ch熱一律在化學反應過程中的應用熱化學學習教案

1、會計學1ch熱一律在化學反應過程中的應用熱化學熱一律在化學反應過程中的應用熱化學對于反應物對于反應物對于產(chǎn)物0Bv0Bv上述反應中上述反應中0avA0 bvB0lL0 mvM1mol化學反應：當各物質(zhì)按方程式中所示的化學計量數(shù)進行了反化學反應：當各物質(zhì)按方程式中所示的化學計量數(shù)進行了反應時，我們稱進行了應時，我們稱進行了1mol化學反應，又稱這時反應進度化學反應，又稱這時反應進度=1mol。也就是說，對于上述反應，當消耗也就是說，對于上述反應，當消耗a mol的的A物質(zhì)，物質(zhì)，b mol的物質(zhì)，的物質(zhì)，生成生成m molM物質(zhì)與物質(zhì)與l mol的的L物質(zhì)，則稱進行了物質(zhì)，則稱進行了1mol的化

2、學反應。的化學反應。反應進度：化學反應進行的程度，用反應進度：化學反應進行的程度，用“”表示，單位為表示，單位為“mol”第1頁/共25頁此式即為反應進度的定義式，實際為微小的反應時間內(nèi)反應進度的改此式即為反應進度的定義式，實際為微小的反應時間內(nèi)反應進度的改變量。變量。引入反應進度這個量的最大好處在于可用任一反應物或任一生引入反應進度這個量的最大好處在于可用任一反應物或任一生成物的物質(zhì)的量的變化來表示反應進行的程度。成物的物質(zhì)的量的變化來表示反應進行的程度。所要強調(diào)的是同一反應，若計量方程式不同，消耗同樣量的物質(zhì)，反應的進度是不同的。BBvdndBBvn 若規(guī)定反應開始時=0第2頁/共25頁反

3、應物反應物T1,p1,V1生成物生成物T1,p1,V2生成物T1,p,V1mrmpHQ,mrmVUQ,mTU產(chǎn)物單純狀態(tài)變化恒壓過程中恒壓過程中VpUHmrmrVpUQQmTmVmp,二二QV，m和和Qp，m 的關(guān)系（p65）mrUmTmrmrUUUVpUUHmTmrmr第3頁/共25頁如果反應體系中有固、液態(tài)物質(zhì)，則由于固、液態(tài)物質(zhì)在反如果反應體系中有固、液態(tài)物質(zhì)，則由于固、液態(tài)物質(zhì)在反應前后產(chǎn)生的體積變化很小，所以在應前后產(chǎn)生的體積變化很小，所以在(V2V1)中可以只考慮反應前中可以只考慮反應前后氣體物質(zhì)體積的變化。后氣體物質(zhì)體積的變化。RTgnRTgnVpVpQQggmVmp)()(11

4、22,反產(chǎn)RTnnQQmVmp),反產(chǎn)（RTgnQQmVmp)(,反應前后氣體物質(zhì)量之差0TU0)(TVU0TU若產(chǎn)物是理氣恒溫過程若產(chǎn)物是理氣恒溫過程若產(chǎn)品是凝聚態(tài)物質(zhì)，恒溫過程若產(chǎn)品是凝聚態(tài)物質(zhì)，恒溫過程)(12,VVpVpQQmVmpVpUQQmTmVmp,第4頁/共25頁1mol化學反應的化學反應的Qp與與QV之差之差關(guān)于vB(g)的問題，看幾個實例。RTgvQQBmVmp)(,RTgvUHBmrmr)(摩爾反應焓摩爾反應焓摩爾反應內(nèi)能變化摩爾反應內(nèi)能變化有有RTgvUHBmrmr)(標準狀態(tài)下RTgvUHBmrmr)(RTgnQQmVmp)(,)(2)(3322gNHgHN 2)(g

5、vB)()()(23gCOsCaOsCaCO1)(gvB)()()()(44aqZnSOSCuaqCuSOSZn 0)(gvB第5頁/共25頁三摩爾反應焓與標準摩爾反應焓三摩爾反應焓與標準摩爾反應焓摩爾反應焓),(pTHmr某化學反應在一定溫度與壓力的條件下，各物質(zhì)處于純態(tài)，恒溫恒壓進行1m ol化學反應所產(chǎn)生的焓變稱為摩爾反應焓摩爾反應焓。（p63）),(pTHmr1molkJmMlLbBaA對于化學反應在T , p條件下，各物質(zhì)純態(tài)時的摩爾焓值為：)(*AHm)(*BHm)(*LHm)(*MHm根據(jù)上述摩爾反應焓的定義，則必有第6頁/共25頁)()()()(),(*BbHAaHMmHllH

6、pTHmmmmmr即)(),(*BHvpTHmBmr若反應物和產(chǎn)物不處于純態(tài)則有)(),(BHvypTHmBcmr凡指物系組成在混合氣中各物質(zhì)的偏摩爾焓標準摩爾反應焓標準摩爾反應焓)(THmr各反應組分處于溫度T的標準狀態(tài)下恒溫恒壓進行了1mol化學反應所產(chǎn)生的焓變稱為該溫度下的標準摩爾反應焓標準摩爾反應焓。單位：kJmol-1。 （p64）例298K)()(21222lOHgOH185.285)298(molkJHmr第7頁/共25頁熱力學中關(guān)于物質(zhì)標準態(tài)的規(guī)定：熱力學中關(guān)于物質(zhì)標準態(tài)的規(guī)定： （p64）首先熱力學中規(guī)定標準壓力kPap100氣體物質(zhì)的標準態(tài)：溫度T，標準壓力下的純理想氣體狀

7、態(tài)固、液體物質(zhì)的標準態(tài)：溫度T，標準壓力下的純液體、純固體狀態(tài)顯然，物質(zhì)在每個溫度下均有一個標準態(tài)。溶液中各組分的標準態(tài)：（在第四章討論）關(guān)于化學反應的標準摩爾反應焓講幾點：關(guān)于化學反應的標準摩爾反應焓講幾點： 化學反應在溫度下的標準摩爾反應焓為),()(TBHvTHmBmr 為任一物質(zhì)在溫度T、標準狀態(tài)下的標準摩爾焓，那么根據(jù)上面標準摩爾焓的定義，必有上述關(guān)系式。),(TBHm第8頁/共25頁 僅僅是溫度的函數(shù)。mrH各物質(zhì)標準摩爾焓)()(TfBHm僅僅是溫度的函數(shù)ompppTfH但),(*上式右面僅僅是溫度的函數(shù)。上式左邊僅僅是溫度的函數(shù)。標準摩爾反應焓與內(nèi)能變化之間的關(guān)系。(4)的數(shù)值

8、與計量方程式的寫法有關(guān)mrH298K)()(21)(222lOHgOgH185.285)298(molkJKHmr)(2)()(2222lOHgOgH190.571)298(molkJKHmr),()(TBHvTHmBmrRTgTUHBmrmr)()(第9頁/共25頁四標準摩爾反應焓的計算方法四標準摩爾反應焓的計算方法)(THmr上面式子),()(TBHvTHmBmr只是對的理解而已，但不能用來計算某溫度T化學反應的標準摩爾反應焓，因為各物質(zhì)的摩爾焓的絕對值是不可求的。mrH下面我們討論幾種利用一些基礎的熱力學數(shù)據(jù)求算標準摩爾反應焓的方法。由物質(zhì)的標準摩爾生成焓計算化學反應的標準摩爾由物質(zhì)的標

9、準摩爾生成焓計算化學反應的標準摩爾反應焓焓物質(zhì)的標準摩爾生成焓物質(zhì)的標準摩爾生成焓生成反應：由穩(wěn)定單質(zhì)生成某化合物的反應稱為該化合物的生成反應。例)()(21)(222lOHgOgH)(21)(2sMgOOsMg第10頁/共25頁物質(zhì)的標準摩爾生成焓：在溫度T的標準狀態(tài)下由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol呈相態(tài)的物質(zhì)B，該生成反應的焓變稱為物質(zhì)B在溫度T下的標準摩爾生成焓。（p66）1),(molkJTBHmf298K，各物質(zhì)處于標態(tài)下手冊上查到的各物質(zhì)的皆為298K的數(shù)據(jù)，這是一種很重要的基礎熱力學數(shù)據(jù)。),(TBHmf)()(21)(222lOHgOgH1285.285)298,(molkJKlOHH

10、mf該反應的標準摩爾焓變即為formation reaction附錄九 P311成第2列第11頁/共25頁3)穩(wěn)定單質(zhì)的0)(BHmf),(TBHmf關(guān)于物質(zhì)的標準摩爾生成焓關(guān)于物質(zhì)的標準摩爾生成焓 要注意以下幾點：要注意以下幾點：),(TBHmf1)各物質(zhì)處于標態(tài)，物質(zhì)B生成反應的焓變；2)由穩(wěn)定單質(zhì)生成物質(zhì)B。比如，單質(zhì)C有三種同素異形體，但最穩(wěn)定的是石墨，故甲烷的生成反應為)()(2)(42gCHgHC石墨（關(guān)于單質(zhì)的穩(wěn)定狀態(tài)問題下去看P66中間部分。）第12頁/共25頁此式表明：在一定溫度下，化學反應的標準摩爾反應焓等于同溫度下各物質(zhì)的標準摩爾生成焓與其化學計量系數(shù)乘積之和。再次注意，

11、反應物為負值反應物為負值。Bv任一溫度下)298,()298(KBHvKHmfBmr),()(TBHvTHmfBmr由物質(zhì)的標準摩爾生成焓計算化學反應的標準摩爾反應焓由物質(zhì)的標準摩爾生成焓計算化學反應的標準摩爾反應焓第13頁/共25頁2由物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓計算化學反應的標準摩爾反應焓由物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓計算化學反應的標準摩爾反應焓物質(zhì)的標準摩爾燃燒物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓焓許多有機化合物無法由單質(zhì)簡單生成，那么他們的標準摩爾生成焓無法由實驗測定，而對于大多數(shù)有機化合物均能燃燒，于是定義了它們的標準摩爾燃燒焓標準摩爾燃燒焓。 （p68）物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓：在溫度T的標準狀態(tài)下，由1mol 相態(tài)

12、的物質(zhì)B與氧氣進行完全燃燒反應生成規(guī)定的燃燒產(chǎn)物，該反應的焓變稱為物質(zhì)B在溫度T的標準摩爾燃燒焓，記作為 1),(molkJTBHmc)298,(KBHmc例298K各物質(zhì)處于標態(tài)完全燃燒)()(2)(2)(2224gCOlOHgOgCHmrH1431.890)298,(molkJKgCHHmc關(guān)于物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓要注意以下幾點關(guān)于物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓要注意以下幾點：),(TBHmc第14頁/共25頁1)各物質(zhì)處于標態(tài)，物質(zhì)各物質(zhì)處于標態(tài)，物質(zhì)B的燃燒反應的燃燒反應2)所謂所謂“完全燃燒完全燃燒”即各元素變成規(guī)定的燃燒產(chǎn)物即各元素變成規(guī)定的燃燒產(chǎn)物規(guī)定有機物中元素)(2gCOC )(2lO

13、HH )(2gNN )(2gSOS 3)完全燃燒產(chǎn)物的完全燃燒產(chǎn)物的0),(TBHmc即上述右邊幾種物質(zhì)的燃燒熱均為。一般有機物298K的燃燒熱均可從手冊中查到附錄十二 P3184)H2(g)與與C(石墨石墨)的燃燒焓亦為的燃燒焓亦為H2O（l）與）與CO2（g）的生成焓）的生成焓)()(21)(222lOHgOgH)298,()298,(22KgOHHKgHHmfmc)()(22gCOOC石墨)298,()298,(KgCOHKgHmfmc石墨根據(jù)物質(zhì)生成焓與燃燒焓之定義完全可得到上述等價關(guān)系式第15頁/共25頁2由物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓計算化學反應的標準摩爾反應焓由物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓計算化

14、學反應的標準摩爾反應焓下去自學示意圖（P82）及推導過程，利用狀態(tài)函數(shù)法同樣我們會得到如下計算式：),()(TBHvTHmcBmr在一定溫度下有機化學反應的標準摩爾反應焓等于同樣溫度下反應前后各物質(zhì)的標準摩爾燃燒焓與其化學計量系數(shù)乘積之和的負值。298K則有)298,()298(KBHvKHmcBmr*第16頁/共25頁118.167)298(molkJKHomr例例1 1計算化學反應)()(2)(32lOHCHgHgCO?)298(KHmr解：)298,()298(KBHvKHmfBmr)298,(2)298,()298,(23KgHHKgCOHKlOHCHHmfmfmf查表計算118.16

15、7)298(molkJKHomr)298,()298(KBHvKHmcBmr)298,(2)298,()298,(23KgHHKgCOHKlOHCHHmcmcmc查表計算)()(2)(32lOHCHgHgCO)()(2)(32lOHCHgHgCO的第17頁/共25頁例例2 2 1257.393)298,(molkJKgCOHmf1283.285)298,(molkJKlOHHmf有兩種解法：解：熱化學題時，一定要寫出相關(guān)的化學方程式熱化學題時，一定要寫出相關(guān)的化學方程式方法乙醇的生成反應為)()(21)(3)(25222lOHHCgOgHC石墨該反應的反應焓即為乙醇的生成焓有)298()298

16、,(52KHKlOHHCHmrmf已知25時乙醇(C2H5OH,l)的 ，求乙醇在25 時的 并已知1528 .1366),(molkJlOHHCHomc),(52lOHHCHmf第18頁/共25頁)298,(KBHvHmcBmr)298()298,(52KHKlOHHCHmrmf298),(21)298,(3)298,(2)298,(2252KgOHKgHHKsHKlOHHCHomcomcomcomc石墨171.277molkJ第19頁/共25頁)298,(3)298,(3)298,(2)298,()298,(2225252KgOHKlOHHKgCOHKlOHHCHKlOHHCHomfomf

17、mfmcomf)(3)(2)(3)(22252lOHgCOgOlOHHC)298()298,(52KHKlOHHCHmrmc方法乙醇的燃燒反應為該反應的反應焓即為乙醇的燃燒焓)298,(3)298,()298,(3)298,(2)298,(2522252KgOHKlOHHCHKlOHHKgCOHKlOHHCHomfomfomfmfmc15271.277)298,(molkJKlOHHCHomf0)298,()298(KBHvKHmfBmr)298,(3)298,(3)298,(2)298,()298,(2225252KgOHKlOHHKgCOHKlOHHCHKlOHHCHomfomfmfmco

18、mf)298,(3)298,()298,(3)298,(2)298,(2522252KgOHKlOHHCHKlOHHKgCOHKlOHHCHomfomfomfmfmc第20頁/共25頁3 化學反應 的 間接計算方法 )(THmr)(THmr)(THmr由相關(guān)反應的 間接計算某反應2),(THmrC(s)+1/2O2(g)例:已知反應(1) C(s)+O2(g) CO2(g)1),(THmr (2) CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)求 (3)CO(g)3),(THmr=？解:畫出過程示意圖:T PC(s)+O2(g)1),(THmrCO2(g)CO(g)+1/2O2(g)2),(THmr3),(THmr顯然,根據(jù)狀態(tài)函數(shù)法有:1),(THmr=3),(THmr+2),(THmr3),(THmr=1),(THmr-2),(THmr第21頁/共25頁遇到這一類問題,是否要畫出各反應相互關(guān)聯(lián)的過程示意圖呢？不必,按化學方程式處理即可。為什么呢？我們將方程式（1）-方程式（2）即得方程式（3）化學方程式的數(shù)學關(guān)系