现代基础化学 第六章 热力学第一定律和热化学.ppt

6.5.2 标准摩尔燃烧焓 例1：同一物质不同状态时燃烧焓的换算关系： C2H5OH(l)+3O2 (g) C2H5OH(g) +3O2 (g) 2CO2 (g) +3H2O(g) 因为H是状态函数，其变化仅取决于系统的初终态而与过程无关，所以 6.5.2 标准摩尔燃烧焓 例2: 利用附录物质的标准摩尔燃烧焓数据，计算298K时下列反应的标准摩尔反应焓。 解：因为反应物和产物充分燃烧后，有相同的燃烧产物。所以可以设想反应分两步进行：乙烷先燃烧生成水和二氧化碳，然后水和二氧化碳再反应生成乙烯和氢气。以框图表示出系统的初终状态，见下图。 +3.5O2 -3.5O2 第六章 热力学第一定律和热化学 6.2 热力学第一定律 6.1 化学反应中的能量关系 6.3 一般化学反应的过程特征 6.4 化学反应热效应 6.5 生成焓和燃烧焓 6.6 热容和相变焓 6.7 化学反应热的计算 6.1 化学反应中的能量关系 热力学：研究与热现象有关的状态变化及能量转化规律的科学。 化学热力学：将热力学原理应用于化学变化以及与化学变化有关的物理变化，就形成了化学热力学。 热化学：研究化学变化时放热和吸热规律的科学。 一. 系统与环境 搅拌釜动画 （1）若仅讨论料液的变化，可将料液视为系统，其余为环境。 搅拌釜动画演示 （2）也可将料液、蒸汽和反应釜一起视为系统，其余为环境。 （1）封闭系统：系统和环境间无物质交换，但有能量交换。 系统的类型 （2）敞开系统：系统和环境间既有物质交换，又有能量交换。 （3）孤立系统：系统和环境间既无物质交换，又无能量交换。 搅拌釜动画演示 6.1.2 状态和状态函数 状态：系统一切性质的综合表示。 状态函数：由状态所决定的表征系统性质的参数称为状态函数，为状态的单值函数。如：P, V, T… 状态函数的基本特征： (1) 状态一定，状态函数的值也一定。 (2) 状态改变，状态函数值也改变，并且改变值与具体途径无关。 H2O（l） 25 ℃ H2O（l） 50 ℃ 直接升温 90 ℃ 10 ℃ ?t=25 ℃ 6.1.2 状态和状态函数 状态函数的两种类型： (1) 强度性质的状态函数：系统中整体和局部性质相同，表现系统“质”的特征，不具有加和性。如溶液的温度T、压强p、浓度c 等。 (2) 广延性质(容量性质)的状态函数：系统中整体和局部的数值不同，表现系统“量”的特征，具有加和性。如溶液的体积V、物质的量n、热力学能U 等。 6.1.3 热 (Q) 和功 (W) 焦 耳 英国科学家焦耳是著名化学家道尔顿的学生，能量单位“焦耳”即以他的名字命名。 焦耳的科学生涯是在热功当量的实验研究中度过的。从1840年(22岁)发表第一篇热功当量论文到1878年的近40年中，共做了400多次具有创造性的热功当量实验。 6.1.3 热 (Q) 和功 (W) 1. Q 和W 的符号规定 系统吸热：Q 0； 系统得功：W 0 系统放热：Q 0； 系统做功：W 0 2. 功的计算 功有体积功(W)和非体积功(W? )之分, 这里只考虑体积功。 若外压恒定： 6.1.4 过程 恒温过程： T=T环， 且dT=0 恒压过程： p=p环， 且dp=0 恒容过程： dV=0 绝热过程： Q = 0 循环过程： 过程进行后，系统重新回到初始状态，所有状态函数的增量均为零。 可逆过程： 是一种在无限接近平衡条件下进行的理想过程。该过程的推动力无限小。 可逆过程示意动画 可 逆 过 程 可逆过程示意动画 对于恒温可逆过程： 6.2 热力学第一定律 应用于封闭系统的热力学第一定律表达式： U：系统的热力学能（或称内能），为具有容量性质的状态函数。 1. 若过程绝热 2. 若过程无体积功 6.2 热力学第一定律 1gH2O (l) 14.5℃, 101.3kPa 1gH2O (l) 15.5℃, 101.3kPa (1) Q=4.1855 J, W=0 (3) W=4.1855 J, Q=0 (2) Q = 2.0927 J W = 2.0927 J (1) ?U = Q+W = 4.1855 J (2) ?U = Q+W = 4.1855 J (3) ?U = Q+W = 4.1855 J 途径： 功W 和热Q 与途径有关，是途径函数。热力学第一定律微分式可表示为： 6.2 热力学第一定律 例：气缸中总压为101.3kPa的H2(g)和O2(g)混合物经点燃化合时，系统体积在恒定外压下增大了2.37L，同时向环境放热550J。试求系统经此过程后热力学能的变化。