物理化學(xué)教學(xué)課件：第1章 物質(zhì)的pVT關(guān)系和熱性質(zhì)6

1、1-11 標(biāo)準(zhǔn)生成焓和標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓Standard Enthalpy of Formation and Standard Enthalpy of Combustion最穩(wěn)定單質(zhì)CH2O2N2FeS物 質(zhì) BH2OC2H2NH3COf Hc H物 質(zhì) BSC2H2NH3CO最終燃燒產(chǎn)物CH2O(l)CO2SO2N2化學(xué)反應(yīng)的表示方法反應(yīng)物或產(chǎn)物化 學(xué)計(jì)量數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度左邊物質(zhì)稱為反應(yīng)物，化學(xué)計(jì)量數(shù)為負(fù)，右邊為產(chǎn)物，化學(xué)計(jì)量數(shù)為正。dD+eE+gG+rR+(extent of reaction)(stoichiometric number)(reactant or product)反應(yīng)進(jìn)度不依賴于物

2、種，但是依賴計(jì)量系數(shù)。dD+eE+gG+rR+摩爾反應(yīng)焓：?jiǎn)挝环磻?yīng)進(jìn)度的反應(yīng)焓變(molar enthalpy of reaction)摩爾反應(yīng)焓近似是狀態(tài)函數(shù)！由反應(yīng)體系當(dāng)前的狀態(tài)決定。更直觀地，也可如下定義：dD+eE+gG+rR+Hm,B可近似看作反應(yīng)體系當(dāng)前狀態(tài)下物質(zhì)B的摩爾焓，是溫度、壓力和物質(zhì)濃度的函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)只在平衡態(tài)下才有意義！摩爾反應(yīng)焓兩種定義等價(jià)性的證明：dD+eE+gG+rR+設(shè)反應(yīng)物B的量的微變?yōu)镈nB=nB(x+Dx)-nB(x)：標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓：物質(zhì)處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下的摩爾反應(yīng)焓(standard molar enthalpy of reaction)dD+eE+gG+

3、rR+處于反應(yīng)體系當(dāng)前狀態(tài)，不是平衡態(tài)，只是近似的狀態(tài)函數(shù)。摩爾反應(yīng)焓：標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓：都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，是狀態(tài)函數(shù)，僅依賴溫度。就用它了！標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓：由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成該物質(zhì)時(shí) 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓(standard molar enthalpy of combustion)標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓：物質(zhì)在 O2 中完全燃燒時(shí)的標(biāo) 準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓(standard molar enthalpy of combustion)燃燒生成物：H2O(l), N2(g), CO2(g), SO2(g)最穩(wěn)定單質(zhì)：H2(g), N2(g), O2(g), C(石墨), S(正交硫), Hg(l), Sn(白錫), Cu

4、(s)基 準(zhǔn)H2O(l), SO2, N2基 準(zhǔn)O2, N2, Cu, Hg(l) +例：標(biāo)準(zhǔn)摩爾（反應(yīng)焓、生成焓、燃燒焓）的關(guān)系+摩爾反應(yīng)焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓 物質(zhì)在 O2 中完全燃燒時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 由最穩(wěn)定的單質(zhì)生成該物質(zhì)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓是物質(zhì)的特性標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的數(shù)值取決于反應(yīng)方程式的寫(xiě)法小結(jié)：+i.g. 25i.g. 25i.g. 25C3H8C2H4CH43CO2 + 4H2Oi.g. 25l 253C + 4H2石墨 25i.g. 25+5O2-3O2-2O2綠：燃燒藍(lán)：生成注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 也不

5、同。注意物質(zhì)的聚集狀態(tài)不同時(shí)，其標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓 也不同。例1 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算25時(shí)下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。解：C2H5OH(g) C4H6(g) H2O(g) H2(g) -235.10 110.16 -241.818 0解：例2 計(jì)算下列反應(yīng)在25時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。 AgBr(s) Br(aq,) Ag+(aq,) -100.37 -121.55 -105.579 例 由標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算下列反應(yīng)在25時(shí)標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。已知 (COOH)2, CH3OH (COOCH3)2 -246.0 -726.5 -1678 解：例：試指出下列關(guān)系式中，何者是正確的，何者是不正確的。（1）（2

6、）（3）（4）（5）（6） 正確 正確 正確 不正確不正確不正確例：試指出下列關(guān)系式何者是正確的、何者是不正確的。(1) （正交硫是硫的最穩(wěn)定單質(zhì)）(2)(3) SO2石墨例：一化學(xué)反應(yīng)在恒容絕熱的條件下進(jìn)行，反應(yīng)后系統(tǒng)的溫度和壓力均高于反應(yīng)前的，則系統(tǒng)的DU 0 DH 0。(、=、例：在一個(gè)絕熱良好、無(wú)摩擦、帶有活塞的氣缸中，發(fā)生一化學(xué)反應(yīng)，系統(tǒng)溫度由T1上升到2T1，體積由V1增至2V1。若反應(yīng)過(guò)程中始終保持p=p外=常數(shù)，反應(yīng)系統(tǒng)的DU 0，DH 0。(、=、) 、=、) Ap,T1 Bp, T1 Bp,2T1=例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200

7、,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓為12.27kPa。CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-241.818例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.

8、300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓為12.27kPa。解:(1)CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-241.818解:(1)以1mol混合氣體作為物料衡算的基準(zhǔn)。 例：（1）某混合氣體由CO,

9、H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓為12.27kPa。CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-241.818解:(1)以1mol混合氣體作為物

10、料衡算的基準(zhǔn)。 例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓為12.27kPa。CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-24

11、1.818解:(1)以1mol混合氣體作為物料衡算的基準(zhǔn)。 例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓為12.27kPa。CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430

12、.04-101.525-393.509-241.818解:(1)以1mol混合氣體作為物料衡算的基準(zhǔn)。 例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓為12.27kPa。CO2H2O(g)N2C

13、OCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-241.818解:(1)以1mol混合氣體作為物料衡算的基準(zhǔn)。 例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓

14、為12.27kPa。CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-241.818解:(1)例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸

15、氣壓為12.27kPa。CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-241.818解:(2)以1mol混合氣體作為物料衡算的基準(zhǔn)，首先計(jì)算氣相中水蒸汽的量。 例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物

16、的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓為12.27kPa。CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-241.818解:(2)以1mol混合氣體作為物料衡算的基準(zhǔn)。 例：（1）某混合氣體由CO,H2,N2組成，各組分的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.200,0.300,0.500?，F(xiàn)加入理論需要量的空氣，使之在恒壓下完全燃燒。已知空氣中O2和N2的物質(zhì)的量之比為1：4，混合氣體及空氣的溫度均為25oC，燃燒產(chǎn)物的溫度為825oC ，壓力為101325Pa。求25oC壓力為101325Pa的1m3混合氣體燃燒時(shí)

17、放熱多少。（2）如果其他條件不變，但燃燒產(chǎn)物的溫度為50oC ，問(wèn)此時(shí)有多少水以液態(tài)存在。已知50oC時(shí)水的飽和蒸氣壓為12.27kPa。CO2H2O(g)N2COCO2H2O(g)45.2338.2430.04-101.525-393.509-241.8181-12 標(biāo)準(zhǔn)熵Standard Entropy標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵(standard molar entropy) 處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的摩爾熵相對(duì)于0K時(shí)摩爾熵的差值單位符號(hào)摩爾反應(yīng)熵(molar entropy of reaction) 單位反應(yīng) 進(jìn)度的反應(yīng)熵變標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵 反應(yīng)物與產(chǎn)物均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)(standard) 的摩爾反應(yīng)熵1-13 熱性質(zhì)數(shù)據(jù)的來(lái)源Data Resources of Thermal Properties1.熱性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定(experimental determination)恒 容恒 壓恒 溫氧彈量熱計(jì) 火焰量熱計(jì) 熱容測(cè)定 恒容熱效應(yīng)溫度和體積都恒定，且不做非體積功時(shí)，體系放出的熱量，也記為QV。用氧彈量熱計(jì)可以測(cè)得恒容熱效應(yīng)。 恒壓熱效應(yīng)溫度和壓強(qiáng)都恒定，且不做非體積功時(shí)，體系放出的熱量，也記為Q