02章 热化学.pptx

第1页：第二章 热化学

本页为《无机化学》第二章 热化学的章节封面，列出本章各节标题。

• 2.1 热力学术语和基本概念
• 2.2 热力学第一定律
• 2.3 化学反应的热效应
• 2.4 Hess定律
• 2.5 反应热的求算

第2页：2.1 热力学术语和基本概念

本节为2.1 热力学术语和基本概念，主要内容如下。

• 系统和环境
• 化学反应计量式和反应进度
• 过程和途径
• 状态和状态函数

第3页：系统和环境

被研究对象。环境：系统外与其密切相关的部分。敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。

第4页：封闭系统

封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。

第5页：隔离系统

隔离系统：与环境无物质、能量交换。

第6页：状态和状态函数

• 系统的宏观性质的综合表现。状态函数：描述系统性质的物理量。(p,V,T)特点：
• 状态一定,状态函数一定。
• 当系统状态发生变化时，状态函数的变化值只与始态、终态有关,而与变化途径无关。

第7页：

第8页：过程和途径

系统从始态到终态发生的一系列变化。定温过程：始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度。T1=T2定压过程：始态、终态压力相等，并且过程中始终保持这个压力。p1=p2定容过程：始态、终态容积相等，并且过程中始终保持这个容积。V1=V2

第9页：相均相系统

)非均相系统(或多相系统)系统中物理性质和化学性质完全相同的且与其他部分有明确界面分隔开来的任何均匀部分，叫做相。

第10页：化学反应计量式和反应进度—物质

学反应计量式：νA=-a，νB=-b，νY=y，νZ=z。反应进度：单位是mol

第11页：反应进度示例数据

源文本 t1、t2 行未给出 ξ 值，表中 ξ 按化学计量数由物质的量变化换算得到。

第12页：反应进度必须对应具体的反应方程式

反应进度必须对应具体的反应方程式。2.0 7.0 2.0 (mol)3.0 10.0 0 (mol)

第13页：2.2 热力学第一定律

本节为2.2 热力学第一定律，主要内容如下。

• 热和功
• 热力学第一定律
• 热力学能

第14页：热和功系统与环境之间

1.热(Q)热不是状态函数。规定：系统吸热：Q>0；系统放热：Q<0。

第15页：热和功系统与环境之间（续）

系统与环境之间除热之外以其它形式传递的能量。分类：体积功，非体积功系统对环境做功，W< 0（失功）环境对系统做功，W> 0（得功）2.功(W)规定：功不是状态函数

第16页：体积功的计算

pexV1体积功的计算

本页源文件文字较少，主要内容以课件图片呈现，建议对照原图查看。

第17页：系统内所有微观粒子的全部能量

)：系统内所有微观粒子的全部能量之和，也称内能。U是状态函数。热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关。

第18页：热力学第一定律

表达式为：热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。U1U2QWU2=U1+Q+WU2-U1=Q+WpexV1

第19页：2.3 化学反应的热效应

本节为2.3 化学反应的热效应，主要内容如下。

• 定容反应热
• 标准摩尔生成焓
• 热化学方程式
• 定压反应热
• 标准摩尔燃烧焓

第20页：定容反应热

封闭系统，在定容过程中，系统和环境之间交换的热量为定容反应热。用QV表示。因为：ΔV= 0，所以：体积功W= 0；QV=ΔU即，在定容且非体积功为零的过程中，封闭系统从环境吸收的热等于系统热力学能的增加。

第21页：定压反应热

封闭系统，在定压过程中，系统和环境之间交换的热量为定压反应热。用Qp表示。若系统不作非体积功，则：

第22页：定压反应热（续）

令：U+pV=H——焓，状态函数ΔH=H2-H1——焓变则：Qp=ΔH即，在定压且非体积功为零的过程中，封闭系统从环境吸收的热等于系统焓的增加。

第23页：热化学方程式

标准状态：表示化学反应及其反应热(标准摩尔焓变)关系的化学反应方程式。2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)(298.15K) =-483.64kJ·mol-1称为反应的标准摩尔焓变。气体：T，p=p=100kPa液、固体：T，p下，纯物质溶液：溶质B，bB=b=1mol·kg-1cB=c=1mol·L-

第24页：热化学方程式（续）

• 2H2(g)+O2(g)→2H2O(g)(298.15K) =-483.64kJ·mol-1
• 聚集状态不同时，不同。2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)(298.15K) =-571.66kJ·mol-1
• 化学计量数不同时，不同。(298.15K) =-241.82kJ·mol-1H2(g)+ O2(g)→H2O(g)

第25页：热化学方程式（续）

对于无气体参加的反应，W =–pexΔV=0有气体参加的反应：==–pexΔV–Δn(g)RT=≈–RT∑νB(g)=2.3.3ΔrUm和ΔrHm

第26页：标准摩尔生成焓

在温度T下,由参考状态单质生成物质B(νB=+1)的标准摩尔焓变，称为物质B的标准摩尔生成焓。(B,相态,T)，单位是kJ·mol-1H2(g)+ O2(g)→H2O(g)(H2O ,g,298.15K) =-241.82kJ·mol-1(参考态单质,T)=

第27页：标准摩尔燃烧焓

在温度T下，物质B(νB=-1)完全氧化成指定产物时的标准摩尔焓变，称为物质B的标准摩尔燃烧焓。)O(l2H(g)CO(g)OOH(l)CH222233++→(B,相态,T)，单位是kJ·mol-1(CH3OH ,l,298.15K) =-726.51kJ·mol-10),g,CO(2=T0),l,OH(2=T

第28页：2.4 Hess定律

本节为2.4 Hess定律，本页为小节起始页，要点内容见本页图示与后续各页。

第29页：标准摩尔燃烧焓（续）

例：已知298.15K下，反应：计算298.15K下，CO的标准摩尔生成焓。应用：利用方程式组合计算)(gCO(g)OC(s)(1)22+(1) =-393.5kJ·mol-1(g)CO(g)OCO(g)(2)2221+(2) =-282.98kJ·mol-1

第30页：利用Hess定律途径

解：利用Hess定律途径1途径2解法二：(1)(3)(2)-=(1)(2)(3)=-110.53kJ·mol-1(g)CO(g)OC(s)22+222)(gCO(g)OCO(g))1+-1CO(g)(g)OC(s)22+(1)(2)(3)

第31页：2.5 反应热的求算

本节为2.5 反应热的求算，主要内容如下。

• 由标准摩尔生成焓计算反应
• 由标准摩尔燃烧焓计算反应

第32页：标准摩尔燃烧焓（续）

=?(NO,g)4(H2O,g)6(NH3,g)4(O2,g)5(NO,g)+4(H2O,g)6(NH3,g)+-[4(O2,g)]5==[4×90.25+6×(-241.82)-4×(-46.11)-0]kJ·mol-1=-905.4 8kJ·mol-

第33页：标准摩尔燃烧焓（续）

结论：aA +bB →yY +zZ(B,相态,T)∑νB(T) =

第34页：标准摩尔燃烧焓（续）

(1)(C)=(2)(CO)=(1)(2)(3)=-(C)(CO)=-(3)

第35页：标准摩尔燃烧焓（续）

结论：aA +bB →yY +zZ(B,相态,T)-∑νB(T) =