第2章化學(xué)熱力學(xué)初步

第2章化學(xué)熱力學(xué)初步Chap.2PrimaryConceptionofChemicalThermodynamics浙江理工大學(xué)丁先鋒“第二屆全國高校生命科學(xué)類微課教學(xué)比賽”本章教學(xué)要求初步了解焓的概念，知道焓變是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)過程的一種驅(qū)動力；初步了解熵、熵變和絕對熵的概念，知道熵變是化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)過程的另一種驅(qū)動力；理解熱力學(xué)第一、第二、第三定律的概念；初步了解吉布斯自由能及吉布斯-亥姆霍茲方程，初步學(xué)會用其判據(jù)化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性。

CH3(CH2)14COOH(s)+23O2(g)16CO2(g)+16H2O(l)=－9977kJ·mol-1

過量的脂肪可能增加心臟病、糖尿病和其他疾病發(fā)作的危險。但脂肪是人體的主要能量貯存系統(tǒng)。

在人體運動過程中,脂肪發(fā)生水解生成一組叫做脂肪酸的化合物,后者再通過一系列復(fù)雜反應(yīng)轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水,肌肉運動正是由該過程釋放的能量驅(qū)動的。2.1焓和焓變——反應(yīng)自發(fā)性的一種判據(jù)

焓(enthalpy,符號為H)可方便地理解為該物質(zhì)中熱的含量——物質(zhì)內(nèi)部可供轉(zhuǎn)化為熱的能量。焓值越低,穩(wěn)定性就越高;反之亦然。

焓變定義為化學(xué)或物理過程中吸收或放出的熱量,即,過程完成之后的終態(tài)物質(zhì)的焓與過程發(fā)生之前的始態(tài)物質(zhì)的焓之差：

△H=ΣH(終態(tài)物)－ΣH(始態(tài)物)

如果將“焓”形容為“含而不露”和“深奧莫測”,也許是形象不過的了!●

對于封閉系統(tǒng)，在恒容過程中，

V=0，W=0QV為恒容反應(yīng)熱（即彈式量熱計所測之熱）●在恒壓過程中焓變：焓：（即恒壓量熱計所測之熱）（1）反應(yīng)焓（Enthalpyofreaction

）

恒壓條件下反應(yīng)吸收或放出的熱量叫反應(yīng)焓，符號為

。放熱過程中為負值(往往能自發(fā)進行),吸熱過程中為正值(通常不能自發(fā)進行)。

2N2H4(l)+2O2(g)

=-642.33kJ·mol

2N2(g)+4H2O(g)產(chǎn)物或終態(tài)反應(yīng)物或始態(tài)反應(yīng)物或始態(tài)產(chǎn)物或終態(tài)2Hg(l)+O2(g)

=+181.7kJ·mol

2HgO(s)（2）標準摩爾焓（standardmolarenthalpy）“標準狀態(tài)”！氣體

T，p=pq=100kPa溶液，溶質(zhì)B，bB=bq=1mol·kg-1T，p，純物質(zhì)液體和固體是每mol反應(yīng)的焓變,為了使測得的△rH值具有可比性，就產(chǎn)生了標準摩爾焓(standardmolarenthalpy)的概念，它是反應(yīng)物在其標準狀態(tài)的反應(yīng)焓。物質(zhì)的標準狀態(tài)是指在1×105Pa的壓力和某一指定溫度下物質(zhì)的物理狀態(tài)。標準摩爾焓完整的表示符號為右上標“θ”代表熱力學(xué)標準狀態(tài)(簡稱標準態(tài))，括號內(nèi)標出指定的溫度。

指在溫度T下,由參考狀態(tài)單質(zhì)生成1mol物質(zhì)B的標準摩爾焓變。（3）標準摩爾生成焓（standardmolarenthalpyofformation）C(石墨)C(金剛石)P(s,紅)P(s,白)H2O(g)H2O(l)0.000+1.987-17.60.000-241.80-285.84HF(g)HCl(g)HBr(g)HI(g)NaCl(s)PCl3(g)-271-92.31-36.40+25.9-411.15-287物質(zhì)指在溫度T下，1mol物質(zhì)B完全氧化成指定產(chǎn)物時的標準摩爾焓變。（4）標準摩爾燃燒焓(standardmolarenthalpyofcombustion)Example反應(yīng)物元素產(chǎn)物CO2(g)2H2O(l)C(s)2H2(g)2O2(g)CH4(g)2O2(g)

巨能鈣是一種優(yōu)秀的補鈣劑,它的組成為Ca(C4H7O5)2。經(jīng)精密氧彈測定其恒容燃燒能為（–3133.13±1.63）kJ·mol–1。試求算其標準摩爾燃燒焓和標準摩爾生能焓。

標準摩爾燃燒焓是指298.15K和0.1MPa下,下列理想燃燒反應(yīng)的焓變：Ca(C4H7O5)2(s)+7O2(g)=CaO(s)+8CO2(g)+7H2O(l)

=[(–635.1kJ·mol–1)+8(–393.51±0.13）kJ·mol–1

+7(–285.83±0.042）kJ·mol–1]–(–3130.65±1.63）kJ·mol–1

=(–2653.34±1.08）kJ·mol–1Question1Solution始態(tài)終態(tài)中間態(tài)2.1.2熱化學(xué)計算和蓋斯定律則化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱總是相同的。依據(jù)實驗測定指的是能直接用量熱計測定的那些反應(yīng)思路和技巧選擇和設(shè)計合理、簡捷的熱化學(xué)循環(huán)至關(guān)重要！應(yīng)用熱化學(xué)原理★蓋斯定律:一個化學(xué)反應(yīng)的總焓變與該反應(yīng)可能涉及的中間步驟的數(shù)目和涉及哪些中間步驟無關(guān)★正反應(yīng)和逆反應(yīng)的數(shù)值相等,但符號相反

2SO2(g)＋

O2(g)2SO3(g),SolutionS8(s)＋

8O2(g)8SO2(g),Example用計算SO3(g)的標準摩爾生成焓：

S8(s)＋

O2(g)SO2(g),=–296.9kJ·mol-1＋)SO2(g)＋

O2(g)SO3(g),=–99kJ·mol-1—————————————————————————————S8(s)+O2(g)SO3(g),=–396kJ·mol-1由單質(zhì)直接反應(yīng)生成1molSO3(g)的反應(yīng)方程式為

S8(s)+O2(g)SO3(g)該方程可由上述兩個方程及其分別除以8和2然后相加得到：●吸熱反應(yīng)，常溫下仍能進行Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4SCN(s)→Ba(SCN)2(s)+2NH3(g)+10H2O(l)●常溫下進行，621K時逆轉(zhuǎn)向吸熱反應(yīng)方向進行HCl(g)+NH3(g)→NH4Cl(g)，=-176.91kJ·mol-1●吸熱反應(yīng)，510K以上仍是吸熱,卻能進行CuS