天津大學(xué)無機(jī)化學(xué)013-化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系課件

2024/1/2第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系無機(jī)化學(xué)多媒體電子教案第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系2024/1/2化學(xué)反應(yīng)是反應(yīng)物分子中舊鍵的削弱、斷裂和產(chǎn)物分子新鍵形成的過程。前者需要吸收能量,后者則會釋放能量。因此，化學(xué)反應(yīng)過程往往伴隨有能量的吸收或釋放。2024/1/2如：煤燃燒時放熱；碳酸鈣分解要吸熱；原電池反應(yīng)可產(chǎn)生電能；電解食鹽水要消耗電能；鎂條燃燒時會放出耀眼的光；葉綠素在光作用下使二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為糖類2024/1/21-3-1基本概念和術(shù)語

1-3-1基本概念和術(shù)語

體系和環(huán)境體系:所需研究的那部分物質(zhì)或空間。環(huán)境:體系之外與體系有一定聯(lián)系的其它物質(zhì)或空間。體系環(huán)境物質(zhì)能量體系敞開體系封閉體系孤立體系2024/1/2

狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)能表征體系特性的宏觀性質(zhì)稱為狀態(tài)函數(shù)如：物質(zhì)的量、壓力、體積、溫度等。狀態(tài)函數(shù)的特點(1)體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)函數(shù)均有確定值。(2)體系狀態(tài)發(fā)生變化時，各狀態(tài)函數(shù)的改變量，只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無關(guān)。2024/1/2

狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)的特點(1)體系的狀態(tài)一確定，各狀態(tài)函數(shù)均有確定值(2)體系狀態(tài)發(fā)生變化時，各狀態(tài)函數(shù)的改變量，只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無關(guān)(3)描述體系所處狀態(tài)的各狀態(tài)函數(shù)之間是有聯(lián)系的理想氣體T=280K理想氣體T=300K理想氣體T=350K△T1=350K-300K=50K△T2=(350-280)K+(280-3000)K=50K2024/1/2

功和熱熱(Q)：體系和環(huán)境之間因溫度不同而傳遞或交換的能量的形式。功和熱是體系的狀態(tài)發(fā)生變化時，體系與環(huán)境之間傳遞或交換能量的兩種形式。體系吸熱，Q為正值；體系放熱，Q為負(fù)值功(W)：除了熱之外，體系與環(huán)境之間其它的傳遞或交換能量的形式。功體積功:體系體積變化反抗外力所做的功非體積功:除體積功外的功，如電功環(huán)境對體系做功，W為正值；體系對環(huán)境做功，W為負(fù)值。[注意]單位均為J、kJ功和熱不是狀態(tài)函數(shù)2024/1/2

熱力學(xué)能(以往稱內(nèi)能)熱力學(xué)能(U)——體系內(nèi)部能量的總和包括體系內(nèi)分子的內(nèi)動能、分子間相互作用能、分子內(nèi)部能量，但不包括體系整體運動的動能和在外力場中的位能。由于體系內(nèi)部質(zhì)點的運動及相互作用很復(fù)雜，所以體系熱力學(xué)能的絕對值無法測知。單位——J、kJ是狀態(tài)函數(shù)

U=U(終態(tài))-U(始態(tài))2024/1/2

在任何變化過程中，能量不會自生自滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，能量總值不變。能量守恒定律——熱力學(xué)第一定律封閉體系：始態(tài)(1)→

終態(tài)(2)

U=U2-U1=Q+W熱力學(xué)能的變化等于體系從環(huán)境吸收的熱量加上環(huán)境對體系所做的功。2024/1/21-3-2反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變

1-3-2反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變化學(xué)反應(yīng)時，如果體系不做非體積功，當(dāng)反應(yīng)終態(tài)的溫度恢復(fù)到始態(tài)的溫度時，體系所吸收或放出的熱量，稱為該反應(yīng)的反應(yīng)熱。如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

Qp=-571.66kJ·mol-1H2(g)+

O2(g)→H2O(l)

Qp=-285.83kJ·mol-112通常,反應(yīng)熱的數(shù)值為反應(yīng)進(jìn)度

=1mol(即發(fā)生1mol反應(yīng))時的反應(yīng)熱。2024/1/2

恒壓反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變恒壓反應(yīng)熱:

化學(xué)反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行，如果體系不做非體積功，此時的反應(yīng)熱稱為該反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱。有氣體參與的反應(yīng)：反應(yīng)始態(tài)(1)→反應(yīng)終態(tài)(2)

U=Qp+W

=Qp-p

V恒壓反應(yīng)熱不等于體系熱力學(xué)能的變化2024/1/2

反應(yīng)焓變

U=Qp+W

=Qp-p

VU2-U1=Qp

-

p(V2-V1)Qp=(U2+pV2)–(U1+pV1)焓:H=U+PV說明：（1）H無明確物理意義（2）H是狀態(tài)函數(shù)（3）單位J、kJ（4）絕對值無法測知Qp=H2-H1=

H2024/1/2

反應(yīng)焓變

H=H2-H1=Qp化學(xué)反應(yīng)在封閉體系中、恒壓條件下進(jìn)行，如果體系不做非體積功：化學(xué)反應(yīng)的焓變等于恒壓反應(yīng)熱吸熱反應(yīng)：Qp>0,H>0放熱反應(yīng)：Qp<0,H<0如：2H2(g)+O2(g)

→

2H2O(l)

H＝Qp=-571.66kJ·mol-1

H2(g)

+

O2(g)

→

H2O(l)

H＝

Qp=-285.83kJ·mol-1122024/1/2

熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式

rHm——摩爾反應(yīng)焓變

rHm=-241.82kJ·mol-1H2(g)+

O2(g)

H2O(g)

298.15K100kPa如:12表示在298.15K、100kPa下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度

=1mol時(1molH2(g)與molO2(g)反應(yīng)，生成1molH2O(g)時),放出241.82kJ熱量。122024/1/2

熱化學(xué)方程式注意：1.注明反應(yīng)的溫度、壓力等2.注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)如

rHm=-241.82kJ·mol-1H2(g)+

O2(g)

H2O(g)

298.15K100kPa123.同一反應(yīng),反應(yīng)式系數(shù)不同,

rHm不同

rHm

=

-483.64kJ·mol-12H2(g)+O2(g)→2H2O(g)

4.正、逆反應(yīng)的Qp的絕對值相同,符號相反HgO(s)→Hg(l)+O2(g)

rHm

=90.83kJ·mol-112Hg(l)+O2(g)→HgO(s)

rHm

=-90.83kJ·mol-1122024/1/2

赫斯(Hess)定律在恒溫恒壓或恒溫恒容條件下，體系不做非體積功，則反應(yīng)熱只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化過程的具體途徑無關(guān)。即化學(xué)反應(yīng)的焓變只取決于反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)，而與變化過程的具體途徑無關(guān)。C(s)+O2(g)

rHmCO(g)+O2(g)12

H1

H2CO2(g)

rHm=

H1+

H2應(yīng)用赫斯定律可以計算難以測定或無法用實驗測定的反應(yīng)熱。

H1=

rHm-

H2=[(-393.51)-(282.98)]kJ·mol-1=-110.53kJ·mol-12024/1/21-3-3應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變

1-3-3標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計算標(biāo)準(zhǔn)(狀)態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)準(zhǔn)壓力(p=100kPa)下純氣體液體固體標(biāo)準(zhǔn)壓力(p=100kPa)下純液體、純固體溶液中的溶質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)壓力(p)下質(zhì)量摩爾濃度為1mol·kg-1(近似為1mol·L-1)

2024/1/2

標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓定義：標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由最穩(wěn)定的純態(tài)單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的某物質(zhì)的焓變。

(即恒壓反應(yīng)熱)符號：

fHm單位：kJ·mol-12.

fHm代數(shù)值越小,化合物越穩(wěn)定3.必須注明溫度，若為298.15K時可省略1.最穩(wěn)定純態(tài)單質(zhì)

fHm=0,如

fHm(石墨)=0注意：高溫時分解-157.3CuO(s)加熱不分解-635.09CaO(s)穩(wěn)定性

fHm/(kJ·mol-1)物質(zhì)2024/1/2

標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變的計算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變等于生成物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的總和減去反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的總和?；瘜W(xué)反應(yīng)：cC+dD=yY+zZ(任一物質(zhì)均處于溫度T的標(biāo)準(zhǔn)態(tài))

rHm=[y

fHm(Y)+z

fHm(Z)]

-[c

fHm(C)+d

fHm(D)]

rHm=νi

fHm(生成物)+

νi

fHm(反應(yīng)物)計算時,注意系數(shù)和正負(fù)號2024/1/2

計算時,注意系數(shù)和正負(fù)號計算恒壓反應(yīng):4NH3(g)+5O2(g)

→4NO(g)+6H2O(g)的

rHm例1解：4NH3(g)+5O2→4NO+6H2O(g)

fHm/kJ·mol-1-46.11

090.25-241.82

rHm=[4

fHm(NO,g)+6

fHm(H2O,g)]

-[4

fHm(NH3,g)+5

fHm(O2,g)]={[4(90.25)+6(-241.82)]-[4(-46.11)]}kJ·mol-1=-905.48kJ·mol-12024/1/2

(rHm)3=2(

rHm)2=-22.6kJ·mol-1反應(yīng)

rHm/kJ·mol-1序號2Cu2O(s)+O2(g)

→4CuO(s)-292１CuO(s)+Cu(s)

→Cu2O(s)-11.3２計算

fHm(CuO,s)例2解:(2)式×2=3式:2CuO(s)+2Cu(s)→2Cu2O(s)(3)式+(1)式=4式:2Cu(s)+O2(g)→2CuO(s)(rHm)4=(

rHm)3+(

rHm)1=-314.6kJ·mol-1

22(rHm)4-314.6kJ·mol-1

fHm(CuO,s)===-157.3kJ·mol-12024/1/2第三節(jié)結(jié)束第三節(jié)結(jié)束第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系無機(jī)化學(xué)多媒體電子教案賣油翁下課了，回顧學(xué)習(xí)一個小故事吧！學(xué)習(xí)目標(biāo)1、復(fù)述故事，深入理解文章內(nèi)容，初步把握人物形象。2、學(xué)會利用文中關(guān)鍵詞句分析人物形象。3、體會文章所揭示的深刻道理。故事發(fā)生的時間、地點、人物、事件的起因、經(jīng)過和結(jié)果要復(fù)述清楚?？磮D復(fù)述課文內(nèi)容自學(xué)指導(dǎo)(一)1、作者運用哪幾種方法去刻畫人物的形象？從文中找出具體句子進(jìn)行分析。并說說你是如何看待這兩個人物的。2、從這個故事中你懂得了什么道理？自學(xué)指導(dǎo)(二)陳堯咨（善射）賣油翁（善酌）動作神態(tài)語言睨之無他，但手熟爾以我酌油知之我亦無他，惟手熟爾汝亦知射乎吾射不亦精乎爾安敢輕吾射釋擔(dān)而立但微頷之取置覆酌瀝性格:自矜（驕傲）謙虛對比道理:熟能生巧,即使有什么長處也不必驕傲自滿。忿然笑而遣之笑而遣之1、聯(lián)系生活、學(xué)習(xí)，說說熟能生巧的事例。

2、你認(rèn)為一個人應(yīng)該如何看待自己的長處？又如何看待他人的長處？課外延伸人外有人，天外有天。取人之長，補(bǔ)己之短。自滿人十