章化学热力学第一定律与函数名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第 一 章,化学热力学基本定律与函数,Concerned with the study of transformation of energy:Heat,work,1-,3,热化学,化学反应过程,U,和,H,第1页,1-,3.1,化学反应热效应,1.,热效应：,无有效功时，化学反应等温反应过程热,(,Q,),。,化学反应过程是一个复杂过程，伴有状态函数,改变,U,、,H,，,也有过程函数,W,、,Q,等。,无有效功恒容过程：,Q,V,=,U,，记为,r,U,无有效功恒容过程：,Q,p,=,H,，,记为,r,H,将过程函数与体系容量性质（状态函数改变量）,联络在一起。,第2页,影响热效应原因有：,（,1,）反应本性；（,3,）反应物存在形态；,（,2,）反应温度；（,4,）反应方程式写法。,2.,热化学方程式,反应进度为,1,摩尔（,=1mol,）时反应热效应,称为摩尔反应热效应，记为,r,H,m,、,r,U,m,。,第3页,C,（石墨）,+O,2,（,g,）,CO,2,（,g,）,要求：（,1,）完整化学计量方程式；（,2,）注明,反应温度和压强,(,或体积,),，如：,（,3,）注明反应体系中各物质存在形态，包含,s,，,l,，,g,，晶型等。注意上、下标！,第4页,3.,恒压热效应与恒容热效应关系,作用物，,T,，,p,1,，,V,1,生成物，,T,，,p,2,，,V,2,恒压,(),r,H,=,Q,p,生成物，,T,，,p,2,，,V,1,恒容,(),r,U,=,Q,V,恒温,(),H,，,U,r,H,=,r,H,+,H,r,H,=,r,U,+,p,2,V,1,p,1,V,1,r,H,=,r,U,+,p,1,V,2,p,2,V,1,r,H,=,r,U,+,U,+,p,1,（,V,2,V,1,）,第5页,产物是理想气体或凝聚态物质都有：,r,U,=0,则：,r,H,=,r,U,+,p,1,（,V,2,V,1,）,r,H,是恒压热效应，,r,U,是恒容热效应,即：恒压热效应,=,恒容热效应,+,p,V,r,H=,r,U,+,p,V,（,1,）对凝聚态反应体系：,V,0,则：恒压热效应 恒容热效应，,r,H,r,U,或,r,H,m,r,U,m,第6页,（,2,）纯气相反应或有气体参加多相反应,其中气体可视为理想气体，,p,V=RT,n,(g),即：,r,H=,r,U,+,p,V=,r,U,+,RT,n,(g),或：,r,H,m,=,r,U,m,+,氧弹（量热计）或卡计,第7页,A(,始态,),B(,末态,),恒压,一步完成,Q,p,C(,中间态,),Q,p,1,Q”,p,1,D(,中间态,),E(,中间态,),二步完成,Q,p,2,Q”,p,2,Q”,p,2,三步完成,(中间态,),1,(,中间态,),i,(,中间态,),n,n,步完成,Q,p,n,Q,(,n+,1),p,n,1-,3.2,盖斯,定律,C(,石墨,)+0.5O,2,(g)=CO(g),r,H,m,=?,第8页,按盖斯定律有,:,Q,p,=,Q,p,1,+,Q”,p,1,=,Q,p,2,+,Q”,p,2,+,Q”,p,2,=,Q,p,n,+,Q”,p,n,+,Q,(n+,1,),p,n,即，热化学方程能够进行代数式一样加减运算,故，热效应也能够进行对应运算。,在无有效功条件下，,r,H,=,Q,p,，,所以，热效应,代数和运算就是状态函数代数和运算。,第9页,C(,石墨,)+O,2,(g)=CO,2,(g),r,H,m(1),可测,)CO(g)+0.5O,2,(g)=CO,2,(g),r,H,m(2),可测,C(,石墨,)+0.5O2(g)=CO(g),r,H,m,=,r,H,m(1),r,H,m(2),(1),包括各反应必须有完整热化学方程；,(2),各反应条件完全相同；,(3),无非体积功存在。,盖斯定律方法可推广到化学反应其它状态函数算。,第10页,尤其提醒：,(1),单质：非单质间反应不能组成“生成反应”。,CO(g)+0.5O,2,(g)=CO,2,(g),1-,3.3,热化学数据建立及应用,标准生成热,定义：在指定条件（,p,T,）下，由稳定单质,元素反应生成,1mol化合物时热效应。记为：,其中,B,代表所生成化合物。,第11页,(2),稳定：在给定条件下，最稳定单质形态。,要求稳定单质标准生成热,=0,(3)1mol,化合物：化合物计量系数必须为,1,。,2Al(s)+1.5O,2,(g)=Al,2,O,3,(s),4Al(s)+3O,2,(g)=2Al,2,O,3,(s),标准生成热,第12页,利用标准生成热计算化学反应热效应,a,A+,d,D+,x,X+,y,Y+,T,，,p,各种相关稳定单质,依据盖斯定律可做以下推倒：,第13页,+,+,+,+,移项整理得：,+,+,2.,标准燃烧热,定义：在指定条件（,p,T,）下，,1mol,可燃物,质完全燃烧时热效应。记为：,第14页,尤其提醒,：,(1),可燃物：要分清是燃烧物还是助燃物。,(2)1mol,可燃物：燃烧物计量系数必须为,1,。,CO(g)+0.5O,2,(g)=CO,2,(g),2CO(g)+O,2,(g)=2CO,2,(g),(3),完全燃烧：通常指产物到达最高氧化态。如：,C CO,2,，,H H,2,O,，等等。另外，,N N,2,，,Cl Cl,2,，,。,要求完全燃烧产物和不可燃物,标准燃烧热,=0,。,2.,标准燃烧热,第15页,a,A+,d,D+,x,X+,y,Y+,T,，,p,相关完全燃烧产物,依据盖斯定律可做以下推倒：,第16页,+,+,+,+,+,+,移项整理得：,燃烧是放热过程，,0,第17页,（,1,）溶解热：在指定条件（,p,T,）下，,1mol,溶质溶于一定量溶剂，形成指定浓度溶液时热效应。记为：,sol,H,m,。,积分溶解热（变浓溶解热）：将,1mol,溶质溶,于一定量溶剂（或溶液）之中，形成指定浓度,溶液时热效应。,(,试验,),如：,1molLiCl(s)+0.5kgH,2,O 2molkg,-1,溶液,3.,溶解热及稀释热,第18页,微分溶解热（定浓溶解热）：将,1mol,溶质溶,于大量溶液之中时热效应。,（,2,）稀释热：,在指定条件（,p,T,）下，将一定量,溶剂加到含,1mol,溶质溶液之中，形成指定浓,度溶液时热效应。记为：,dil,H,m,。,（积分）,c,1,(1mol,溶质,n,1,kg,溶剂,),+(,n,2,n,1,)kg,溶剂,c,2,(1mol,溶质,n,2,kg,溶剂,),+0 kg,溶剂,dil,H,m,1mol,纯溶质,+,n,2,kg,纯溶剂,sol,H,m,(,c,1,),sol,H,m,(,c,2,),微分溶解热,第19页,凝聚体系中压强对反应热效应影响能够忽略计！,基尔霍夫（,Kirchhoff,）定律,定积分式,已知：,始态,(,T,),末态,(,T,),298.15K,298.15K,1-,3.4,反应热效应与温度关系,第20页,1,、基尔霍夫（,Kirchhoff,）定律,第21页,令：,则：,若,C,p,=0,，则,若,C,p,0,，即,将,C,p,(,T,),代入上式积分即可,若温度改变不大，可取,C,p,=const,则：,第22页,普通式：,忽略压强影响：,微分式,对上式微分得：,由上式知：化学反应热效应随温度而变是因为产,物,热容和,与作用物,热容和,不相等,(,C,p,0,),所致。,若,C,p,=0,则,r,H,m,是与温度无关常数,若,C,p,0,对吸热反应,(,r,H,m,0),T,吸热量,对放热反应,(,r,H,m,0),T,放热量,若,C,p,0,则情况与,相反,第23页,不定积分式,H,0,是积分常数,若,则,积分温度范围内有相变,作用物发生相变取“,+”,，产物发生相变取“,-,”,第24页,绝热反应,终态温度计算,a,A+,e,E,T,1,，,p,f,F+,h,H,T,2,，,p,绝 热,Q,p,=,r,H,m,=0,a,A+,e,E,298K,，,p,f,F+,h,H,298K,，,p,r,H,m,(298K),H,1,H,2,r,H,m,=,H,1,+,r,H,m,(,298K,)+,H,2,=0,2.,非定温反应,第25页,例,298K,，,p,下，分别有,1molCO,，,H,2,，,CH,4,，,N,2,，,CO,2,等气,体与理论量空气混合燃烧，求反应体系可能到达最高温度值。,解：可燃物有,CO,，,H,2,，,CH,4,三种共,3mol,，完全燃烧理论,需要,O,2,气,3mol,，则空气量为 ，若视空,气中只有,O,2,气和,N,2,气，则体系中,N,2,气量为,12.29mol,。,CO+H,2,+CH,4,+3O,2,+12.29N,2,+CO,2,298K,，,p,3H,2,O(l)+3CO,2,+12.29N,2,298K,，,p,3H,2,O(l)+3CO,2,+12.29N,2,T,，,p,3H,2,O(g)+3CO,2,+12.29N,2,373K,，,p,3H,2,O(l)+3CO,2,+12.29N,2,373K,，,p,绝热,第26页,查表可得,（,1,）,第27页,代入式（,1,）后整理得：,用试插法解得：,T,2151.9K=1878.75,普通非恒温反应过程热计算,C,(,石,),+O,2,(g,p,)=CO,2,(g,p,),1000 100 1400,C,(,石,),+O,2,(g,p,)=CO,2,(g,p,),25 25 25,H,1,H,2,H,3,r,H,m,(298K),Q,p,=,r,H,m,r,H,m,=,H,1,+,H,2,+,H,3,+,r,H,m,(298K),第28页,