141GeneralChemistry02热化学与能源.ppt

1.烟煤(未成煤):高热量.高硫量 2.褐煤(褐色):低热量.低硫量 3.泥煤(软煤):高热量.高硫量.产量大 4.无烟煤(硬煤):高热量.低硫量.产量小 石油 石油的分布 沙特阿拉伯: 25.3% 伊拉克: 9.5% 科威特: 9.5% 伊朗: 9.0% 聯合大公國: 8.8% 委內瑞拉: 7.0% 墨西哥: 4.9% 俄罗斯: 4.7% 美國: 2.8% 其他: 18.5% 天然气 煤气和液化气 氢能 光-热转换 光-电转换 光-化学转换 体积功和非体积功 体积功：在环境压力一定条件下，由于系统体积变化与环境之间交换的那部分能量叫做体积功，用符号W表示，单位为J. w = - pΔV 非体积功：除体积功以外的一切功　 w′ 思考：1mol理想气体，密闭在1)气球中，2) 钢瓶中；将理想气体的温度提高20oC时，是否做了体积功？ 答案：1)做体积功，2)未做体积功。 3. 无序能和有序能 有序能：物质内部分子以有序运动而传递的能 量，如电能 无序能：物质内部分子杂乱无章的顺序运动而传 递的能量，如热 定义：系统内部微观粒子所具有的能量的总和。 4. 热力学能U ( thermal energy ) 单位：J，kJ 热力学能变ΔU ： 说明：体系自身的性质, 决定于状态，是状态函数 热力学能只与始态、终态有关，与变化途径无关。 其绝对值至今尚无法直接测定，只能测定到?U。 思考：同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在10000m高空，以400m/s飞行的飞机上，后者静止在地面上。两者的内能相同吗？ 答案：相同。 内容：在任何过程中能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形式，在转化的过程中能量的总值不变。 又称能量守恒定律 5. 热力学第一定律 表述：ΔU =U2－U1=q ＋ w a. 任何形式的能都不能凭 空产生也不能凭空消失， 宇宙 （环境+体系）的 能量是恒定的。 　 b. 第一类永动机是不可能制成的。 关于热力学第一定律说明： a. 热和功都不是状态函数，而是与途径有关的量 b. 热和功的总和与热力学能变相等，是与过程的具体途径无关的量 c. 热力学能是状态函数，是与变化途径无关的量 1.2.2 化学反应的反应热与焓 1. 等容反应热qV与热力学能 在恒容、不做非体积功的条件下： ΔV=0，w =0，w′=0 根据热力学第一定律： ΔU= q+w 可得：ΔU= qv 2. 等压反应热qp与焓 令: U + pV = H（焓） 可得： qp＝H2－H1＝ △H（焓变） 在恒压、不做非体积功的条件下： 焓的定义式 焓的性质: a. 复合状态函数，U+pV, 能量量纲, 绝对值无法确定 b. 物理意义不直观，仅在特定条件下(封闭体系、只做体积功、等压过程)才有qp=ΔH 吸热(endothermic)，qp 0, ΔH0 焓增(positive) 　　　　　　 放热(exothermic)， qp 0, ΔH0 焓减(negative) c. 广度性质，具有加和性 d. 与聚集状态和温度有关: State : H(solid)H(liquid)H(gas) 　 Temperature: H(higher)H(lower) e. H是状态函数，ΔH(正向)= -ΔH(逆向) f. 焓的设立是为了方便处理热力学问题，而非体系中所含的能量　　 已知 定容反应热：qV = ΔU； 定压反应热：qp = ΔUp + p(V2 – V1) 对于等温过程， ΔUp? ΔUV，则： qp – qV = Δn(g)RT 对于理想气体反应，有： 对于有凝聚相参与的理想气体反应，由于凝聚相相对气相来说，体积可以忽略，因此在上式中，只需考虑气体的物质的量。 ΔH – ΔU = qp – qV = p(V2 – V1) 思考：若反应 C(石墨) + O2(g) →CO2(g) 的qp,m为–393.5kJ·mol –1，则该反应的qV,m 为多少？ 该反应的Δn(g) = 0， qV = qp 所以 对于没有气态物质参与的反应或Δn(g)