第二章 化学反应热效应.ppt

绪 论 化学的定义与分支学科 化学的地位和作用 学习的目的、内容和要求 目录 1.1 反应热的测量 1.2 反应热的理论计算 1.3 常见能源及其有效与清洁利用 1.4 清洁能源与可持续发展 选读材料 核能 Ⅰ. 核燃料和核能的来源 Ⅱ. 核电的优势与发展趋势 本章小结 1 .1 反应热的测量 2 相 3 状态与状态函数 状态函数的性质 广度性质和强度性质 4 过程与途径 5 化学计量数 6 反应进度 示 例 2 热化学方程式 1.2 反应热的理论计算 热力学能 热 功与体积功 1.2.2 化学反应的反应热与焓 1 焓 2 定容反应热与定压反应热的关系 3 盖斯定律 盖斯定律示例 1.2.3 反应标准摩尔焓变的计算 2 标准摩尔生成焓 3 标准摩尔焓变及测定 4 反应的标准摩尔焓变的计算 标准摩尔反应焓变计算示例 注意事项 1.3 常见能源及其有效与清洁利用 1.3.1 世界能源的结构与能源危机 2 世界能源的结构和消耗 3 能量消耗前六名的国家 4 能源危机 1.3.2 煤炭与洁煤技术 1 煤炭的成分与热值 2 洁净煤技术 1.3.3 石油和天然气 1 石油燃料产品 2 天然气 3 沼气和生物质能 4 可燃冰—未来的新能源 1.3.4 煤气和液化气 1.4 清洁能源与可持续发展 1.4.1 能源开发与可持续发展 1.4.2 氢能 1 氢气的制取 2 氢气的储运 1.4.3 太阳能 1 转换为热能 2 转换为电能 3 转换为化学能 选读材料 核能 Ⅱ. 核电的优势与发展趋势 图1.12 秦山核电厂外景 本章小结 了解若干热力学基本概念（如状态函数、热力学标准态、反应进度、焓等）和定容热效应q的测定; 理解热化学定律及其应用；掌握反应的标准摩尔焓变的近似计算； 了解能源的概况和我国能源的特征，及可持续发展战略。 植物能够从空气中的二氧化碳和根部吸收的水，利用太阳能进行光合作用合成碳水化合物而以化学能的形式储存能量。 思考：你能举出一些将光能转换为化学能的例子吗？ 太阳能光解制氢是近几年的热门研究课题。这是将太阳能转换为化学能的一种最有效的方法。 模拟光合作用也是各国科学家感兴趣的课题。 思考：如果你烧过柴火，你有没有意识到你正在间接地利用太阳能？ 核能的产生主要有两种方式，核裂变和核聚变。释放的能量用质能方程计算： 在中子的轰击作用下，较重原子核分裂成轻原子核的反应称为核裂变反应。 Ⅰ. 核燃料和核能的来源 核裂变反应 该反应损失质量Δm = 0.2118g·mol-1，能量变化为： 此能量相当于634.5吨标准煤完全燃烧所释放的能量。 核裂变是链式反应，不加控制则可制造成原子 弹；如加以控制，例如使用慢化剂—水，重水和石墨，则可建造成核电站。 2. 核聚变反应 高温作用下，轻原子核合并成较重原子核的反应。 释放的能量同样用质能方程计算。 图1.11 氢弹爆炸 太阳能就是氢的核聚变能，经计算1mol 聚变放出的能量为： 由于氢原子质量小，如折合成每g物质反应的热量， 则氢聚变所释放是能量是相同质量的铀裂变能量的3倍多。 已知 定容反应热：qV = ΔU； 定压反应热：qp = ΔUp + p(V2 – V1) 等温过程， ΔUp? ΔUV，则： qp – qV = n2(g)RT – n1(g)RT = Δn(g)RT 对于理想气体反应，有： 对于有凝聚相参与的理想气体反应，由于凝聚相相对气相来说，体积可以忽略，因此在上式中，只需考虑气体的物质的量。 ΔH – ΔU = qp – qV = p(V2 – V1) 思考：若反应 C(石墨) + O2(g) →CO2(g) 的qp,m为–393.5kJ·mol –1，则该反应的qV,m 为多少？ 该反应的Δn(g) = 0， qV = qp 所以 对于没有气态物质参与的反应或Δn(g) ? 0的反应，qV ? qp 对于有气态物质参与的反应，且Δn(g)?0的反应，qV ? qp 化学反应的恒压或恒容反应热只与物质的始态或终态有关而与变化的途径无关。 始态C(石墨) + O2(g) 终态CO2(g) 中间态CO(g) + ? O2(g) 即热化学方程式可像代数式那样进行加减运算。 由盖斯定律知：若化学反应可以加和，则其反应热也可以加和 附例1.3 已知反应 和 的反应焓， 计算 的反应焓， 解： 1 热力学标准态 气体物质的标准态：标准压力p 下表现出理想气体性质的纯气体状态 溶液中溶质B的标准态是:标准压力p 下，质量摩尔浓度为b (1.0mol.kg-1),并表现出无限稀溶液中溶质的状态; 本书采用近似c =1.0 mol.dm-3) 液体或固体的标准态是:标准压力p 下的纯液体或纯固体