工科化学5章43 45.pptVIP

尚辅网 尚辅网 * * 尚辅网 第七节 热化学概论 ●热化学(thermochemistry)　研究化学过程和物理过程中热效应的科学 ●化学反应热效应　系统在不做非体积功的定温反应过程中所放出或吸收的热。简称反应热 系统进行化学反应时，物质种类和数量都发生了变化。反应物分子的化学键被破坏，形成产物分子的新化学键，能量发生变化并与环境进行热与功的交换。计算化学反应过程的　　　　　及 的数值将较显热或相变焓计算复杂。不仅需要掌握计算化学反应热的基础数据——标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓，而且首先要掌握如何表达化学反应方程式及反应进度、物质的标准态及标准摩尔反应焓等基本概念 尚辅网 一、化学反应方程式 ●定义　表示参与化学反应物质的种类、相态与数量变化关系的方程式，如 ●通式　对任一化学反应 可写成 式中，B表示计量方程式中任一物质；　表示物质B的化学计量数，是量纲为1的量： 产物化学计量数为正，反应物的化学计量数为负 尚辅网 二、反应进度(extent of reaction) ●定义　设有反应 反应前各物质的量 反应至某时刻各物质的量 定义　反应至该时刻的反应进度为 普遍定义式 or 　　　　　　　　　　　　　 or 式中，　为B的物质的量，　为化学计量数。产物为正，反应物为负 尚辅网 ●说明 ——?的SI单位　mol ——引入?的意义　同一反应，反应进度?的值与选用反应式中何种组分无关。原因：同一反应中任一组分B的　　　　数值都相等 ——当各组分按反应化学计量数消耗反应物，生成产物时，称进行了1mol的反应，或称该反应的反应进度为1mol。例，合成氨反应 ——注意　同一反应，反应方程式写法不同，?数值不同 尚辅网 三、物质的标准态及标准摩尔反应焓 （一）物质的标准态(standard state) ●引入　两容器A和B，A中有　　　　　　　　 　　，B中有 　　　　　　　　　　　　　　。两容器温度、总压均同，CO摩尔分数　　也同。但CO焓值不等，　　　　　　　。原因：CO受分子作用力不同，状态函数值不同。为避免此情况，规定共同的参考状态，使同一物质在不同系统有同一数值 ●规定　 ——气体的标准态　任一温度T、标准压力　　＝100kPa下表现出纯理想气体性质的状态 ——液、固体的标准态　任一温度T、标准压力下的纯液、固体状态 尚辅网 （二）标准摩尔反应焓(standard molar enthalpy of reaction) ●定义　对反应 　　　　　　　　　　纯， pg 纯，pg 纯，pg 各物质皆处在温度为T的标准状态下，进行了lmol反应进度，系统焓的变化值称为标准摩尔反应焓，以　　　　表示。单位 ——与各物质的标准摩尔焓的关系 ——通式　对任一反应　　　　　　有 ——意义　任一反应的　　　　仅为温度的函数 ——注意　　　　　数值与反应计量方程式的写法有关 尚辅网 四、定压反应热（焓变）和定容反应热（热力学能变） ●基本概念　定压条件下的反应热称定压反应热，　　　，又称反应焓变，或反应焓；定容条件下的反应热称定容反应热，　　，又称反应热力学能变，或反应热力学能 ●一般关系式 ?H1 =Qp ?H2,?U=Qv ?H3 反应物 T p1 V1 (始态) 生成物 T p1 V2 (终态) 生成物 T p2 V1 (中间态) 尚辅网 ●讨论 ——对凝聚态物质间反应 ?(pV)2?0， ?H3?0，故?H＝Qp??U＝QV 结论　凝聚态物质间反应二种热效应可视为近似相等 ——对IG间反应 ?H3＝0， 式中，Δn是生成物中气体组分物质的量与反应物中气体组分物质的量之差 ——对既有IG，又有凝聚物质间反应　只需考虑气体之间的关系 尚辅网 ——关于摩尔反应焓变和摩尔反应热力学能变 　　?定义　定压条件下发生一个单位反应的热效应称摩尔反应焓变；定容条件下发生一个单位反应的热效应称摩尔反应热力学能变 　　 　　?单位　 　　?二者关系 式中下标B是气体物质　 尚辅网 例5.5 计算下列反应中气体组分的?n和 (1) C（石墨）＋O2（g）=CO2(g) (2) N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 解：