴隨能量變斷裂新鍵生成，原子重排，伴隨能量變化?；瘜W(xué)反應(yīng)時(shí)所

9、放出或吸收的熱，其化?；瘜W(xué)反應(yīng)時(shí)所放出或吸收的熱，其單位為焦耳單位為焦耳(J)。如：。如：(稍后要具體討論稍后要具體討論的的)生成熱，燃燒熱等。生成熱，燃燒熱等。252. 反應(yīng)熱的測(cè)量反應(yīng)熱的測(cè)量 反應(yīng)熱有等容反應(yīng)熱和等壓反應(yīng)熱之分。前者的反應(yīng)條件是恒容過(guò)程過(guò)程，后者的反應(yīng)條件是恒壓過(guò)程過(guò)程。 摩爾反應(yīng)熱qm：反應(yīng)熱q與反應(yīng)進(jìn)度之比稱（q/），單位為Jmol-1。即，反應(yīng)進(jìn)度為1 mol時(shí)的反應(yīng)熱。26 利用彈式量熱計(jì)測(cè)定定容反應(yīng)熱qv 在彈式量熱計(jì)內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后溫度由T1升高到T2，溫度變化為T。 化學(xué)反應(yīng)放出的熱量（反應(yīng)熱） 溶液、量熱計(jì)組件吸收的熱量（參 看彈式量熱計(jì)示意圖）。27彈式

10、量熱計(jì)彈式量熱計(jì)其實(shí)就是測(cè)了個(gè)等容燃燒熱28例1.19頁(yè) 聯(lián)氨燃燒反應(yīng)：N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l)，已知： T T cKgJm mK82.294K18.293KJ84818.4cOH g,1210O)(Hg500.0)HN(211b112242鋼彈的總熱容的比熱容解解：燃燒：燃燒0.5g聯(lián)氨放熱為聯(lián)氨放熱為kJ69.9J9690J )18.29382.294()848121018.4()OH()OH()OH(b22b2TcTmcqqqmol0156. 0) 1/(molg0 .32/g)5 . 00(11mV,molkJ620mol0156. 0/kJ69. 9/qq29并不是所有的反應(yīng)熱都可以實(shí)驗(yàn)測(cè)定。例：2C(s) + O2(g) = 2CO(g)因?yàn)閷?shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)法控制生成產(chǎn)物完全是CO。類似反應(yīng)，用理論方法來(lái)計(jì)算反應(yīng)熱。怎么算呢？。303. 熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)