化学反应的方向和化学热力学课件.pptxVIP

化学反应的方向和化学热力学

(能源化学);热包(放热exothermic)冷包(吸热endothermic)

化学能和热能的转化;能量守恒定律（内能、热效应和功的关系）

?U=Q+W

体系内能的变化，等于环境给体系的的热量和环境对体系作的功

?1.定义状态函数焓H（enthalpy)

H=U+PV在恒压过程中，只作膨胀功，Qp=?H

Qp=?H=?U+P?V

=?U+?nRT，或Qp=?H=Qv+?nRT

在恒容过程中，P?V=W=0，若无其他功，?U=Qv

反应热的测量：弹式量热器中进行，由?t?C恻出恒容热效应Qv;弹式量热器;;2.盖斯定律（Hess’sLaw)—热化学定律：反应热加和定律

U,H为状态函数，与路径无关;?H=?H1+?H2

例如：求C（s）+1/2O2（g）???CO（g）（1）的?H1

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C（s）+O2（g）???CO2（g）?H=–394kJ.mol–1（2）

CO（g）+1/2O2（g）??CO2（g）?H2=–283kJ.mol–1（3）

（1）=（2）–（3）=

?H1=?H–?H2=–394–(–283)=–111kJ.mol–1;3.标准生成焓：在标准状态298K时，由稳定单质生成1mol化合物的焓变，?fHm?

例如：

CO2(g)?fHm?=–394kJ.mol–1C(s)+O2(g)??CO2(g)

H2O(g)?fHm?=–242kJ.mol–1H2(g)+1/2O2(g)??H2O(g)

H2O(l)?fHm?=–285.8kJ.mol–1

;部分化合物的标准生成焓?fHm?/kJ.mol–1;例1.铝热法焊接铁铸件

Fe2O3(s)+2Al(s)??AI2O3(s)+2Fe(s)

?Hm?(总反应）=??fHm?（生成物）-??fHm?（反应物）

=(-1676)-(-824)=-852kJ.mol–1，放热反应

例2.用石灰石烧石灰

CaCO3(s)??CaO(s)+CO2（g）

?Hm?(总反应）=(-635.09)+(-395.51)-(-1206.9)

=+176.3kJ.mol–1，吸热反应

;例3

H2(g)+1/2O2(g)??H2O(l)

?Hm?=?fHm?=–285.8kJ.mol–1放热反应（需引发反应）

H2O(l)??H2(g)+1/2O2(g)

?Hm?=–?fHm?=285.8kJ.mol–1吸热反应

讨论：水是能源吗？;4．键焓（能）和反应热

解离1mol化学键需要的能量

对于共价键分子，可用共价键的键焓计算反应热

?H（总反应）=?Hb(反应物）??Hb(生成物）

例：H2(g)＋1/2O2(g)＝H2O(g)

H?H1/2O?O2个H?O

?H＝(436＋1/2?498）?2?465－=?245kJ/mol

要求：查阅物理化学手册，得到键焓或者标准生成焓，计算反应的热效应

;例：计算合成氨的反应热

3H2(g)+N2(g)??2NH3(g)

?H（合成氨）=?Hb(反应物）??Hb(生成物）

=3?436+945?2?3?389=–81kJ.mol–1

放热反应能自发进行？

吸热反应不能自发进行？

NH4NO3(s)+H2O??NH4+(aq）+NO3–(aq)吸热（冷包）

Ba(OH)2.8H2O(s)+2NH4SCN(s)??Ba(SCN)2(s)

+2NH3(g)+8H2O(l)温度降低;(二)熵(entropy)和热力学第二定律;不同化合物的标准熵差别很大，

S(s)S(l)S(g)

物质Som/J.mol-1.K-1

H2O(g)188.7

F2(g)203

Cl2(g)223

C2H6(g)229.5

H2O(l)