福州大学：《大学基础化学》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 热化学与能源

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 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 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)=-1 v(H2)=-3 v(NH3)=2 反应进度ξ，单位是mol 如上述反应消耗了1.5molN24.5molH2 生成了3mol的NH3 则该反应进度为=-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1.5molN2对上述反应进度 为1.5mol,但对于 下式反应1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH(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 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 (未知)=-C·△T9

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 一、 热力学第一定律 、 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

§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 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：k.mol1,符号△Hm° 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C2(g),而不是C2(I);溴是Br2(1), 而不是Br2(g);碘是12(s),而不是2(I)

• 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）;

12(g+1/202(g)→H20(g) AyHm°(298.15)=-241.82KJ.mol→△fHm C(s+02(g)→C02(g)△Hm°(g,C02)=-393.5 2H2(g)+O2(g)→2H20(g) Hm°(298.15)=-483.64kJ.mol1 H2(g)+1/202(g)→2H20(I) △Hm°(L,298.15)=-285.83kJ.mol

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：4NH3(g)+5O2(g)→4NO(g)+6H2O(g) 查表：△Hm°(NH3,g)=-46.11kJ.mo △fHm°（NO,g)=90.25kJ.mol1 △Hm°（H20,g)=-241.82kJ.mol △rHm°=4△Hm°（NO,g)+6△Hm°（H0,g)- 4△Hm°(NH,g) =4×90.25+6×（-241.82)-4×（-46.11) =-905.48kJ.mo

• 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

三、从其它数据计算反应热 ■1.从燃烧热△cHm°计算 CH3OH0+O2→C02+2H20△cHm°=-726.6 CH20(g)+02→C02+H20△cHm°=-563.6 CHgOH(I)+Oz>CHzO(g)+H2O ( △rHm°=-726.6-(-563.6)=-163.0kJmo1

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 H C=( →H O H H H HH Ec=c=602,E0-H=458.8,Ec-H=411 Ec-c=345.6,Ec-o=357.7kJmo1 △rHm°=4Ec-H+1XEc=c+2XEo-H -[5EcH+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

◼ 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