全国高中化学竞赛辅导第五章-化学热力学初步.pptVIP

5.1 热力学第一定律 体系与环境 一、化学热力学的常用术语1 状态和状态函数： 状态由一些物理量来确定，如气体的状态由P、V、T、n 等来确定。 决定体系状态的物理量称为 状态函数。 P、V、T、n 等均是状态函数。 途径和过程： 状态发生变化的经过 称过程。 完成这个过程的具体步骤称途径。 等温过程：反应前后温度不变 （ ?T = 0） 等压过程：反应前后压力不变 （ ?P = 0） 等容过程：反应前后体积不变 （ ?V = 0） 绝热过程：反应中体系与环境无热量交换 （ Q = 0） 化学热力学的常用术语2 热和功（没有过程就没有热和功） 体系与环境之间因温度不同而交换或传递的能量称为热（Q)。 Q0, 体系吸收热量 Q0, 体系释放热量 除热之外，体系与环境之间以其它形式交换或传递的能量称为功（W）。 W0, 体系对环境做功 W0, 环境对体系做功 内能：体系内部储存的总能量称为内能(U)。U 为状态函数。体系内能的绝对值至今尚无法知道。 二、热力学第一定律 ?U = Q – W (封闭体系） ?U： 体系内能的改变； Q：体系吸的热； W: 体系对环境所做的功，可以是机械功、电功、体积膨胀功等。 5.2 热化学 1） 恒压热效应 Qp 如图所示的保温杯式量热计可用于测定中和热、溶解热等溶液反映的热效应。(大气压下测定) Q放 = Q吸 Qp = Q溶液+ Q杯 设：c 为溶液的比热；V 为反应后溶液的总体积；?为溶液的密度；C 叫做量热计常数，它代表量热计各部件热容量之总和，即量热计每升高1 °C所需的热量。又设溶液温升为 ?t = t终 – t始 °C， 则： Qp= c V ? ?t + C ?t 2） 恒容热效应 Qv 如图所示的弹式量热计可用于测定燃烧热。 Q放 = Q吸 Qv = Q水+ Q弹 设：水浴中水量为 m (g), 水的比热是4.18 J · g-1 · °C-1,温升为 ?t °C，则： Q水=4.18 × m × ?t Q弹= C × ?t C 是量热计常数，可由标准物质（如苯甲酸）进行标定。 二、 焓(H)与焓变(?H) (Enthalpy) 在恒压条件下，只做体积功时，W = P ?V， 则有： ?U = Qp – P ?V 或 Qp = ?U + P ?V = (U2 –U1) + P(V2 –V1) = (U2 + PV2) – (U1 + PV1) 定义：H ? U + PV （焓的定义） 得：Qp = H2 – H1 = ?H 即：?H = Qp （在数值上） （封闭体系、等压过程、只做体积功） 焓与焓变 ?H，H 为状态函数。 ?H 反映了化学反应的热效应。 ?H 为广度量（容量性质）,即与物质的量有关系的量。 （强度量：与物质的量无关系的量，无加合性。如温度） 在恒容条件下， ?V = 0, 体系不做体积功（也不做其它功）, 即 W = 0， 此时，热力学第一定律可表示为： ?U = QV 在此条件下，体系吸收的热量，只用于改变内能。 三、利用焓变计算内能改变量 在101.3 kPa 和100 °C 条件下，反应： H2(g) + O2(g) = H2O(g) 的 ?H = -241.8 kJ/mol， 求?U. 解：?U = ?H – P?V 恒温、恒压过程， P?V = ?ng RT ?ng 为产物和反应物气体的量之差。 ?U = ?H – ?ng RT = -241.8 –[(1 –1.5)×8.31 ×10-3 ×373] =