化學反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變

關(guān)于化學反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變第1頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三

體系狀態(tài)變化而引起的內(nèi)能變化:UⅡ=UⅠ+Q－（–Ｗ）終態(tài)始態(tài)吸熱，使U↑對環(huán)境作功使U↓。改寫UⅡ－UⅠ=Q+Ｗ即△U=Q+Ｗ——封閉體系熱力學第一定律數(shù)學式

——封閉體系，其內(nèi)能變化等于Q與Ｗ之和。

例如：Q=1000KJW=100KJ

則△U=1000－100=900KJ——表示內(nèi)能凈增900KJ

宇宙總能量未改：

1000=900+100=1000KJ——能量守恒

——熱力學第一定律對于過程能量變化的求算尤為重要，各種能量求算在此基礎(chǔ)而導出。第2頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2.2化學反應(yīng)的熱效應(yīng)１、等容反應(yīng)熱（ＱV）等容：Ｖ１＝Ｖ２△V=0

等容條件用于第一定律：△U=QV+ＷＷ體＝Ｐ外△Ｖ

W`——一般化學反應(yīng)W`=0

則：△U＝ＱＶ＝ＱＶ+Ｐ外△Ｖ（△V=0）

有：△U＝ＱＶ

——封閉體系、等容、Ｗ′=0、反應(yīng)熱ＱV

數(shù)值上等于體系內(nèi)能增量。若：ＱＶ＝＋值△U＞0——體系內(nèi)能增加

ＱＶ＝－值△U＜0——體系內(nèi)能減少

W第3頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三

2、等壓反應(yīng)熱：QP

等壓：P1=P2=P=P外

or△P=0

將等壓條件用于第一定律：△U=Q+Ｗ即有：△U=QＰ

+Ｗ∵一般化學反應(yīng)Ｗ′=0

故：第一定律為△U＝QＰ－Ｐ外△Ｖ＝QＰ－Ｐ△Ｖ改寫：QＰ＝△U＋Ｐ△Ｖ

——封閉體系等壓、Ｗ′＝０，恒壓反應(yīng)熱等于體系內(nèi)能增量與Ｐ△Ｖ乘積之和。第4頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三3、焓和焓變上式：QＰ＝△U＋Ｐ△Ｖ＝(Ｕ２－Ｕ１)＋Ｐ(Ｖ２－Ｖ１)(∵Ｐ＝Ｐ１＝Ｐ2)

＝(Ｕ２－Ｕ１)＋(Ｐ２Ｖ２－Ｐ１Ｖ１)

整理QＰ＝(Ｕ２＋Ｐ２Ｖ２)－(Ｕ１＋Ｐ１Ｖ１)

定義：H=U+PV——稱H為焓

H特征：①狀態(tài)函數(shù)；②容量性質(zhì)，能量單KJ；③絕對值無法測定。將H的定義式代入QＰ式

即有：QP=H2－Ｈ１＝△H

用于化學過程：△H=Ｈ產(chǎn)物－Ｈ反應(yīng)物；

△H稱為焓變，△H具有Ｈ的特征，但可測定。第5頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三——在恒壓、Ｗ′＝０條件下，化學反應(yīng)熱ＱＰ等于體系的焓變△H；4、ＱP與QV

的關(guān)系

QＰ＝△U+P△V

對于理想氣體△U＝QV

QP＝QV+P△V△H＝△U+P△V∵P△V＝△nRT恒溫、恒壓∴QP＝QV+△nRT△H＝△U+△nRT△n＝n產(chǎn)－

_n反

——氣體摩爾數(shù)之差△n＝0QP＝QV_第6頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三2.3標準摩爾生成焓

1、標準條件：⑴、熱力學標準態(tài)：人為指定：選定溫度T，通常選298K、各物質(zhì)壓力為標準壓力、且純態(tài)為熱力學標準態(tài)。若討論體系為液態(tài)，則規(guī)定各物質(zhì)活度=1或[離子濃度]=1mol?l-1⑵、穩(wěn)定單質(zhì)：標態(tài)下，某元素以多種形式存在時，焓值最低，即最穩(wěn)定的為穩(wěn)定單質(zhì)。如：C石墨（穩(wěn)定單質(zhì)）C金剛石（不穩(wěn)定單質(zhì)）如N2(g)O2(g)Cl2(g)H2(g)Hg(l)I2(s)Fe(s)Cu(s)Ag(s)Na(s)Br2(l)為穩(wěn)定單質(zhì)等。

第7頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三⑶、人為指定標態(tài)下，穩(wěn)定單質(zhì)的標準生成焓規(guī)定為零，即

——作為測定其它物質(zhì)的標度點。2、化合物的標準摩爾生成焓

符號：

單位：KJ?mol-1

設(shè)生成反應(yīng)

A+BAB△H0

穩(wěn)定單質(zhì)1mol化合物反應(yīng)熱第8頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三定義：標準狀態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol化合物的反應(yīng)熱為該物質(zhì)的標準摩爾生焓。

即：

如：

測

△H0=－46.19KJ?mol-1

則：第9頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三３、離子的標準摩爾生成焓符號：單位：KJ?mol-1

定義：標準狀態(tài)下，1mol水合離子的生成焓是離子的標準摩爾生成焓，并規(guī)定：第10頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三§3化學反應(yīng)熱的熱力學求算

3.1、利用標準摩爾生成焓求算△H0

上討論已有：Qp＝△Ｈ＝Ｈ２－Ｈ１

產(chǎn)物反應(yīng)物

用于具體反應(yīng)

△H0

＝(ＨＡＤ＋ＨＢＣ)－(ＨＡＢ＋ＨＣＤ)∵Ｈi無法測定；

為此：①、選參考態(tài)作為相對標準：②、測③、以代進行計算。

第11頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三即有：推廣，有通式

or

、為方程中計量系數(shù)。第12頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三實例1：求

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的△H0

解：△H0f：00－46.19KJ?mol-1∴

實例2：教材P例3.2利用Qp＝Qv+△nRT、△H0＝△U+△nRT求算△n=產(chǎn)物氣體n—反應(yīng)物氣體nR—8.314J?mol-1?k-1，

T——絕對溫度 第13頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三例3：

求反應(yīng)的△H0。

已知：△U＝－240.3KJ?mol-1解：△n＝1－1.5=－0.5∴△H0＝－240.3--0.5×8.314×373×10-3

＝－241.8（KJ?mol-1）3.3、蓋斯定律：

(利用熱化學方程的＋、－、×、÷關(guān)系進行求算)

大意：恒壓或恒容下，如果一個化學反應(yīng)分幾步進行，則總反應(yīng)的反應(yīng)熱等于各步反應(yīng)熱之和。即：第14頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三實例討論：

已知下列反應(yīng)的反應(yīng)熱：

①C石墨

+O2(g)CO2(g)=－393.5KJ?mol-1

②H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)=－285.8KJ?mol-1

③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)

=－890.4KJ?mol-1

求反應(yīng)：

④C石墨

+2H2(g)CH4(g)的和第15頁，講稿共17頁，2023年5月2日，星期三解：據(jù)反應(yīng)，知：

反應(yīng)④=反應(yīng)①+