《焓熱化學(xué)方程》課件

焓熱化學(xué)方程熱化學(xué)方程是化學(xué)方程式的一種特殊形式，它不僅描述了反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計(jì)量關(guān)系，還包括反應(yīng)的焓變。熱化學(xué)和焓熱化學(xué)熱化學(xué)是研究化學(xué)反應(yīng)中熱量變化的學(xué)科。焓焓是體系在恒壓條件下所具有的能量，通常用符號(hào)H表示。焓變焓變是指化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中體系焓的變化，用ΔH表示。熱化學(xué)方程式1反應(yīng)物和產(chǎn)物化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的過(guò)程。2反應(yīng)條件熱化學(xué)方程式還包含反應(yīng)發(fā)生的條件，例如溫度、壓力和催化劑。3焓變熱化學(xué)方程式顯示了反應(yīng)中焓變的值，即反應(yīng)過(guò)程中能量的變化?；瘜W(xué)反應(yīng)焓焓變焓變是指化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中焓的變化，它反映了反應(yīng)體系能量的變化。焓變用ΔH表示，單位為kJ/mol。吸熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)是指反應(yīng)過(guò)程中吸收熱量，焓變?yōu)檎?。比如：冰融化成水。放熱反?yīng)放熱反應(yīng)是指反應(yīng)過(guò)程中放出熱量，焓變?yōu)樨?fù)值。比如：燃燒反應(yīng)。反應(yīng)焓的定義化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化反應(yīng)焓是指在恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量。焓變符號(hào)反應(yīng)焓變用ΔH表示，放熱反應(yīng)ΔH為負(fù)值，吸熱反應(yīng)ΔH為正值。焓變的計(jì)算反應(yīng)物和產(chǎn)物的焓焓變可以通過(guò)計(jì)算反應(yīng)物和產(chǎn)物的焓值之差來(lái)確定。熱化學(xué)方程式使用熱化學(xué)方程式來(lái)表示反應(yīng)焓值，其中焓變作為反應(yīng)式的系數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)焓變?cè)跇?biāo)準(zhǔn)條件下，焓變稱為標(biāo)準(zhǔn)焓變，通常用符號(hào)ΔH°表示。反應(yīng)熱的符號(hào)△H>0:吸熱反應(yīng)，需要從外界吸收能量才能進(jìn)行。△H<0:放熱反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中釋放能量到外界。標(biāo)準(zhǔn)焓1定義在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，反應(yīng)焓變被稱為標(biāo)準(zhǔn)焓變，通常用符號(hào)ΔH°表示。2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指溫度為298.15K（25℃）和壓強(qiáng)為101.325kPa（1atm）的條件。3應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)焓變是熱化學(xué)計(jì)算中重要的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，可以用來(lái)預(yù)測(cè)反應(yīng)是否自發(fā)進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)焓的測(cè)定1熱量計(jì)測(cè)量反應(yīng)熱2燃燒熱測(cè)量燃燒反應(yīng)的焓變3反應(yīng)熱測(cè)量其他化學(xué)反應(yīng)的焓變焓變的實(shí)際應(yīng)用焓變?cè)诨瘜W(xué)和物理學(xué)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，例如：預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性計(jì)算反應(yīng)熱設(shè)計(jì)新的化學(xué)反應(yīng)優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程光合作用和呼吸作用光合作用植物利用陽(yáng)光、二氧化碳和水合成糖類，并釋放氧氣。呼吸作用生物體利用糖類，氧化生成二氧化碳和水，并釋放能量。燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)1定義燃燒反應(yīng)是指物質(zhì)與氧化劑（通常是氧氣）發(fā)生快速反應(yīng)，釋放熱量并產(chǎn)生光和熱。2熱化學(xué)方程燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程表示了反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)焓變。3焓變?nèi)紵磻?yīng)的焓變通常為負(fù)值，表示放熱反應(yīng)，熱量釋放到周圍環(huán)境中。溶解過(guò)程的熱化學(xué)吸熱溶解溶解過(guò)程吸收能量，導(dǎo)致溶液溫度下降。放熱溶解溶解過(guò)程釋放能量，導(dǎo)致溶液溫度升高。溶解焓變表示溶解1摩爾物質(zhì)時(shí)焓變的大小。中和反應(yīng)的熱化學(xué)酸堿反應(yīng)中和反應(yīng)是酸和堿反應(yīng)生成鹽和水的過(guò)程。此反應(yīng)通常放熱，生成熱量。熱量變化中和反應(yīng)的熱量變化取決于酸和堿的強(qiáng)度以及反應(yīng)物的濃度。焓變計(jì)算中和反應(yīng)的焓變可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量或使用熱力學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算。相變過(guò)程的熱化學(xué)熔化和凝固固體熔化成液體時(shí)吸收熱量，液體凝固成固體時(shí)放出熱量。熔化焓和凝固焓數(shù)值相等，符號(hào)相反。汽化和液化液體汽化成氣體時(shí)吸收熱量，氣體液化成液體時(shí)放出熱量。汽化焓和液化焓數(shù)值相等，符號(hào)相反。升華和凝華固體直接升華成氣體時(shí)吸收熱量，氣體直接凝華成固體時(shí)放出熱量。升華焓和凝華焓數(shù)值相等，符號(hào)相反。焓變的影響因素1溫度溫度升高，焓變通常也會(huì)增大，因?yàn)榉肿舆\(yùn)動(dòng)更劇烈，反應(yīng)更容易發(fā)生。2壓力壓力變化對(duì)焓變的影響取決于反應(yīng)體系的體積變化，氣體反應(yīng)更容易受到壓力影響。3反應(yīng)物狀態(tài)相同反應(yīng)，反應(yīng)物狀態(tài)不同，焓變也不同，例如氣態(tài)反應(yīng)物和液態(tài)反應(yīng)物焓變不同。溫度對(duì)焓變的影響1溫度升高反應(yīng)焓變通常增大2溫度降低反應(yīng)焓變通常減小壓力對(duì)焓變的影響壓力升高焓變?cè)龃髩毫档挽首儨p小摩爾焓變摩爾焓變是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1摩爾反應(yīng)物完全反應(yīng)生成產(chǎn)物時(shí)焓變的值。標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變定義在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化為生成物時(shí)焓變的值，稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。符號(hào)ΔH°單位kJ/mol反應(yīng)焓與產(chǎn)物狀態(tài)固態(tài)固態(tài)產(chǎn)物的反應(yīng)焓通常比液態(tài)或氣態(tài)產(chǎn)物的反應(yīng)焓更低，因?yàn)楣虘B(tài)物質(zhì)的分子間作用力更強(qiáng)。液態(tài)液態(tài)產(chǎn)物的反應(yīng)焓比氣態(tài)產(chǎn)物的反應(yīng)焓更低，因?yàn)橐后w物質(zhì)的分子間作用力比氣態(tài)物質(zhì)更強(qiáng)。氣態(tài)氣態(tài)產(chǎn)物的反應(yīng)焓通常最高，因?yàn)闅鈶B(tài)物質(zhì)的分子間作用力最弱?；瘜W(xué)鍵形成和斷裂1鍵形成化學(xué)鍵的形成釋放能量，這通常是放熱反應(yīng)。2鍵斷裂化學(xué)鍵的斷裂需要能量，這通常是吸熱反應(yīng)。3焓變反應(yīng)的焓變?nèi)Q于形成和斷裂的鍵的數(shù)量和類型。復(fù)合物形成的焓變復(fù)合物形成時(shí)會(huì)釋放能量，焓變?yōu)樨?fù)值，稱為放熱反應(yīng)。復(fù)合物的形成通常是由于分子間相互作用力，如氫鍵、范德華力等。焓變的大小取決于形成的復(fù)合物種類和相互作用力的大小。自發(fā)過(guò)程和非自發(fā)過(guò)程自發(fā)過(guò)程在特定條件下，無(wú)需外界干預(yù)即可自行進(jìn)行的過(guò)程。非自發(fā)過(guò)程需要外界能量輸入才能進(jìn)行的過(guò)程。熱化學(xué)定律蓋斯定律一個(gè)反應(yīng)的焓變與反應(yīng)進(jìn)行的途徑無(wú)關(guān)，僅由反應(yīng)物的始態(tài)和產(chǎn)物的終態(tài)決定。基爾霍夫定律反應(yīng)焓變隨溫度變化的規(guī)律，可用于計(jì)算不同溫度下的反應(yīng)焓變。休伊特定律1定律描述在恒溫恒壓下，反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)物的始態(tài)和產(chǎn)物的終態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)。2應(yīng)用場(chǎng)景可用于計(jì)算復(fù)雜反應(yīng)的熱效應(yīng)，以及確定反應(yīng)的焓變。3舉例說(shuō)明例如，石墨燃燒生成二氧化碳的熱效應(yīng)，無(wú)論石墨是直接燃燒還是先轉(zhuǎn)化為一氧化碳再燃燒，其熱效應(yīng)都是一樣的。蘭伯特定律反應(yīng)熱蘭伯特定律指出，在恒溫恒壓下，化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)物和生成物的初末狀態(tài)有關(guān)，與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)。示例例如，將固體碳燃燒生成二氧化碳，無(wú)論采用什么方式燃燒，無(wú)論是直接燃燒還是先將碳轉(zhuǎn)化為一氧化碳，再將一氧化碳燃燒，其反應(yīng)熱都是一樣的。摩爾熱容與焓變摩爾熱容物質(zhì)升高或降低1攝氏度所需的熱量，以焦耳每摩爾每開(kāi)爾文(J/(mol·K))為單位。焓變與摩爾熱容密切相關(guān)。摩爾熱容表示物質(zhì)溫度變化所需的熱量，而焓變則是化學(xué)反應(yīng)中熱量的變化。吉布斯自由能和焓變吉布斯自由能吉布斯自由能(G)是一個(gè)熱力學(xué)函數(shù)，它描述了在恒定溫度和壓力下，一個(gè)系統(tǒng)可以做多少非膨脹功。焓變焓變(ΔH)是一個(gè)系統(tǒng)在恒定壓力下，吸收或放出的熱量變化。關(guān)系吉布斯自由能變化(ΔG)與焓變(ΔH)以及熵變(ΔS)之間的關(guān)系是：ΔG=ΔH-TΔS焓變的工程應(yīng)用能源生產(chǎn)焓變用于計(jì)算燃燒反應(yīng)的熱量釋放，幫助設(shè)計(jì)高效的熱力發(fā)電廠?；瘜W(xué)反應(yīng)工程通