第四章 化学热力学初步课件.pptVIP

第四章　化学热力学初步 第一节　热力学第一定律 （一）体系和环境 把一部分物质与其它分开，作为研究对象，称为体系或系统（system) 体系之外的又与体系密切相关的影响所能及的部分称为环境(surrounding) 分类： 敞开体系 封闭体系 孤立体系 主要研究封闭体系 （二）状态和状态函数 体系的宏观性质如温度、压力、体积、密度等，在一定条件下，当所有的这些宏观性质不再随时间而变化时，体系就处于一定的状态。 （三）过程和途径 （一）热和功 （二）内能 （三）热力学第一定律 第二节　化学反应中的热效应 在等温且不做非体积功的条件下，化学反应所吸收或放出的热称为化学反应的热效应，通常也称为反应热(heat of reaction)。 一、等容反应热和等压反应热 二、反应进度概念 三、热化学方程式 （二）热化学方程式 四、反应热的计算 （一）盖斯定律（Hess） 标准摩尔生成焓(standard enthalpy of formation) 由标准摩尔生成焓计算反应热 由标准摩尔燃烧热计算反应热 例：分别用标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧热求下述反应在298.15K和标准条件下的反应热。 　 C2H4 (g) + H2O (l) = C2H5OH (l) 第三节　吉布斯自由能和化学反应的方向 一、自发过程 二、熵和熵变 （一）混乱度 （二）熵和熵变 （三）化学反应熵变的计算 三、吉布斯能 （一）熵增加原理 （二）吉布斯自由能 （三）吉布斯－赫姆霍兹方程式 由Gibbs自由能的定义：G＝H－TS 　对于等温等压过程： △G＝△H－T△S （四）吉布斯自由能变的计算 例：1 mol柠檬酸(C6H8O7,s) 在298.15 K及等容下燃烧放热1 989.7 kJ，计算10 g C6H8O7 (s) 在298.15K及等压下燃烧放出的热量。M(C6H8O7) =192 g · mol-1 例：20 mol H 2和20 mol O2在一定条件下反应生成了4 mol H2O。试分别以如下两个反应方程式为基础，计算反应进度。 例：正庚烷的燃烧反应为 C7H16(l) + 11O2 (g)→7CO2 (g) + 8H2O (l) 298.15K时在弹式量热计（一种恒容量热计）1.250 g正庚烷完全燃烧所放出的热为60.09kJ。试求该反应在等压及298.15 K进行时的摩尔等压热效应?rHm。正庚烷的摩尔质量为100.2 g·mol-1。 例：已知在298.15 K下，下列反应的标准摩尔焓变：(1) Na (s) + ( ?) Cl2(g) = NaCl (s)  ΔrH?m , 1 = - 411.2 kJ·mol-1(2) H2 (g) + S (s) + 2O2 (g) = H2SO4 (l)  ΔrH?m , 2 = -811.3 kJ·mol-1(3) 2Na (s) + S (s) + 2O2 (g) = Na2SO4 (s)  ΔrH?m , 3 = -1 382.8 kJ·mol-1 课堂练习题：在298.15 K和标准态下，葡萄糖(C6H12O6)和丙酮酸(C3H4O3)燃烧反应的热化学方程式分别为 利用298.15K时的标准摩尔熵,计算反应： 　C6H12O6 (s) + 6O2 (g) → 6CO2 (g) + 6H2O (l)在298.15 K时的标准摩尔熵变。 例题：CaCO3(s)的分解反应如下： CaCO3 (s) ─→ CaO (s) + CO2 (g) 例题：计算反应：C(gra)+CO2(g)=2CO(g)在900℃时的标准平衡常数K?。 弹式量热计→恒容→ △U→ △rUm → △rHm n(0 )= 由于正庚烷全部燃烧，反应后的物质的量 n = 0 mol，反应进度为： △rU = QV = - 60.09 kJ ΔrUm = = -4 815 kJ · mol-1 C7H16(l) + 11O2 (g)→7CO2 (g) + 8H2O (l) ?n = 7 + (-11) = - 4 ?rHm=?rUm+RT?n =-4 815 +8.314×10-3 ×298.15×(-4) =-4 825 kJ·mol-1 注意?n的不同 ?rH = ?rU + RT?n back (4) ( ?) H2 (g) + ( ?) Cl2 (g) = HCl (g) ΔrH?m , 4 = -92.3 kJ·mol-1 求 （5）2NaCl (s) + H2SO4 (l) = Na2SO4 (s