第一章 第二节 化学反应中的质量守恒 和能量守恒
1 第一章 第二节 化学反应中的质量守恒 和能量守恒
化学反应的质量守恒定律 在化学反应中,物质的质量是守恒的。即参加反应 的全部物质的质量总和等于反应后生成物的质量总和。 0 >VPB
2 一、化学反应的质量守恒定律 在化学反应中，物质的质量是守恒的。即参加反应 的全部物质的质量总和等于反应后生成物的质量总和。 = B 0 B B
二、能量守恒—热力学第一定律 1,热力学能(内能) 热力学能(内能)—体系内部能量的总和 构成:分子的平动能、转动能,分子间势能、电 子运动能、核能等。 是一种热力学状态函数 无法知道他的绝对值,但过程中的变化值却是可 以测量的
3 1、热力学能（内能） 热力学能（内能）——体系内部能量的总和。 • 构成：分子的平动能、转动能，分子间势能、电 子运动能、核能等。 • 是一种热力学状态函数 • 无法知道他的绝对值，但过程中的变化值却是可 以测量的。 二、 能量守恒——热力学第一定律
热力学第一定律能量守恒定律 表述:能量只可能在不同形式之间转换,但不能自 生自灭。 状态1(U1)吸收热量Q 状态2(U2) 对体系做功W △U=U2-U1=Q+W 热力学第一定律有称能量守恒定律。它是人们 从生产实践中归纳总结出的规律,是自然界中普遍 存在的基本规律
4 2、热力学第一定律——能量守恒定律 表述：能量只可能在不同形式之间转换，但不能自 生自灭。 状态1 （U1） 状态2 （U2） 吸收热量Q 对体系做功W U = U2 - U1 = Q + W 热力学第一定律有称能量守恒定律。它是人们 从生产实践中归纳总结出的规律，是自然界中普遍 存在的基本规律
化学反应的热效应 恒容热效应与热力学能变 如果体系的变化是在恒容的条件下,且不做其 他非膨胀功(W=0,则:W=We+W=0) 此时:△U=Q+W=Q 即:热力学能变等于恒容热效应。或说:在恒 容的条件下,体系的热效应等于热力学能的变化。 在弹式量热计中,通过测定恒容反应热的办法,可获得热力学能 变AU的数值
5 1、恒容热效应与热力学能变 如果体系的变化是在恒容的条件下，且不做其 他非膨胀功（W’=0，则：W=We+W’=0） 此时： ΔU = Q+W = QV 即：热力学能变等于恒容热效应。或说：在恒 容的条件下，体系的热效应等于热力学能的变化。 *在弹式量热计中, 通过测定恒容反应热的办法，可获得热力学能 变ΔU的数值. 三、 化学反应的热效应
恒压热效应与焓变 在我们的实际生产中,很多的化学反应都是在 大气层中(一个大气压,103kpa)条件下进行 的,这是一个体积有变化,但压力恒定的过程 (恒压过程)。为了方便地研究恒压过程中的问 题,我们需要引入另一个重要的热力学状态函 数——焓
6 2、恒压热效应与焓变 在我们的实际生产中，很多的化学反应都是在 大气层中（一个大气压，103kpa）条件下进行 的，这是一个体积有变化，但压力恒定的过程 （恒压过程）。为了方便地研究恒压过程中的问 题，我们需要引入另一个重要的热力学状态函 数——焓
焓变一化学反应的恒压热效应 现设体系的变化是在恒压、只做膨胀功(不做其 他功,如电功等)的条件下进行的 状态1 吸收热量Q 状态2 (T1,V,0,)对外做功W (T2,V2,U2,p) 在此恒压过程中 体系吸收的热量记作Q 体系对环境所做的功p(AV)=p(V2-Vl) 因此,环境对体系所做的功:W=p(△V)=-p(V2V1)
7 焓变——化学反应的恒压热效应 现设体系的变化是在恒压、只做膨胀功（不做其 他功，如电功等）的条件下进行的 状态 1 状态2 （T1, V1, U1, p） （T2, V2, U2, p） 吸收热量Q 对外做功W 在此恒压过程中： *体系吸收的热量记作Qp *体系对环境所做的功 p (V) = p (V2-V1) 因此，环境对体系所做的功：W = -p (V) = - p (V2-V1)
于是根据热力学第一定律,有如下的关系 U2-UI=AU=Q+W Qp-p(△V) Qp-p(V2-V1) 所以 Qp=(U2-U1)+p(V2-V1) (U2+pV2)-(U1+pVI 定义热力学状态函数焓,以H表示 H=U+ pV 则 Qp=(U2+ pV2)-(U1+ pVI =H2-H1=△H
8 于是根据热力学第一定律，有如下的关系： U2 - U1 = U = Q + W = Qp - p (V) = Qp - p ( V2 - V1) 所以： Qp = (U2 - U1) + p (V2 - V1) = (U2 + pV2) - (U1+ pV1) 定义热力学状态函数焓，以H表示 H = U + pV 则： Qp = (U2 + pV2) - (U1+ pV1) = H2 - H1 = H
重点理解 焓H是一种状态函数,只与体系的起始状态有关。与过程路径无 关 焓变值AH等于体系在恒压过程中的热效应Qp。在其他类型的变 化过程中,焓变值AH不等于热效应,但并非说,焓变值ΔH为零。 焓代表了恒压条件下体系所包含的与热有关的能量,具有能量 量纲,单位是J或kJ。 因为经常遇到的化学反应都是在大气层这样一个恒压环境中发生 的,所以焓是一个极其重要的状态函数。 焓与与热力学能一样,其绝对值无法确定。但状态变化时体系的 焓变ΔH却是确定的,而且是可求的。 焓是体系的广度性质,它的量值与物质的量有关,具有加和性
9 重点理解 • 焓H是一种状态函数，只与体系的起始状态有关。与过程路径无 关。 • 焓变值H等于体系在恒压过程中的热效应Qp。在其他类型的变 化过程中，焓变值H不等于热效应，但并非说，焓变值H为零。 • 焓代表了恒压条件下体系所包含的与热有关的能量，具有能量 量纲，单位是J 或 kJ。 • 因为经常遇到的化学反应都是在大气层这样一个恒压环境中发生 的，所以焓是一个极其重要的状态函数。 • 焓与与热力学能一样，其绝对值无法确定。但状态变化时体系的 焓变ΔH却是确定的，而且是可求的。 • 焓是体系的广度性质，它的量值与物质的量有关，具有加和性
过程与焓 (1)对于一定量的某物质而言,由固态变为液态或液态变为气态 都必须吸热,所以有 H(g)>H(1)>H(s) 2)当某一过程或反应逆向进行时,其△H要改变符号即: △H(正)=-△H(逆) (3)对于任何化学反应而言,其恒压反应热Q2可由下式求出 O=AH=H 生成物且反应物 (在化学反应中,可把反应物看作始态,而把生成物看作终态) △H>0为吸热反应,△H<0为放热反应。 由于大多数化学反应是在恒压条件下进行的,其△H=Q,即为 恒压反应热。所以焓变比热力学能变更具有实用价值,用得更广 泛、更普遍
10 (1) 对于一定量的某物质而言，由固态变为液态或液态变为气态 都必须吸热，所以有: H(g) > H(l) > H(s) (2) 当某一过程或反应逆向进行时，其ΔH要改变符号即： ΔH（正）= -ΔH（逆） (3) 对于任何化学反应而言，其恒压反应热Qp可由下式求出： Qp=ΔH= H生成物-H反应物 （在化学反应中，可把反应物看作始态，而把生成物看作终态） ΔH>0为吸热反应，ΔH<0为放热反应。 由于大多数化学反应是在恒压条件下进行的，其ΔH=Qp，即为 恒压反应热。所以焓变比热力学能变更具有实用价值，用得更广 泛、更普遍。 过程与焓