化學(xué)反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變

1、關(guān)于化學(xué)反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第一頁(yè)，共17頁(yè) 體系狀態(tài)變化而引起的內(nèi)能變化體系狀態(tài)變化而引起的內(nèi)能變化: U = U + Q （ ） 終態(tài)終態(tài) 始態(tài)始態(tài) 吸熱，使吸熱，使U 對(duì)環(huán)境作功使對(duì)環(huán)境作功使U。 改寫(xiě)改寫(xiě) U U = Q + 即即 U = Q + 封閉體系熱力學(xué)第一定律數(shù)學(xué)式封閉體系熱力學(xué)第一定律數(shù)學(xué)式 封閉體系，其內(nèi)能變化等于封閉體系，其內(nèi)能變化等于Q與之和。與之和。 例如：例如： Q=1000 KJ W= 100 KJ 則則 U=1000100 = 900 KJ 表示內(nèi)能凈增表示內(nèi)能凈增900 KJ 宇宙總能量未改：宇宙總能量未改： 1000 = 900 + 100 = 1

2、000 KJ能量守恒能量守恒 熱力學(xué)第一定律對(duì)于過(guò)程能量變化的求算尤為重要，各熱力學(xué)第一定律對(duì)于過(guò)程能量變化的求算尤為重要，各種能量求算在此基礎(chǔ)而導(dǎo)出。種能量求算在此基礎(chǔ)而導(dǎo)出?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二頁(yè)，共17頁(yè)2.2 2.2 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng) 、等容反應(yīng)熱（、等容反應(yīng)熱（V V） 等等容：容： V=0 等等容條件用于第一定律：容條件用于第一定律：U = QV+ 體體外外 W 一般化學(xué)反應(yīng)一般化學(xué)反應(yīng)W =0 則：則： U +外外（V=0） 有：有： U 封閉體系、封閉體系、等等容容 、= 0 、反應(yīng)熱、反應(yīng)熱V 數(shù)值上等于體系內(nèi)能增量。數(shù)值上等于體系內(nèi)能增量。 若：若： 值值 U

3、0 體系內(nèi)能增加體系內(nèi)能增加 值值 U 0 體系內(nèi)能減少體系內(nèi)能減少 W現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三頁(yè)，共17頁(yè) 2 2、等壓反應(yīng)熱：、等壓反應(yīng)熱：Q QP P 等壓：等壓：P1 = P2 = P = P外外 or P = 0 將等壓條件用于第一定律：將等壓條件用于第一定律： U = Q + 即有：即有： U =Q + 一般化學(xué)反應(yīng)一般化學(xué)反應(yīng) = 0 故：第一定律為故：第一定律為 UQ外外Q 改寫(xiě)：改寫(xiě)： Q U 封閉體系等壓、封閉體系等壓、，恒壓反應(yīng)熱，恒壓反應(yīng)熱 等于體系內(nèi)能增量與乘積之和。等于體系內(nèi)能增量與乘積之和?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四頁(yè)，共17頁(yè)3、焓和焓變、焓和焓變 上式：上式： QU ()()

4、(2) () () 整理整理 Q () () 定義：定義： H = U+PV稱稱H 為焓為焓 H 特征：特征： 狀態(tài)函數(shù)；狀態(tài)函數(shù)； 容量性質(zhì)，能量單容量性質(zhì)，能量單KJ； 絕對(duì)值無(wú)法測(cè)定。絕對(duì)值無(wú)法測(cè)定。 將將H的定義式代入的定義式代入 Q式式 即有：即有： QP = H2H 用于化學(xué)過(guò)程：用于化學(xué)過(guò)程：H=產(chǎn)物產(chǎn)物反應(yīng)物反應(yīng)物 ； H稱為焓變，稱為焓變， H具有的特征，但可測(cè)定。具有的特征，但可測(cè)定?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五頁(yè)，共17頁(yè)在恒壓、在恒壓、條件下，化學(xué)反應(yīng)熱條件下，化學(xué)反應(yīng)熱等于等于 體系的焓變體系的焓變H；4、P與與QV 的關(guān)系的關(guān)系 QU+ PV 對(duì)于理想氣體對(duì)于理想氣體 UQV

5、QPQV+PV HU+PV PVnRT 恒溫、恒壓恒溫、恒壓 QPQV + nRT HU+ nRT nn產(chǎn)產(chǎn) _n反反 氣體摩爾數(shù)之差氣體摩爾數(shù)之差 n0 QPQV _現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六頁(yè)，共17頁(yè)2.3 2.3 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 1、 標(biāo)準(zhǔn)條件：標(biāo)準(zhǔn)條件： 、熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：人為指定：選定溫度、熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：人為指定：選定溫度T，通常選，通常選298K、各物質(zhì)壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力、且純態(tài)為熱力學(xué)、各物質(zhì)壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力、且純態(tài)為熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。若討論體系為液態(tài)，則規(guī)定各物質(zhì)活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。若討論體系為液態(tài)，則規(guī)定各物質(zhì)活度= 1或或離子濃度離子濃度= 1moll -1 、穩(wěn)定單質(zhì)：標(biāo)態(tài)下，某元素以

6、多種形式存在時(shí)，、穩(wěn)定單質(zhì)：標(biāo)態(tài)下，某元素以多種形式存在時(shí)，焓值最低，即最穩(wěn)定的為穩(wěn)定單質(zhì)。焓值最低，即最穩(wěn)定的為穩(wěn)定單質(zhì)。 如：如： C石墨石墨（穩(wěn)定單質(zhì)穩(wěn)定單質(zhì) ） C金剛石金剛石（不穩(wěn)定單質(zhì)不穩(wěn)定單質(zhì) ） 如如 N2(g) O2(g) Cl 2(g) H2(g) Hg(l ) I2(s) Fe(s) Cu(s) Ag(s) Na(s) Br2(l ) 為穩(wěn)定單質(zhì)等。為穩(wěn)定單質(zhì)等。 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第七頁(yè)，共17頁(yè)、人為指定標(biāo)態(tài)下，穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓規(guī)、人為指定標(biāo)態(tài)下，穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓規(guī)定為定為 零，即零，即 作為測(cè)定其它物質(zhì)作為測(cè)定其它物質(zhì) 的標(biāo)度點(diǎn)。的標(biāo)度點(diǎn)。2 2、化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾

7、生成焓、化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 符號(hào)符號(hào)： 單位單位：KJ mol-1 設(shè)生成反應(yīng)設(shè)生成反應(yīng) A + B AB H0 穩(wěn)定單質(zhì)穩(wěn)定單質(zhì) 1mol化合物化合物 反應(yīng)熱反應(yīng)熱0Hf(穩(wěn)定單質(zhì))fHf(AB)H現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第八頁(yè)，共17頁(yè)定義：定義：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol化合化合 物的反應(yīng)熱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生焓。物的反應(yīng)熱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生焓。 即即： 如如： 測(cè)測(cè) H 0 = 46.19 KJmol-1 則：則：1g)f(NHmol46.19KJH3HHf(AB)(g)NH(g)H(g)N3223221 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第九頁(yè)，共17頁(yè)、離子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、

8、離子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 符號(hào)：符號(hào)： 單位：?jiǎn)挝唬篕Jmol-1 定義：定義：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1mol 水合離子的生成焓是離水合離子的生成焓是離子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，并規(guī)定：子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，并規(guī)定：mH0)(HHaqm 1aqmmol74.9KJ)(ClH 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十頁(yè)，共17頁(yè)3 3 化學(xué)反應(yīng)熱的化學(xué)反應(yīng)熱的熱力學(xué)熱力學(xué)求算求算 3.13.1、利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓求算、利用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓求算H0 上討論已有上討論已有： Qp 產(chǎn)物產(chǎn)物 反應(yīng)物反應(yīng)物 用于具體反應(yīng)用于具體反應(yīng) H0 ()() i無(wú)法測(cè)定無(wú)法測(cè)定； 為此為此 ：、選參考態(tài)作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)：、選參考態(tài)作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)： 、測(cè)、

9、測(cè) 、以、以 代代 進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行計(jì)算。 BCADCDAB0WT.P 0Hf 穩(wěn)定單質(zhì)iHfHfH現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十一頁(yè)，共17頁(yè) 即有：即有：推廣，有通式推廣，有通式 or 、 為方程中計(jì)量系數(shù)為方程中計(jì)量系數(shù)。)()(CDfABfBCfADfHHHH )H(H)H(HHCDABBCAD 物反應(yīng)產(chǎn)物fjfiHHH反應(yīng)應(yīng)f產(chǎn)物fHHH ij現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十二頁(yè)，共17頁(yè)實(shí)例實(shí)例1：求求 N2(g) + 3H2(g) 2NH3 (g)的的H0 解：解： H0f：0 0 46.19KJmol -1 實(shí)例實(shí)例2：教材：教材P 例例3.2 利用利用QpQv+ nRT 、H0U+ nRT求算求算 n= 產(chǎn)

10、物氣體產(chǎn)物氣體n 反應(yīng)物氣體反應(yīng)物氣體n R8.314Jmol-1k-1， T絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度)(22332fHfNfNHHHH H1mol92.38KJ46.19)(2 現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十三頁(yè)，共17頁(yè)例例3： 求反應(yīng)求反應(yīng) 的的 H0。 已知：已知：U240.3 KJmol -1解：解： n1 1.5= 0.5 H0240.3 - 0.58.314 373 10-3 241.8 （KJmol-1）3.3、蓋斯定律：、蓋斯定律： (利用熱化學(xué)方程的利用熱化學(xué)方程的 、 關(guān)系進(jìn)行求算關(guān)系進(jìn)行求算) 大意：恒壓或恒容下，如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)分幾步進(jìn)大意：恒壓或恒容下，如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)分幾步進(jìn) 行，則總

11、反應(yīng)的反應(yīng)熱等于各步反應(yīng)熱之和。行，則總反應(yīng)的反應(yīng)熱等于各步反應(yīng)熱之和。 即：即：O(g)H(g)O(g)H2C1002212 321總HHHH現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十四頁(yè)，共17頁(yè)實(shí)例討論：實(shí)例討論： 已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱：已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱： C石墨石墨 + O2(g) CO2(g) = 393.5 KJmol-1 H2(g)+ 1/2 O2(g) H2O(l) = 285.8 KJmol-1 CH4(g)+ 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) = 890.4 KJmol-1 求反應(yīng)求反應(yīng)： C石墨石墨 + 2H2(g) CH4(g) 的的 和和1H2H3H4H(g)CHf4H現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十五頁(yè)，共17頁(yè)解：解： 據(jù)反應(yīng)，知：據(jù)反應(yīng)，知： 反應(yīng)反應(yīng) =反應(yīng)反應(yīng) + 2 反應(yīng)反應(yīng) 反應(yīng)反應(yīng)則：則： = 393.5 + 2