141 General Chemistry 02 热化学与能源.pptx

第1章热化学与能源

内容提要

★化学反应的热效应实验测量方法

★热力学第一定律与化学反应热

★化学反应热的理论计算

★能源，燃料，可持续发展

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§1.1热化学

1.1.1几个基本概念

1.系统与环境

系统：作为研究对象的物质或空间

环境：系统外，与其密切相关的其他部分

隔离系统

无物质和能量交换2

开放系统

有物质和能量交换

封闭系统只有能量交换

系统分类：

2.相

相：系统中具有相同的物理和化学性质的

均匀部分

根据相的概念，系统可分为：

Ø单相(均匀)系统

Ø多相(不均匀)系统

相的划分：

气体、液体、固体

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3.状态与状态函数

状态：描述系统的各种宏观性质的综合表现

状态函数：用来描述系统状态的物理量

特点：1.状态一定，其值一定

2.殊途同归，值变相等

3.周而复始，值变为零

分类：1.广度性质(具有加和性)

2.强度性质

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4.过程和可逆过程

过程：系统状态发生任何的变化

途径：实现某个过程的具体步骤

•恒温过程:T1=T2=Tex

•恒压过程:p1=p2=pex

•恒容过程:V1=V2

可逆过程:系统经过某过程由状态I变到状态II之后，当系统沿该过程的逆过程回到原来的状态时，若原来过程对环境产生的一切影响同时被消除(即环境也同时复原)，这样的过程称为可逆过程

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注意：0=νBB和νBB=0是不同的！

BB

B

vA=a

vG=g

vB=b

vD=d

5.化学计量数与反应进度

aA+bBgG+dD

vB为物质B的化学计量数

0=vBB

设化学反应为：

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对于化学计量方程式:

aA+bBgG+dD0=vBB

B

ξ的单位是mol

ξ与计量方程的书写有关

=nB=nB()nB(0)

vBvB

反应进度ξ可以反映反应进行的程度！

vB=b

vD=d

vA=a

vG=g

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1===2.0mol

t0时nB/molt1时nB/molt2时nB/mol

N2(g)+H2(g)=NH3(g)

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

注：反应进度必须对应具体的反应方程式

==1.0mol

(7.0-10.0)mol

-3

Example1.1

(2.0-3.0)mol

-1

0

1.0

1.5

10.0

7.0

5.5

(2.0-0)mol

3.0

2.0

1.5

0

2.0

3.0

t=t1时,

=1.0mol

=1.0mol

2

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1.1.2热效应及其测量

1.热效应

化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热效应，简称反应热。

研究化学反应中热量与其它能量变化的定量关系的学科叫做热化学。

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1.1.2热效应及其测量

2.热效应的测量

简单情况：

H2SO4＋2NaOH＝Na2SO4＋H2O－q

q＝－c·m·(T2－T1)＝－C·△T

c：溶液的比热容

m：溶液的质量

C：溶液的热容

C＝c·m

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普通型弹式热量计11

复杂情况：

12

微电脑式弹式热量计

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测量恒容反应热的装置－弹式热量计

相关计算公式：

q＝-{q(H2O)+qb}＝-{C(H2O)△T+Cb△T}＝-∑C·△T

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解：

N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)

qV＝-{C(H2O)+Cb}△T=-{(4.18×1210+848)(294.82-293.18)}J=-9690J=-9.69kJ

将0.500gN2H4(l)在盛有1210gH2O的氧弹量热计的钢弹内(通入氧气)完全燃烧尽，吸热介质的温度由293.18K上升到294.82K,已知钢弹组件的总热容Cb为848J.K-1,水的比热容为4.18J.K-1.g-1，计算1mol联氨在此条件下完全燃烧时的热效应。

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N2H4的摩尔质量为32.0g.mol-