化學反應熱及化學反應的方向和限度

第六章化學反應熱及化學反應的方向和限度熱效應方向限度

熱力學動力學反應機理反應速率第一節(jié)熱力學系統(tǒng)和狀態(tài)函數(shù)

（術語）

一、系統(tǒng)、環(huán)境和過程系統(tǒng):研究的對象環(huán)境:系統(tǒng)以外并與系統(tǒng)密切相關的部分系統(tǒng)分類:

質(zhì)量交換能量交換敞開體系√√封閉體系×√孤立體系××過程：發(fā)生的變化分類：等溫過程等壓過程等容過程絕熱過程循環(huán)過程二、狀態(tài)函數(shù)

狀態(tài)：體系內(nèi)各種性質(zhì)的綜合表現(xiàn)始態(tài)、終態(tài)狀態(tài)函數(shù)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量狀態(tài)函數(shù)分類：廣度性質(zhì)（加合性）:V

強度性質(zhì):T狀態(tài)函數(shù)的基本性質(zhì)：狀態(tài)變，函數(shù)變，但其變化值只取決于始態(tài)和終態(tài)，與變化過程無關

狀態(tài)定，函數(shù)定；狀態(tài)變，函數(shù)變變化只與始態(tài)和終態(tài)有關，與變化過程無關；循環(huán)過程變化零（殊途同歸）三、熱和功

熱(heat)Q

：系統(tǒng)和環(huán)境間由溫差而交換的能量放熱：Q<0吸熱：Q>0

功(work)W

：系統(tǒng)和環(huán)境間除熱以外的一切能量交換系統(tǒng)作功：W<0環(huán)境作功：W>0

功：無用功W=-PΔV（體積功）有用功W’（非體積功:電功、表面功等）熱和功不是狀態(tài)函數(shù)

第二節(jié)能量守恒和化學反應熱

一、熱力學第一定律

ΔU=Q+W

能量能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，轉(zhuǎn)化中，能量的總值不變。

ΔU

=

Qv

-PΔV=

Qv（）V,W’=0Qv=ΔU

二、系統(tǒng)的焓和等壓反應熱

ΔU=Qp+W=

Qp

-p外ΔV

（）P,W’=0U2–U1=

Qp

-p外(V2-V1)

p1=p2=p外

(U2+p2

V2)-(U1+p1V1)=

Qp

H=U+

pV

H2–H1=H=Qp焓(enthalpy):H=U+pV，U、p和V：狀態(tài)函數(shù)H：狀態(tài)函數(shù)

Qp、

Qv不是狀態(tài)函數(shù)U的絕對值無法確定H的絕對值也無法確定

三、反應進度與熱化學方程式

(一)反應進度=始態(tài)反應進度為零

始態(tài)其反應進度不為零

例6-1

結(jié)論：1.同一反應，與哪種物質(zhì)無關。即化學計量數(shù)可能不同，但相同2.方程式的寫法不同，即基本單元不同，反應進度也不同(二)熱化學方程式熱化學方程式：化學反應、熱效應(1)H2(g)+O2(g)=H2O(l)=-285.8kJ﹒mol-1(2)2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)=-571.6kJ﹒mol-1r:reactionm:moleθ:標準狀態(tài)298.15：T(K)標準態(tài):氣體：分壓：100kPa純液體(或純固體)：100kPa下溶液:c=1mol·L-1

沒有溫度限制常用298.15K書寫熱化學方程式要求：

表明狀態(tài)：s（晶形）、l、g(p)、aq(c)表明溫度不表明：標準狀態(tài)、298.15K與方程式的寫法有關1.方程式×n2.方程式顛倒四、Hess定律和反應熱的計算

1840，俄國化學家HessGH：一個化學反應不管是一步完成或是分幾步完成，它的反應熱都是相同的

原因：Qp=H，QV=U，H和U：狀態(tài)函數(shù)

(一)由已知的熱化學方程式計算反應熱例6-2應用：熱化學方程式象代數(shù)式一樣進行加減乘除運算

方程式相加，H相加方程式相減，H相減方程式乘系數(shù)，H乘系數(shù)方程式除系數(shù)，H除系數(shù)例6-3(二)由標準摩爾生成熱計算反應熱摩爾生成焓(molarenthalpyoffo