新第二章化学热力学初步完全解.ppt

第二章 化学热力学初步 2.2.1 热和功 热：反应体系与环境之间因温度差异而传递的能量形式， 称为热，用Q表示。 规定：反应体系吸热：Q ? 0 反应体系放热：Q ? 0 功：反应体系与环境之间除了热以外其它所有传递的能量， 称为功，用W表示。 化学反应常见压缩膨胀体积功和电功 规定：反应体系对环境做功：W ? 0 （膨胀；电池） 环境对反应体系做功：W ? 0 （压缩；电解） 2.3.1 等容反应热、等压反应热和焓的概念 反应热（等温反应过程热效应）：化学反应变化后，使生成物的温度回到反应前反应物的温度，系统放出或吸收的热量，叫做该反应的反应热。（设定等温，目的在于反映出仅仅因反应而产生的热效应。消除因产物降温多出的热或因产物升温消耗的热。） 热力学能U （内能 ）——在确定状态下系统内部一切能量的总和（分子平动能、转动能、振动能、 位能、核能、键能等）。物质状态确定其内能值一定，化学反应内能值变化等于生成物与反应物内能的差值。 ?U ＝ U2- U1 化学反应内能值变量?U只取决于反应始末态与反应的具体途径无关。（如葡萄糖生化氧化与直接燃烧；锌直接还原铜离子的反应与电池反应） 2. 等压反应热Qp (等温、等压、不做电功即不电解不电池) 对恒压反应，只做体积功的情况： ?U = Qp + W = Qp － p?V Qp = ?U +p?V = (U2 – U1)+ p(V2－V1) Qp = (U2+p2V2)－(U1+p1V1) 令：H=U+pV 该热力学函数称为“焓” ? Qp= H2 － H1 = ? H 2. 热化学方程式 表示化学反应与热效应关系的方程式。如： [ H2(g) + 1/2O2(g) →H2O(g) ] ?rH?m,298= －241.8 kJ·mol-1 H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ?rH?m,298= －286 kJ·mol-1 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ? rH?m,298= －483.6 kJ·mol-1 说明：?rH?m,298为反应的标准摩尔焓变，下标m表示反应进度的变化为1 mol反应，? 指标准态。 化学标准态 “?” 的规定： 气体：气体的分压为标准压力p? (100 kPa) ； 固体、液体：纯净物质； 溶液：浓度为1 mol·L-1的稀溶液 2.3.3 盖斯定律 总反应热等于各分步反应热之和。 ?H 只与始态（反应物）及终态（生成物） 有关，与反应变化的途径无关。 Qp = ?H ?H总= ?H1 + ?H2 + ?H3 Qp总 = Q1 + Q2 + Q3 2.3.4 生成焓（生成热） 摩尔生成焓：由指定的稳定的元素单质生成1mol某物质 时的热效应（焓变）叫做该物质的生成焓。 标准摩尔生成焓：生成反应在标准态和指定温度(通常为298K)下进行，这时的生成焓称为该温度下的标准摩尔生成焓，用?f H ?m表示。 例如，NaCl(s)、CH3OH(l)标准生成焓所对应的热化学反应方程式为： Na(s) + 1/2Cl2(g) ? NaCl(s) ?f H?m = － 411.2 kJ·mol-1 C(石墨,s) + 2 H2(g) +1/2 O2(g)? CH3OH(l) ?f H?m = －239.1kJ·mol-1 标准生成焓的数据见书后附录二。 由定义，指定的稳定的单质标准摩尔生成焓为零。 指定单质一般是指元素的最稳定单质。碳的单质指定石墨；磷的单质指定白磷。 Cl2、Br2、I2的指定单质是Cl2(g)、Br2(l)、I2(s)。 用物质的标准生成焓，计算各种反应的标准摩尔焓变。 由分析知：反应的标准摩尔焓变等于生成物标准生成焓 的总和减去反应物标准生成焓的总和。 ?rH?m=??B?fH?m(B) ={??B?fH m(生成物)}-{??B?fH?m(反应物)} ?B