武汉大学：《大学化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第1章 热化学与能源

第1章热化学与能源 §1.1反应热 热力学中几个基本概念 体系和环境:热力学中研究的对象为体系, 称体系以外的其他部分为环境. 状态和状态函数 3.过程和途径可逆过程 4.化学计量数和反应进度

第1章 热化学与能源 • §1.1 反应热 一、热力学中几个基本概念 1. 体系和环境 :热力学中研究的对象为体系, 称体系以外的其他部分为环境. 2. 状态和状态函数 3. 过程和途径 可逆过程 4. 化学计量数和反应进度

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 各计量数v(N2)=-1V(H2)=-3 V(NH3)=2 反应进度ξ,单位是mol 如上述反应消耗了15molN245moH2 生成了3mol的NH3 该反应进度为=-1.5mol/-1 =-4.5mol-3 3 mol/2 =1. 5mol

N2 (g) ＋ 3H2 (g) ＝ 2NH3 (g) • 各计量数 ( N2)= -1 ( H2)= -3 ( NH3)= 2 • 反应进度 ，单位是mol 如上述反应消耗了1.5mol N2 4.5molH2 生成了3 mol的NH3 则该反应进度为＝- 1.5mol /-1 = - 4.5mol/-3 = 3 mol/2 = 1.5mol

注意:对不同反应式有不同的进度;如 同样反应消耗1.5mlN2对上述反应进度 为1.5mol,但对于 下式反应12N2(g)+3/2H(g)=NH3(g) 反应进度为3mol

• 注意：对不同反应式有不同的进度；如 同样反应消耗1.5mol N2对上述反应进度 为1.5mol，但对于 • 下式反应 1/2N2(g) ＋ 3/2H2(g) ＝ NH3(g) 反应进度为3 mol

反应热的测量, Q或q表示热量,单位用J(焦耳)、 kJ(千焦) 系统放出热量,则q为负值;系统吸 收环境的热量,则q为正值 装置图P12图1.2 般用已知燃烧热的样品测试量热计的热 容C:q已知)=-C·△T C含水的总热容和仪器的热容 q(未知)=-G·△T

反应热的测量， • Q或q 表示热量，单位用J（焦耳）、 kJ(千焦) 系统放出热量，则q 为负值；系统吸 收环境的热量，则q为正值 • 装置图P12 图1.2 一般用已知燃烧热的样品测试量热计的热 容C：q(已知)＝-C• T C含水的总热容和 仪器的热容 q (未知)＝ -C• T ‘

§1.2反应热理论计算 热力学第一定律 能量守恒定律 2、焓的定义 、q与q差别 4、反应热的表示 、盖斯定律

§1.2 反应热理论计算 • 一、热力学第一定律 1、能量守恒定律 2、焓的定义 3、qv与qp差别 4、反应热的表示 5、盖斯定律

二、标准摩尔生成焓 温度T、标准压力p°(100kPa))下 由稳定单质生成lmol某物质时,所产生的 反应热就叫该物质的标准摩尔生成热,单 位: kJ. mol-,符号AIm 注:稳定单质?对于存在多种单质形式的有特 指,如磷指白磷,碳指石墨等。 该温度、压力下的稳定状态:如书中数据常是 标准压力、298K的数据。该条件下氯的稳定状 态是Cl2(g),而不是Cl2(1);溴是Br2(1) 而不是Br2(g);碘是l2(s),而不是l(1)

• 二、标准摩尔生成焓 在温度T、标准压力p  （100kPa） ）下， 由稳定单质生成1mol某物质时，所产生的 反应热就叫该物质的标准摩尔生成热，单 位：kJ.mol-1 ，符号fH m  • 注：稳定单质？对于存在多种单质形式的有特 指，如磷指白磷，碳指石墨等。 该温度、压力下的稳定状态：如书中数据常是 标准压力、298K的数据。该条件下氯的稳定状 态是Cl2（g），而不是Cl2（l）;溴是Br2（ l ）， 而不是Br2（ g ）;碘是I2（s），而不是I2（l）;

2(g)+l/2O2(g)→>H2O(g) Hmn9(298.15)=241.82 KJ mol→△Hm° C(s)+O2(g)→CO2(g)△Hm°(gCO2)-393.5 2H2(g)+O2(g)>2H2O(g) Am1°(29815)-48364 k. mol1 H2(g)+1/202(g)→>2H2O(l) AHn°(1,29815)=28583kJmo1

H2 (g)+1/2 O2(g) → H2O (g) Hm  (298.15)=-241.82 KJ.mol-1→ fHm  C (s)+O2(g) → CO2 (g) fHm  (g,CO2)=-393.5 2H2 (g) +O2(g)→ 2H2O (g) Hm  (298.15)=-483.64 kJ.mol-1 H2 (g) +1/2O2(g)→ 2H2O (l) fHm  (l,298.15)=-285.83 kJ.mol-1

有了标准生成焓数据,任意反应即可查表计算反 应热 如:4NH(g)+502(g)→>4NO(g)+6H2O(g) 查表:AHm°(NH3,g)=4611 kJ. mol-1 AHm(no, g)=90.25kJ mol △FHm°(H2O,g)=-241.82 kJ. mol AHm°=4△Hm°(NO,g)+6AHm°(H2O,g) 4△Hm°(NH3,g) =4×90.25+6×(-241.82)-4×(-46.11) -90548kJmol-1

• 有了标准生成焓数据，任意反应即可查表计算反 应热。 如 ： 4NH3 (g) +5 O2 (g) → 4NO(g) + 6H2O(g) • 查表：fHm （NH3，g）＝-46.11 kJ.mol-1 fHm （NO，g）＝90.25kJ.mol-1 fHm （H2O，g）＝-241.82 kJ.mol-1 rHm ＝4fHm （NO，g）+6fHm （H2O，g） - 4fHm （NH3，g） ＝4×90.25+ 6×（-241.82）-4×（-46.11） ＝-905.48 kJ.mol-1

、从其它数据计算反应热 ■1.从燃烧热△Hm°计算 CH3OH()+O2→>CO2+2H2O△cHm°=-7266 CH2O(g)+O2→>CO2+H2O△cHm。=-5636 CH3OH(*7,O(a)+H2O( △Hm°=-726.6-(-5636)=-1630kJmo

三、从其它数据计算反应热 ◼ 1.从燃烧热cm 计算 CH3OH(l) + O2→ CO2 + 2H2O cm ＝-726.6 CH2O(g) + O2→ CO2 + H2O cm ＝-563.6 CH3OH(l) + O2→ CH2O(g) +H2O (l) rm ＝ -726.6－(-563.6)＝-163.0 kJ·mol-1 2 1

■2从键能估算反应热 H HH C=C →>HC O-H H H HH Ec=c=602,EoH=4588,ECH=411 EC-C=345.6, EC-o=357. kJ mol △Hm°=4EcH+1×Ec=c+2×EoH 5EcH+1×Ec+1×Eco+1×EoH] -Ec=c+ Eo-H-EC-H-Ec-c-Ec-o 602+459411346-358 =-54 KJ mol-

◼ 2.从键能估算反应热 Ec=c＝602 ，EO-H＝458.8，EC-H＝411 Ec-c＝345.6，Ec-o＝357.7 kJ·mol-1 rm ＝4 EC-H +1× Ec=c +2× EO-H -[5 EC-H + 1× Ec-c + 1× Ec-o + 1× EO-H] ＝ Ec=c+ EO-H - EC-H - Ec-c- Ec-o ＝602+459-411-346-358 ＝-54 kJ·mol-1