《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第二章 热力学第一定律（6/6）

§1.9第一定律对化学反应的应用一热化学 1.热化学概论 化学反应常常伴有热量变化，对这些热量进 行精密测定，并做详尽讨论，成为物理化学 的一个分支一一热化学 具有直观性和实用性 热力学第一定律在化学反应中的具体应用 化学反应中的热量变化一一热效应 对了解反映规律及化工生产和工艺操作都有 使用意义

1 §1.9 第一定律对化学反应的应用——热化学 1. 热化学概论 化学反应常常伴有热量变化，对这些热量进 行精密测定，并做详尽讨论，成为物理化学 的一个分支——热化学 具有直观性和实用性 热力学第一定律在化学反应中的具体应用 化学反应中的热量变化——热效应 对了解反映规律及化工生产和工艺操作都有 使用意义

例：3H2+N2→2NH3 300P°400℃Fe 放热反应 不及时取走放出的热量，必使体系温度上升 热化学的主要数据Cp和△H 理论意义：a)计算其它热力学函数 b)计算平衡常数 c)对第三定律的推出 起了重要作用 2

2 例：3H2 + N2 → 2NH3 300P°400℃ Fe 放热反应 不及时取走放出的热量，必使体系温度上升 热化学的主要数据 CP和ΔH 理论意义：a）计算其它热力学函数 b）计算平衡常数 c）对第三定律的推出 起了重要作用

2.化学反应的热效应 1)定义： 由于反应条件不同，种类繁多，有些反 应难控制，每个化学反应的热效应都不同 例：合成氨，始态：25℃，P 等温等压(25℃，P°)，放热92.4KJ 在绝热容器中进行，Q0,T终态很高 不能对每个反应都实际测量 必须对反应条件进行规定： 反应在等T时吸收或放出的热量 反应热

3 2. 化学反应的热效应 由于反应条件不同，种类繁多，有些反 应难控制，每个化学反应的热效应都不同 例：合成氨，始态：25℃，P° 在绝热容器中进行，Q=0，T 终态很高 不能对每个反应都实际测量 必须对反应条件进行规定： 反应在等 T 时吸收或放出的热量——反应热 1）定义： 等温等压（25℃，P°），放热 92.4KJ

规定反应温度：T始态=T终态 不包括反应物和产物的状态变化 定义：当反应发生之后，使产物的T又恢复 到反应物原来的起始T时所吸收或放出的热 量一一反应热或反映的热效应

4 规定反应温度：T 始态=T 终态 不包括反应物和产物的状态变化 定义：当反应发生之后，使产物的 T 又恢复 到反应物原来的起始 T 时所吸收或放出的热 量——反应热或反映的热效应

说明：a)讨论的反应，W”=0 b)化学反应一般在等T,P或T,V下发生 c)常见的热效应：Qv,Qr 2)热效应的测量 氧弹量热器 氧弹：合金钢，耐压，传热好，内充氧 水和容器的比热已知 5

5 说明：a）讨论的反应，W’=0 b）化学反应一般在等 T, P 或 T, V 下发生 c）常见的热效应： QV， QP 2）热效应的测量 氧弹量热器 氧弹：合金钢，耐压，传热好，内充氧 水和容器的比热已知

氧弹量热器 Resistance thermometer Oxygen inlet- Firing leads Water 得到 J Qv Sample Heater 计算Qp 6

6 氧弹量热器 得到 QV 计算 QP

3)Qp与Qv的关系 等T,P,W=0, △H=Qp 等T,V,W=0, △U=Qy △H=△U+A(PV) 反应物（TP1V1) T,P,△，Hm1→产物(TP1V2） AU TY ①7A,U3 产畅(TP21) Q,=△H=A,U1+P(V2-V1) =△U2+△，U3+PV2V)

7 3）QP与 QV的关系 等 T，P， W`=0， Δ rH=Qp 等 T，V， W`=0， Δ rU=QV Δ rH=Δ r U+Δ(PV) Qp =Δ r H1 =Δ r U1 +P1 (V2 -V1 ) 反应物 ( T1 P1 V1 )⎯T ⎯,P, ⎯r H ⎯m , 1 → 产物(T1 P1 V2 ) Δr U2 T V T Δr U3 产物(T1 P2 V1 ) =Δ r U2 +Δ r U3 + P1 (V2 -V1 )

Q,=Qv+P(V2-V)+△U3 说明：a)气相反应： 理气：Q,=Qy+△nRT △U3=0 实气：Q,=Qy+△nRT △U3≠0，很小，略 b)凝聚态：只有液和固 Qp=Qv △U30,很小，略 c)复相反应：气、液和固都有 Qp=Qy+△nRT △n:气体mol数差值

8 Qp = QV + P1 (V2 - V1 ) +Δ r U3 说明：a）气相反应： 理气：Qp = QV +ΔnRT 实气：Qp = QV +ΔnRT b) 凝聚态：只有液和固 QP = QV c）复相反应：气、液和固都有 Δ r U3 =0 Δ r U3 0，很小，略 Δ r U3 0，很小，略 Qp = QV +ΔnRT Δn:气体 mol 数差值

3.热化学式 热化学方程式一一表示化学反应与热效应关 系的方程式 a) 注明反应条件：等T,P,等T,V; 298,KP0可略。 b) 反应物和产物的物态和浓度： 物态g,1,S;浓度C,m,x c)要注明反应热效应的数值 m$0g内)+20sePr） 298K →S03(gP) △Hm(298K)=-98.29K灯·m01

9 热化学方程式——表示化学反应与热效应关 系的方程式 a） 注明反应条件：等 T，P，等 T，V； 298,K P0可略。 b） 反应物和产物的物态和浓度： 物态 g,l,s; 浓度 C,m,x c）要注明反应热效应的数值 例：SO2 (g, Pθ) + 2 1 O2 (g, Pθ) ⎯⎯ ⎯→  298K,P S O3 (g, Pθ) Δr H° m( 298K )= - 98.29 KJ·mol-1 3. 热化学式

4.化学反应进度（飞） 反应热与发生了多少反应有关 化学反应：0=∑ysB B:反应物或产物 VB:化学计量系数（反为""，产"+") 任意化学反应：aA+dD→gG+hH 0=gG hH -aA -dD 10

10 4. 化学反应进度（） 反应热与发生了多少反应有关 化学反应： B B 0 =  B B：反应物或产物  B ：化学计量系数（反为"-"，产"+"） 任意化学反应：aA + dD → gG + hH 0=gG + hH -aA -dD