第1章 熱化學與能源

1、1常州大學懷德學院常州大學懷德學院第第1章章 熱化學與能源熱化學與能源2學習要求學習要求 1. 了解反應熱的測量方法了解反應熱的測量方法2. 學會反應熱的理論計算學會反應熱的理論計算3. 了解能源的分類了解能源的分類3基本概念基本概念 系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境 、相、相 與與 組分、組分、 狀態(tài)與狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)、狀態(tài)函數(shù)、 過程與途徑、可逆過程、過程與途徑、可逆過程、化學計量數(shù)化學計量數(shù) 、反應進度、反應進度 、等容熱效、等容熱效應、等壓熱效應、應、等壓熱效應、熱化學方程式、熱熱化學方程式、熱力學能、功和熱、焓、蓋斯定律、力學能、功和熱、焓、蓋斯定律、反反應的標準摩爾焓變、物質的標準摩爾應的標準摩

2、爾焓變、物質的標準摩爾生成焓變。生成焓變。4本章作業(yè)本章作業(yè)p.28 31 1、2 (這兩題不必上交這兩題不必上交) 3、5、6、9、11、14、17 (這七題必須上交這七題必須上交)5目目 錄錄n 1.1 反應熱的測量反應熱的測量n 1.2 反應熱的理論計算反應熱的理論計算n1.3 常見能源及有效與清潔利用常見能源及有效與清潔利用6 1.1 熱化學熱化學系統(tǒng)系統(tǒng) 作為研究對象的那一部分物質和空間作為研究對象的那一部分物質和空間環(huán)境環(huán)境 系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質和空間和空間1.1.1 幾個基本概念幾個基本概念1. 1. 系統(tǒng)系統(tǒng)(system)與環(huán)境

3、與環(huán)境(surrounding)7開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)有物質和能量交換有物質和能量交換封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)只有能量交換只有能量交換隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)無物質和能量交換無物質和能量交換常見的三類系統(tǒng)常見的三類系統(tǒng)82. 相相(phase)和組分和組分(component) 系統(tǒng)中任何物理和化學性質完全相同的、均系統(tǒng)中任何物理和化學性質完全相同的、均勻部分稱為相。根據(jù)相的概念，系統(tǒng)可分為：勻部分稱為相。根據(jù)相的概念，系統(tǒng)可分為：單相（均勻）系統(tǒng)單相（均勻）系統(tǒng)多相（不均勻）系統(tǒng)多相（不均勻）系統(tǒng) 系統(tǒng)內相與相之間有明確的界面系統(tǒng)內相與相之間有明確的界面93. 3. 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)

4、 用于表示系統(tǒng)性質的物理量稱用于表示系統(tǒng)性質的物理量稱狀狀態(tài)函數(shù)態(tài)函數(shù)，如氣體的壓力，如氣體的壓力p p、體積、體積V V、溫度、溫度T T 等等 狀態(tài)狀態(tài)就是系統(tǒng)一切性質的總和。有平衡就是系統(tǒng)一切性質的總和。有平衡態(tài)和非平衡態(tài)之分。態(tài)和非平衡態(tài)之分。如系統(tǒng)的宏觀性質都處如系統(tǒng)的宏觀性質都處于定值，則系統(tǒng)為于定值，則系統(tǒng)為平衡態(tài)平衡態(tài)。狀態(tài)變化時，系。狀態(tài)變化時，系統(tǒng)的宏觀性質也必然發(fā)生部分或全部變化。統(tǒng)的宏觀性質也必然發(fā)生部分或全部變化。10狀態(tài)函數(shù)的性質狀態(tài)函數(shù)的性質狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)是狀態(tài)的單值函數(shù)。 當系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時，狀態(tài)函數(shù)的變當系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時，狀態(tài)函數(shù)的

5、變化量只與系統(tǒng)的始、終態(tài)有關，而與變化化量只與系統(tǒng)的始、終態(tài)有關，而與變化的實際途徑無關。的實際途徑無關。狀態(tài)函數(shù)的三個特點：狀態(tài)函數(shù)的三個特點：狀態(tài)一定，其值一定；狀態(tài)一定，其值一定；殊途同歸，值變相等；殊途同歸，值變相等；周而復始，值變?yōu)榱恪Ｖ芏鴱褪?，值變?yōu)榱恪?1狀態(tài)函數(shù)性質示例：狀態(tài)函數(shù)性質示例： 例例1 1水從水從2525升溫至升溫至8080 () ()始態(tài)始態(tài) 25 25 終態(tài)終態(tài) 8080 () 0 () 0 30 () 70 30 () 7012途徑途徑 T802555途徑途徑 T(0-25)+(80-0)=55途徑途徑 T(30-25)+(70-30)+(80-70) =55

6、13廣度性質和強度性質廣度性質和強度性質廣度性質廣度性質：其量值具有加和性，如體積、質量等。其量值具有加和性，如體積、質量等。強度性質強度性質：其量值不具有加和性，如溫度、壓力等。其量值不具有加和性，如溫度、壓力等。狀態(tài)函數(shù)性質的分類狀態(tài)函數(shù)性質的分類14思考思考 力和面積是什么性質的物理力和面積是什么性質的物理量？它們的商即壓強量？它們的商即壓強( (熱力學中熱力學中稱為壓力稱為壓力) )是強度性質的物理量。是強度性質的物理量。由此可以得出什么結論？由此可以得出什么結論？15答：力和面積都是廣度性質的物理答：力和面積都是廣度性質的物理量。結論是兩個廣度性質的物理量量。結論是兩個廣度性質的物理

7、量的商是一個強度性質的物理量。的商是一個強度性質的物理量。推論推論： 摩爾體積是什么性質的物理量？摩爾體積是什么性質的物理量？16過程與途徑過程與途徑 系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過程(process)(process)實現(xiàn)一個過程的具體步驟稱實現(xiàn)一個過程的具體步驟稱途徑途徑(path)?？赡孢^程可逆過程 (reversible process)(reversible process) 體系經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)體系經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)變到狀態(tài)變到狀態(tài)之后，如果通過逆過程能使體系和環(huán)境都完之后，如果通過逆過程能使體系和環(huán)境都完全復原，這樣的過程稱為可逆過程。它是在全復

8、原，這樣的過程稱為可逆過程。它是在一系列無限接近平衡條件下進行的過程。一系列無限接近平衡條件下進行的過程。174. 4. 化學計量數(shù)和反應進度化學計量數(shù)和反應進度化學反應方程的通式：化學反應方程的通式：BB0 = B B B 稱為稱為B B 的化學計量數(shù)，并規(guī)定反應物的化學計量數(shù)，并規(guī)定反應物的的 B B為負；產(chǎn)物的為負；產(chǎn)物的 B B為正。為正。化學反應方程化學反應方程式也稱為化學反應計量方程式。式也稱為化學反應計量方程式。(1) 化學計量數(shù)化學計量數(shù)18例例 用化學反應通式形式表示下列合用化學反應通式形式表示下列合成氨的化學反應計量方程式：成氨的化學反應計量方程式： N2 + 3H2 =

9、2NH3解：解：用化學反應通式表示為：用化學反應通式表示為： 0 = - N2 - 3H2 + 2NH 2NH3 319(2) 反應進度反應進度反應進度的定義：反應進度的定義：nB 為物質為物質B B的物質的量，的物質的量，dnB表示微小表示微小的變化量。的變化量。反應進度為正值。反應進度為正值。 BBdnd20某一物質某一物質B的物質的量從開始的的物質的量從開始的nB(0)變化到變化到nB()時，時，反應進度可表示為：反應進度可表示為：反應進度的單位是摩爾（反應進度的單位是摩爾（mol）有限的變化量有限的變化量21 如如 對于反應：對于反應： 0 = N2 3H2 + 2NH3 當有當有1m

10、ol NH3生成時，反應進度為生成時，反應進度為0.5mol。若將反應寫成若將反應寫成322NHH23N21則反應進度為則反應進度為1 mol1 mol。反應進度與化學計量方程寫法有關反應進度與化學計量方程寫法有關22反應進度與選用的物質無關反應進度與選用的物質無關 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 反應前物質的量反應前物質的量n1/mol 10 30 0某時刻物質的量某時刻物質的量n2/mol 8 24 4則反應進度為：則反應進度為：=n2(N2)-n1(N2)/ (N2)=（8-10）/（-1）=2mol=n2(H2)-n1(H2)/ (H2)=（24-30）/（-3）=2mo

11、l=n2(NH3)-n1(NH3)/ (NH3)=（4-0）/（2）=2mol23注意注意1. 所以當涉及反應進度時，必須指明化所以當涉及反應進度時，必須指明化 學反應方程式學反應方程式2. 對于同一反應方程式，不論選用哪種對于同一反應方程式，不論選用哪種 物質表示反應進度均是相同的物質表示反應進度均是相同的。24 nB / 1mol = B表示按化學計量方程進行一次反應，這樣表示按化學計量方程進行一次反應，這樣的反應稱為的反應稱為摩爾反應，所以，摩爾反應就摩爾反應，所以，摩爾反應就是是反應進度反應進度等于等于1mol的反應。的反應。反應進度反應進度等于等于1mol 的意義的意義251.1.2

12、 熱效應及其測量熱效應及其測量 系統(tǒng)在變化過程中放出或吸收的熱量系統(tǒng)在變化過程中放出或吸收的熱量稱為熱效應?；瘜W反應的熱效應簡稱稱為熱效應?；瘜W反應的熱效應簡稱反反應熱。應熱。研究化學反應中熱量和其它能量研究化學反應中熱量和其它能量變化的定量關系的學科稱為熱化學。熱變化的定量關系的學科稱為熱化學。熱化學中化學中規(guī)定：規(guī)定：系統(tǒng)放熱為負，系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱為負，系統(tǒng)吸熱為正。為正。1. 熱效應熱效應26物理和化學中常見的熱效應物理和化學中常見的熱效應摩爾反應熱指的是反應進度為摩爾反應熱指的是反應進度為1 mol1 mol時的反應熱時的反應熱反應熱：反應熱：包括生成熱、燃燒熱、中和熱、分解熱包括生成

13、熱、燃燒熱、中和熱、分解熱相變熱：包括熔化熱、蒸發(fā)熱、升華熱相變熱：包括熔化熱、蒸發(fā)熱、升華熱此外，還有溶解熱、稀釋熱等此外，還有溶解熱、稀釋熱等272. 熱效應的測量熱效應的測量 熱效應不是狀態(tài)函數(shù)，所以化學反熱效應不是狀態(tài)函數(shù)，所以化學反應的熱效應與反應途徑有關，化學反應的熱效應與反應途徑有關，化學反應經(jīng)常在等容或等壓條件下進行，前應經(jīng)常在等容或等壓條件下進行，前者的反應熱稱為等容熱效應，后者的者的反應熱稱為等容熱效應，后者的反應熱稱為等壓熱效應。反應熱稱為等壓熱效應。28(1) 測量熱效應的儀器測量熱效應的儀器 彈式熱量計彈式熱量計圖1.2 彈式量熱計29彈式熱量計所吸收的熱可分為兩部分

14、：彈式熱量計所吸收的熱可分為兩部分： 一部分是加入的水所吸收的。一部分是加入的水所吸收的。 另一部分是鋼彈及內部物質和金屬容另一部分是鋼彈及內部物質和金屬容器等（簡稱鋼彈組件）所吸收的器等（簡稱鋼彈組件）所吸收的。 (2) 熱效應測量的數(shù)據(jù)處理熱效應測量的數(shù)據(jù)處理30 熱容熱容(C)和比熱容和比熱容(c) 熱容：熱容：比熱容：比熱容：1()_qCj.KdT 11()CcjK_kg_m 理化手冊可以查到常見物質的理化手冊可以查到常見物質的熱容或比熱容熱容或比熱容31 設有設有n mol物質完全反應，所放出的熱物質完全反應，所放出的熱量使彈式量熱計與恒溫水浴的溫度從量使彈式量熱計與恒溫水浴的溫度從

15、T1上升到上升到T2，彈式量熱計與恒溫水浴的熱，彈式量熱計與恒溫水浴的熱容分別為容分別為 C（H2O）和）和Cb (JK-1)， 比熱比熱容為容為c（H2O）和）和cb (JK-1kg-1 )，則：，則：32摩爾反應熱：摩爾反應熱：nqq/m222222()()()() () ()qqbbbbH Oc H Om H OTC H OTqCTqH OqC H OTCTqCT 常用燃料如煤、天然氣、汽油等的常用燃料如煤、天然氣、汽油等的 燃燒反應均可按此法得到燃燒反應均可按此法得到。 33 用彈式量熱計測量的反應熱是用彈式量熱計測量的反應熱是等容反應熱還是等壓反應熱？等容反應熱還是等壓反應熱？思考思

16、考34例例1.1聯(lián)氨燃燒反應：聯(lián)氨燃燒反應： N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l) 已知：已知： T T cm mK82.294K18.293KJ848g1210O)(Hg5000. 0)HN(211b24235解：燃燒解：燃燒0.5g0.5g聯(lián)氨放熱為聯(lián)氨放熱為kJ69.9J9690J)18.29382.294()848121018.4()OH()OH()OH(b22b2TcTmcqqqmol0156. 0) 1/(molg0 .32/g)5 . 00(11mV,molkJ2 .621mol0156. 0/kJ69. 9/qq36(3) (3) 熱化學方程式熱化學方程

17、式 表示化學反應與熱效應關系的方程式稱表示化學反應與熱效應關系的方程式稱為為熱化學方程式。熱化學方程式。其標準寫法是：其標準寫法是：先寫先寫出反應方程，再寫出相應反應熱，兩者出反應方程，再寫出相應反應熱，兩者之間用分號或逗號隔開。之間用分號或逗號隔開。37例如：例如：N2H4(l)+O2(g)=N2 (g) +2H2O (l)； 1mV,molkJ620q2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)； 1molkJ570p,mq若不注明若不注明T, p, 皆指在皆指在T=298.15 K，p=100kPa下下。38 標明反應溫度、壓力及反應物、生成物的標明反應溫度、壓力及反應物、生成物的 量和狀

18、態(tài)；量和狀態(tài)；書寫熱化學方程式時應注意：書寫熱化學方程式時應注意： 反應熱與反應式的化學計量數(shù)有關反應熱與反應式的化學計量數(shù)有關； 一般標注的是等壓熱效應一般標注的是等壓熱效應q qp p。391.2 反應熱與焓反應熱與焓 有些反應熱不能用實驗測定。例如反應：有些反應熱不能用實驗測定。例如反應：2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 實驗過程中無法控制生成產(chǎn)物完全是實驗過程中無法控制生成產(chǎn)物完全是CO。此類反應只能用理論方法來計算反此類反應只能用理論方法來計算反應熱。反應熱計算的理論依據(jù)是熱力學應熱。反應熱計算的理論依據(jù)是熱力學第一定律。第一定律。401.2.1 熱力學第一定律熱力學第一

19、定律21-U = UU = q+ wThe First Law Of Thermodynamics411 . 熱力學第一定律熱力學第一定律Uqw對于對于 封閉系統(tǒng)，不做非體積功時，若系封閉系統(tǒng)，不做非體積功時，若系統(tǒng)從環(huán)境吸收熱統(tǒng)從環(huán)境吸收熱q，從環(huán)境得功從環(huán)境得功w，則系，則系統(tǒng)熱力學能的增加統(tǒng)熱力學能的增加U 即即(U2 U1)為：為：熱力學能從前稱為內能。熱力學能從前稱為內能。42能量守恒定律能量守恒定律 熱力學第一定律實際上是能量守恒定熱力學第一定律實際上是能量守恒定律在熱力學中的的應用。律在熱力學中的的應用。是能量守恒與是能量守恒與轉化定律在熱現(xiàn)象領域內所具有的特殊轉化定律在熱現(xiàn)象領

20、域內所具有的特殊形式，形式，說明熱力學能、熱和功之間可以說明熱力學能、熱和功之間可以相互轉化，但總的能量不變。第一定律相互轉化，但總的能量不變。第一定律是人類經(jīng)驗的總結，也可以表述為：是人類經(jīng)驗的總結，也可以表述為：第第一類永動機是不可能制成的一類永動機是不可能制成的。43第一類永動機第一類永動機（first kind of perpetual motion first kind of perpetual motion mechine)mechine) 一種既不靠外界提供能量，本身也不減少一種既不靠外界提供能量，本身也不減少能量，卻可以不斷對外作功的機器稱為第一類能量，卻可以不斷對外作功的機器

21、稱為第一類永動機，它顯然與能量守恒定律矛盾。永動機，它顯然與能量守恒定律矛盾。歷史上歷史上曾一度熱衷于制造這種機器，均以失敗告終，曾一度熱衷于制造這種機器，均以失敗告終，也就證明了能量守恒定律的正確性。也就證明了能量守恒定律的正確性。44（1）熱力學能）熱力學能 系統(tǒng)蘊藏的能量系統(tǒng)蘊藏的能量 系統(tǒng)內部運動能量的總和稱系統(tǒng)內部運動能量的總和稱熱力學能，用熱力學能，用U表示，舊稱內能表示，舊稱內能。內部運動包括分子的平動、。內部運動包括分子的平動、轉動、振動以及電子運動和核運動。由于分子轉動、振動以及電子運動和核運動。由于分子內部運動的相互作用十分復雜，因此目前內部運動的相互作用十分復雜，因此目前

22、尚無尚無法測定熱力學能的絕對數(shù)值。法測定熱力學能的絕對數(shù)值。熱力學能的特征熱力學能的特征：狀態(tài)函數(shù)、狀態(tài)函數(shù)、 無絕對數(shù)值、無絕對數(shù)值、 廣度性質廣度性質45思考思考： 同樣的物質，在相同的溫度和壓力同樣的物質，在相同的溫度和壓力下，前者放在下，前者放在10000m高空，以高空，以400m/s飛飛行的飛機上，后者靜止在地面上。兩者行的飛機上，后者靜止在地面上。兩者的熱力學能相同嗎？的熱力學能相同嗎？答：相同。答：相同。46（2 2）功和熱）功和熱 狀態(tài)變化時傳遞的能量狀態(tài)變化時傳遞的能量 在在物理或化學變化的過程中，系統(tǒng)物理或化學變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境存在溫度差而交換的能量稱為熱，與環(huán)境存在

23、溫度差而交換的能量稱為熱，用用Q 或或 q 表示。熱力學中規(guī)定：表示。熱力學中規(guī)定： 系統(tǒng)吸熱為正，系統(tǒng)放熱為負。系統(tǒng)吸熱為正，系統(tǒng)放熱為負。47功功 在在物理或化學變化的過程中，系統(tǒng)與物理或化學變化的過程中，系統(tǒng)與環(huán)境除熱以外的方式交換的能量都稱為環(huán)境除熱以外的方式交換的能量都稱為功，用功，用W表示。熱力學中規(guī)定：系統(tǒng)得表示。熱力學中規(guī)定：系統(tǒng)得功為正，系統(tǒng)作功為負。功為正，系統(tǒng)作功為負。功功w 和熱量和熱量q都不是狀態(tài)函數(shù)。都不是狀態(tài)函數(shù)。48（3） 體積功和非體積功體積功和非體積功w = w體體+ w 由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體積功換的功

24、稱為體積功w體體。所有其它的功統(tǒng)。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功稱為非體積功w 49思考思考： 1mol理想氣體，密閉在理想氣體，密閉在 1)氣球中，氣球中，2) 鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高20C時，是否做了體積功？時，是否做了體積功？答：答：1)1)做體積功，做體積功，2)2)未做體積功。未做體積功。50（4）等外壓過程體積功的計算等外壓過程體積功的計算w體體= p 外外(V2 V1) = p外外V pp外外 = F / Al p外外 = F / A，l = V / A因因此，體積功此，體積功w體體= F l = (p外外 A) (V/A) = p外外 V 體積功示

25、意圖體積功示意圖51例例 理想氣體體積變化時的體積功理想氣體體積變化時的體積功1mol理想氣體從始態(tài)理想氣體從始態(tài)100kPa, 22.4dm3經(jīng)等經(jīng)等溫恒外壓溫恒外壓p2 = 50kPa膨脹到平衡，求系統(tǒng)膨脹到平衡，求系統(tǒng)所做的功。所做的功。解解：終態(tài)平衡時的體積為：終態(tài)平衡時的體積為：3-33-32112m1044.8Pa50000/m1022.4Pa100000/pVpVJ1120m10) 4 .228 .44(Pa5000033Vpw外體熱熱無序能；功無序能；功有序能；能的品位不同有序能；能的品位不同521.2.2 反應熱與焓反應熱與焓 反應熱反應熱指的是反應物和生成物具有相指的是反應

26、物和生成物具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量。若同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量。若反應在等溫等壓條件下進行，反應熱稱反應在等溫等壓條件下進行，反應熱稱為為等壓反應熱等壓反應熱 ；若反應在等溫等壓條件；若反應在等溫等壓條件下進行，反應熱稱為下進行，反應熱稱為等容反應熱等容反應熱。531. 等容反應熱等容反應熱 等容過程，體積功等容過程，體積功 w體體 = 0，若，若不做非體積功不做非體積功 ，即，即w = 0 時，由時，由U= q + w 可得：可得： qV = U結論：結論：在等溫等容且不做非體積功在等溫等容且不做非體積功的條件下，反應的熱效應等于的條件下，反應的熱效應等于熱力熱力學能變。學

27、能變。542. 等壓反應熱與焓等壓反應熱與焓 (1) 等壓反應熱等壓反應熱等壓過程，不做非體積功時：等壓過程，不做非體積功時： w = w體體 = p(V2V1) 由由U= q + w 可得：可得： qp = U+ p (V2V1)55(2) 焓焓 qP =U + p(V2 V1) = (U2 - U1)+ p(V2 V1) = (U2 + p 2V2) (U1 + p 1V1)令令 H = U + p V則則 qp =H2 H1=HH 稱為焓，是狀態(tài)函數(shù)稱為焓，是狀態(tài)函數(shù)56結論：在等溫等壓且不做非體積結論：在等溫等壓且不做非體積功的條件下，反應的熱效應等于功的條件下，反應的熱效應等于焓變。

28、焓變。57 3. qV = U 和和 qp =H 的意義的意義 熱效應不是熱效應不是狀態(tài)函數(shù)，狀態(tài)函數(shù)，與變化的途徑與變化的途徑有關。但是，若指定途徑，則熱只決定有關。但是，若指定途徑，則熱只決定于始終態(tài)，于始終態(tài)， 所以，所以， qV 和和qP也具有狀態(tài)也具有狀態(tài)函數(shù)的性質，只決定于始終態(tài)，而與途函數(shù)的性質，只決定于始終態(tài)，而與途徑無關。徑無關。58思考：思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能知道它的絕對數(shù)值嗎？能知道它的絕對數(shù)值嗎？59已知定容反應熱：已知定容反應熱：qV = U；定壓反應熱：定壓反應熱：qp = Up + p(V2 V1)等溫過程，等溫過程， Up UV，則：則：H U

29、 = qp qV = p(V2 V1) 4. qV 與與 qp 的關系的關系60假定參加反應的氣體都是理想氣體假定參加反應的氣體都是理想氣體21g( B )nnRTVVVp gpV( B )nqqp VnRT 由：由：可得可得:g( B )Bn gpV( B )nqqRT 61對于摩爾反應對于摩爾反應gpV( B )nqqRT g( B )pVnRTqq gp,mV ,m( B )nqqRT 62 對于有凝聚相參與的反應，由對于有凝聚相參與的反應，由于凝聚相相對氣相來說，體積可于凝聚相相對氣相來說，體積可以忽略，因此在上式中，只需考以忽略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質的量。慮氣體的物質的量

30、。注意注意63思考思考：若反應若反應 C(石墨石墨) + O2(g) CO2(g)的的qp,m為為393.5kJmol 1，則該反應的，則該反應的qV,m 為多少？為多少？答：該反應的答：該反應的 ，所以，所以qV = qp 0g( B )n 64例題例題 p.15 例例1.2 131113326867 58 314 10298 15327210gp,mV ,m( B )n_qqRT(. ).(kJ mol)(kJ mol)(JmolK) ( K ) 65qV 與與 qp關系關系小結小結對于沒有氣態(tài)物質參與的反應或氣體的對于沒有氣態(tài)物質參與的反應或氣體的 n(g) = 0的反應，的反應，qV

31、qp對于有氣態(tài)物質參與的反應，且氣體的對于有氣態(tài)物質參與的反應，且氣體的n(g) 0 的反應的反應gp,mV ,m( B )nqqRT 66 已經(jīng)知道，有些反應的反應熱是不已經(jīng)知道，有些反應的反應熱是不能用實驗測定。例如反應：能用實驗測定。例如反應：2C(s) + O2(g) = 2CO(g)5. 蓋斯定律蓋斯定律 考慮到化學反應的等壓或等容反應熱考慮到化學反應的等壓或等容反應熱只與物質的始態(tài)或終態(tài)有關而與變化的途只與物質的始態(tài)或終態(tài)有關而與變化的途徑無關，所以，可以按照狀態(tài)函數(shù)的性質徑無關，所以，可以按照狀態(tài)函數(shù)的性質計算，這種計算方法就是計算，這種計算方法就是蓋斯定律。蓋斯定律。67蓋斯定

32、律是蓋斯定律是熱力學第一定律的直接推論熱力學第一定律的直接推論始態(tài)始態(tài)C(石墨石墨) + O2(g)終態(tài)終態(tài)CO2(g)1 m,rH中間態(tài)中間態(tài)CO(g) + O2(g)2 m,rH3 m,rH3 m,r2 m,r1 m,rHHH即熱化學方程式可像代數(shù)式那樣進行加減運算即熱化學方程式可像代數(shù)式那樣進行加減運算68(2)-(1) COO21C2式式112,1 ,3,molkJ5 .100molkJ)283(5 .393mrmr mrHHH由蓋斯定律知：若化學反應可以加和由蓋斯定律知：若化學反應可以加和, ,則其反應熱也可以加和。則其反應熱也可以加和。12,molkJ0 .283 Hmr COO2

33、1CO22 COOC2211 ,molkJ5 .393 Hmr69例題例題 p.15 例例1.3 1231(1)-(2)(3) =2()-483.64-(-479.4)222 2 (_)rm,rm,rm,_HH_H.kJ mol 701.2.3 反應的標準摩爾焓變反應的標準摩爾焓變1. 1. 熱力學標準態(tài)熱力學標準態(tài)氣體物質的標準態(tài)：標準壓力氣體物質的標準態(tài)：標準壓力p 下表現(xiàn)出下表現(xiàn)出理想理想 氣體性質的純氣體狀態(tài)氣體性質的純氣體狀態(tài)溶液中溶質溶液中溶質B的標準態(tài)是的標準態(tài)是:標準壓力標準壓力p 下，質量下，質量摩爾濃度為摩爾濃度為m (1.0mol.kg-1),并表現(xiàn)出無限稀溶液并表現(xiàn)出無

34、限稀溶液中溶質的狀態(tài)中溶質的狀態(tài); 本書采用近似本書采用近似c =1.0 mol.dm-3)液體或固體的標準態(tài)是液體或固體的標準態(tài)是: :標準壓力標準壓力p 下的純液下的純液體或純固體。體或純固體。712. 物質的標準摩爾生成焓物質的標準摩爾生成焓(1) 標準摩爾生成反應標準摩爾生成反應 標準狀態(tài)時由標準狀態(tài)時由指定單質指定單質生成單位生成單位“物質物質的量的量”的純物質的純物質B的反應稱為標準摩爾生的反應稱為標準摩爾生成反應。成反應。記作記作 標準摩爾生成反應可以是假想的反應。標準摩爾生成反應可以是假想的反應。fm.B H72298.15K時的數(shù)據(jù)可以從手冊及教材的附錄時的數(shù)據(jù)可以從手冊及教

35、材的附錄3中查到中查到 物質的標準摩爾生成焓負值越物質的標準摩爾生成焓負值越大，該物質的熱穩(wěn)定性越高。大，該物質的熱穩(wěn)定性越高。73 指定單質通常指標準壓力和該溫度下指定單質通常指標準壓力和該溫度下最穩(wěn)定的單質。如最穩(wěn)定的單質。如C：石墨：石墨(s)；Hg：Hg(l) 等。但等。但P為白磷為白磷(s) 。指定單質的標準摩爾生成焓等于零指定單質的標準摩爾生成焓等于零(2) 指定單質指定單質74思考思考 以下哪些反應的恒壓反應熱不是生成焓以下哪些反應的恒壓反應熱不是生成焓( (反應物和生反應物和生成物都是標準態(tài)成物都是標準態(tài))?)?CO(g)(O21)C(2g石墨(g) CO)g(O)C(22石墨

36、 (g)CO)(O21CO(g)22g(1)22C()Og2CO (g) (4)( ) 石墨(2)(3)答：答： （2）、（）、（4）不是）不是753. 反應的標準摩爾焓變反應的標準摩爾焓變標準狀態(tài)下標準狀態(tài)下, ,反應進度反應進度 = = 1mol1mol的焓變稱的焓變稱為反應的標準摩爾焓變?yōu)榉磻臉藴誓栰首? :記作記作( )rm,HT764. 4. 反應的標準摩爾焓變的計算反應的標準摩爾焓變的計算穩(wěn)定單質穩(wěn)定單質反應物反應物標準狀態(tài)標準狀態(tài)生成物生成物標準狀態(tài)標準狀態(tài) r Hm f Hm (p) f Hm (r)由蓋斯定律，得：由蓋斯定律，得：Bm,fBBmrHH77rmBfm,BBH

37、H 的應用的應用( )+() = gG( )+dD( )aA lbB aqsgrmfm,Gfm,Dfm,Afm,B()()HgHdHaHbH 注意：計算公式與物質的狀態(tài)無關，注意：計算公式與物質的狀態(tài)無關， 與熱化學方程式的寫法有關。與熱化學方程式的寫法有關。781223rm1223rm31(s)+(g) =(s) 837 94232(s)+(g) =(s) 1675 82AlOAl OH. kJ molAlOAl OH. kJ mol 與熱化學方程式的寫法有關與熱化學方程式的寫法有關( )rm,HT79標準摩爾反應焓變計算示例標準摩爾反應焓變計算示例（p23p23）例例1.4 試計算鋁熱劑點火反應的試計算鋁熱劑點火反應的反應計量式為：反應計量式為：)K15.298(mr H ) s (Fe2) s (OAl) s (OFe2Al(s)323280解：從手冊查得解：從手冊查得298.15K時時Fe2O3和和Al2O3的標準摩的標準摩爾生成焓分別為爾生成焓分別為824.2和和1675.7