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1、热化学和化学反应的热效应,研究化学反应的热效应的科学,反应进度,（1）化学计量系数 与反应进度,aA+dD=gG+hH 0=SnBRB,反应进度是按指定反应方程式为单元来表示反应进行的程度。,n化学计量数，无纲量（或量纲为1）；与反应方程式中物质的系数有关；产物的计量数为正，反应物为负。,与n的单位相同，均为mol。,对于反应 3H2+N2=2NH3,=1mol 表示有3mol H2和1mol的N2消失，产生了2mol NH3，即按指定的上述反应计量方程式为单元进行了一个单元的反应。,热化学化学反应过程的U和H,一、化学反应热效应1.热效应：只做体积功时，体系发生化学反应，使产物的温度回到开始
2、时反应物的温度，体系所吸收的（+）or 放出（-）的热量(Q)。（恒T）伴有状态函数变化U、H，也有过程函数W、Q等。恒容过程：QV=U，记为rU 恒容热效应 恒压过程：Qp=H，记为rH 恒压热效应,1）,2.恒压热效应与恒容热效应的关系,rH=rH+H,rH=rU+p2V1p1V1,rH=rU+p1V2p2V1,rH=rU+U+p1（V 2V1）,产物是理想气体或凝聚态物质都有：rU=0,则：rH=rU+p1（V 2V1）即：恒压热效应=恒容热效应+p V rH=rU+p V,（1）对凝聚态反应体系：V0则：恒压热效应 恒容热效应，rH rU 或 rHm rUm,例1-7 在T=298.2
3、K下，将正庚烷置于密闭的容器中燃烧，测得定容反应热为-4.807106 J.mol-1,求定压反应热。,C7H16(l)+11O2(g)=7CO2(g)+8H2O(l),300 K时，将2 mol Zn片溶于过量的稀硫酸中，若反应在敞口容中进行时放热Qp，在封闭刚性容器中进行时放热QV，则QV-Qp=_ J。,二.热化学方程式（化学反应与热效应的关系）在标准压力（=101.325 kPa）和温度T下，反应进度为1摩尔（=1mol）时的反应热效应称为标准摩尔反应热效应，记为rHm、rUm。,与物质的物态（相态）；反应方程式进行的方向；化学计量数有关。,1.物质的物态（相态）H2(g)+I2(s)
4、=2HI(g)=53.0kJ.mol-1H2(g)+I2(g)=2HI(g)=-9.44kJ.mol-1 2.反应方程式进行的方向H2(g)+I2(s)=2HI(g)=53.0kJ.mol-12HI(g)=H2(g)+I2(s)=-53.0kJ.mol-1 3.化学计量数有关 3H2(g)+N2(g)=2NH3(g)=-92.38kJ.mol-13/2H2(g)+1/2N2(g)=NH3(g)=-45.9kJ.mol-1,要求：（1）完整的化学计量方程式；（2）注明反应的温度和压强(或体积)，如：（3）注明反应体系中各物质的存在形态，包括 s，l，g，晶型等。,盖斯定律（反应时间长，或者在反应
5、得不到的，无法测量热效应）C(石墨)+0.5O2(g)=CO(g)rHm=?,(1)涉及的各反应必须有完整的热化学方程；(2)各反应的条件完全相同；(3)无非体积功存在。,(1)单质（反应物）：非单质间的反应不能构成“生成反应”。CO(g)+0.5O2(g)=CO2(g）（）,(2)稳定（反应物）：在给定条件下，最稳定单质形态。规定稳定单质的标准生成热=0，碳有石墨、金刚石和无定形碳三种单质。(3)1mol（产物）：生成物的计量系数必须为1。2Al(s)+1.5O2(g)=Al2O3(s),4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s),利用标准生成热计算化学反应的热效应,各种有关的稳定单质,
6、根据盖斯定律可做如下推倒：,终态,始态,计算反应在298.15K时的标准摩尔反应焓变（热效应）。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)查表得fHm-74.847 0-393.511-285.838,2.标准燃烧热（combustion）,定义：在指定条件（p,T）下，1mol可燃物质完全燃烧时的热效应。记为：,利用标准燃烧热计算化学反应的热效应,aA+dD+,xX+yY+,T，p,有关的完全燃烧产物,根据盖斯定律可做如下推倒：,始态,终态,作业,习题：在298K时，液态水的生成热为-285.8 kJ.mol-1，已知在298373K的温度区间内H2（g）、O2(g)和H2O(
7、l)的平均定压摩尔热容分别为28.83、29.16和75.21 J.k-1.mol-1，试计算在373K时液态水的生成然。,判断：298.15K时，H2(g)的标准摩尔燃烧焓与H2O(l)的标准摩尔生成焓数值上相等,在298.15K及1个大气压时，设环丙烷、石墨及氢气的标准摩尔燃烧热分别为-2092 KJ/mol，-393.8 KJ/mol及-285.84 KJ/mol，若已知丙烯（g）的标准摩尔生成热为20.85 KJ/mol，试求：（1）环丙烷的标准摩尔生成热，（2）环丙烷异构化为丙烯的标准摩尔反应热。答案：（1）52.8 KJ/mol，（2）-32.3 KJ/mol,例填下列表格(体系为
8、理想气体),nRTlnV2/V1=nRTlnp1/p2 p外(V1V2),W=p外dV=0,0,0,0,0,CVdT=CVT,CVT=QV,CpT,pV p外=p,CpT,CVT,CpT,-CV(T2-T1),PVr=常数 同上,p(Vg-Vl)=nRT,Q=ntrsH,n trsH nRT,Q=ntrsH,ngasRT pV+W电,Qp=H U-W总,U=Q-WU=Q-W,H=Qp Q-W电,例题：10mol的气体（设为理想气体），压力为1013.25 kPa,温度为300 K，分别求出等温时下列过程的W、U、Q和H求(1)在空气中膨胀了1dm3，(2)在空气中膨胀到容器内压力为l pq，(
9、3)膨胀时外压总比气体的压力小dp.问容器内气体压力降到1 pq时，,例题：已知水在100时蒸发热为22594Jg-1，则100时蒸发30g水，该过程的U、H、Q和W为多少?(计算时可忽略液态水的体积),解：Qp=vapHgm=2259.430=67782 J 将水蒸气视为理想气体 Vg=nRT/p 式中 p=pe,忽略液态水的体积，则,例题：40g氦在3 pq下从25加热到50，试求该过程的H、U、Q和W。（设氦是理想气体）解：,单原子理想气体 CV,m=3R/2 Cp,m=5R/2,例题,298K，607.8kPa的1mol理想气体定温膨胀至最终压力101.3kPa。经过(1)可逆膨胀；(
10、2)对抗101.3kPa的恒外压膨胀.分别计算两种情况的W,Q,U 和H。,1273K,pq时，冰融化为水的过程中,下列关系式中 是正确的.AW 0B.H=QP C.H 0 D.U02下列四种理想气体物质的量相等，都从温度T1恒容加热到T2，则吸热量最少的气体是（）A氦气，B 氢气，C二氧化碳，D 三氧化二硫,V,V,3.在一绝热箱内，一电阻丝浸入水中，通以电流。若以水和电阻丝为体系，其余为环境，则.AQ 0，W=0，U 0 BQ=0，W=0，U 0 CQ=0，W 0，U 0 DQ 0，W=0，U 04任一体系经一循环过程回到始态，则 不一定为零.AG BS CU DQ,V,V,5对理想气体，
11、下列关系式中不正确 的是.A B C D6当热力学第一定律写成 dU=Q pedV时，它适用于.A理想气体的可逆过程 B封闭体系的任一过程 C封闭体系只做体积功过程 D封闭体系的定压过程,V,V,7在一绝热钢壁体系内，发生一化 学反应，温度从T1T2，压力由 p1p2，则.AQ 0，W 0，U 0 BQ=0，W 0，U 0 CQ=0，W 0，U 0 DQ=0，W=0，U=0,V,填空：1、物理量Q(热量)、T(热力学温度)、V(系统体积)、W(功)，其中属于状态函数的是；与过程有关的量是；状态函数中属于广延量的是；属于强度量的是。2、理想气体绝热反抗外压膨胀，Q 0、U 0、H 03、纯液体真空蒸发（定容）为气体时，U Q,判断：理想气体简单状态等温变化，内能改变为0；1mol水100，1atm下变成同温同压下的水蒸气过程的内能改变也为0。,作业1、298K时，5mol的理想气体，在(1)定温可逆膨胀为原体积的2倍；(2)定压下加热到373K。已知Cv,m28.28Jmol-1K-1。计算两过程的Q、W、U和H。2、1mol单元子理想气体,27,101.325kPa受恒定外压压缩到平衡,再由该状态恒容升温97,则压力升到1013.25kPa,求整个过程的W,Q,U,H.,
