无机化学化学反应热效应2化学反应的热效应.pptVIP

无 机 化 学 上页 下页 返回 回主目录 Dr. Paul Charlesworth Michigan Technological University C h a p t e r 16 上页 下页 返回 回主目录 首页 第二节 化学反应的热效应 一、恒容反应热和恒压反应热 化学反应的热效应：在恒温、恒压或恒温、恒容且不做非体积功的反应过程中，体系吸收或放出的热，简称反应热。 第二节 化学反应的热效应 QV （1）恒容反应热 ΔU=QV 在不做非体积功和恒容条件下，反应热QV在数值上等于体系热力学能的变化ΔU 第二节 化学反应的热效应 （2）恒压反应热 QP 根据热力学第一定律，可推出： ΔU = QP - PΔV QP = ΔU + PΔV = U2 – U1 + P(V2-V1) = (U2 + PV2 )– (U1 + PV1) U 、P 、V 都是体系的状态函数，所以(U+ P V )也是一个状态函数。 第二节 化学反应的热效应 H 称为焓，是一个新的状态函数。 ΔH 称焓变。 假定： H = U + PV 则： QP = H2 – H1 所以： QP = ΔH 在不做非体积功和恒压条件下，反应热Qp在数 值上等于体系的焓变ΔH。 第二节 化学反应的热效应 二、热化学方程式 定义：表示化学反应与热效应关系的化学方程式 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) ΔrHmΘ(298K)=-285.8kJ/mol N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) ΔrHmΘ(298K)=-92.2kJ/mol ΔrHmΘ——化学反应的标准摩尔焓变 第二节 化学反应的热效应 ΔrHmΘ r表示reaction m表示mol Θ表示标准状态：气态物质的标准状态为100 kPa； 溶液的标准状态是指活度（近似为浓度）为1mol/L； 液体或固体的标准状态是指标准压力下的纯物质。 第二节 化学反应的热效应 书写热化学反应方程式必须注意以下几点： (1) 要注明反应物和产物的状态：s，l，g (2) 注明反应时的温度、压力。如果在298K和100 kPa 下进行时，可不予注明 (3) 焓变值与一定的反应式相对应 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) ΔrHmΘ=-285.8kJ/mol 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l) ΔrHmΘ=-571.6kJ/mol 第二节 化学反应的热效应 (4) 在相同条件下，正向反应和逆向反应的反应热 绝对值相等，符号相反 N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) ΔrHmΘ= -92.2kJ/mol 2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g) ΔrHmΘ= +92.2kJ/mol 第二节 化学反应的热效应 三、热效应的计算 （一）盖斯定律 定义：一个化学反应若能分为几步进行，则总反应 的反应热等于各分步反应的反应热的代数和 条件：不做非体积功，且反应在恒容或恒压下进行 反应热只与过程有关，与途径无关 第二节 化学反应的热效应 如在298K，1atm时，由C(石墨)生成CO2(g)的反应可通过以下两种途径来完成： 途径Ⅱ CO2(g) CO(g)+1/2O2(g) C(石墨)＋O2(g) ΔrHmΘ2 ΔrHmΘ1 ΔrHmΘ3 途径Ⅰ 第二节 化学反应的热效应 根据盖斯定律，途径Ⅰ的反应热等于途径Ⅱ的反应热，即 第二节 化学反应的热效应 根据盖斯定律计算难于测定的反应(3)的ΔrHmΘ3, 并判断该反应为吸热还是放热反应。 例 已知298K、100kPa时的反应 (1)C(石墨) + O2(g) = CO2(g) ΔrHmΘ1=-393.5 kJ/mol (2)CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g) ΔrHmΘ2=-283.0 kJ/mol (3)C(石墨) + 1/2O2(g) = CO(g) ΔrHmΘ3= ? 第二节 化学反应的热效应 解： 根据盖斯定律，途径Ⅰ的反应热等于途径Ⅱ的反应热。即 ΔrHmΘ1 = ΔrHmΘ2 + ΔrHmΘ3 所以， ΔrHmΘ3 = ΔrHmΘ1 – ΔrHmΘ2 = -393.5 – (-283.0) = -110.5 kJ/mol ΔrHmΘ3 0，所以反应为放热反应 第二节 化学反应的热效应 （二）标准摩尔生成焓 定义：在标准状态下，由最稳定的单质生成1mol某 物质时的焓变， ΔfHmΘ ，常用单位是kJ/mol 稳定单质：在101.3kPa和29