【正文】 在一定狀態(tài)下，其熱力學(xué)能應(yīng)有一定的數(shù)值，因此熱力學(xué)能 （ U） 是一個狀態(tài)函數(shù)，其改變量 （ △ U）只取決于系統(tǒng)的始、終態(tài)，而與系統(tǒng)變化過程的具體途徑無關(guān)。 系統(tǒng)和環(huán)境之間因溫差而傳遞的能量稱為 熱 ； 除熱以外，其它各種形式被傳遞的能量都稱為 功 。 必須注意，既然熱和功都是系統(tǒng)發(fā)生某過程時與環(huán)境之間交換或傳遞能量的兩種形式，因此熱和功不僅與系統(tǒng)始、終態(tài)有關(guān)，而且與 變化 的具體途徑有關(guān)，所以熱和功不是狀態(tài)函數(shù)。通常把只做體積功，且始態(tài)和終態(tài)具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做 反應(yīng)的熱效應(yīng) 。因為 U、 p、 V均為狀態(tài)函 數(shù)，所以 H 也是狀態(tài)函數(shù)。 若生成物的焓小于反應(yīng)物的焓，則反應(yīng)過程中多余的焓將以熱量的形式放出，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)， △ H＜ 0；反之， 若生成物的焓大于反應(yīng)物 的焓，則反應(yīng)過程中要吸收熱量，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)， △ H＞ 0。 由于反應(yīng)熱效應(yīng)與反應(yīng)方向、反應(yīng)條件、物質(zhì) 的聚 集狀態(tài)等因素 有關(guān)，因此書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意以下幾點： （ 1）應(yīng)注明反應(yīng)的溫度和壓力。因為聚集狀態(tài)不同，熱效應(yīng)的數(shù)值亦不同。同一反應(yīng)以不同的計量數(shù)表示時，則△ H 值也不相同。例如： ( d ) H g O ( s ) O 2 ( g )H g ( s ) + △ r H m ( 2 9 8 . 1 5 K ) = + 9 0 . 7 k J m o l 1．12( e ) H g O ( s ) O 2 ( g )H g ( s ) + △ r H m ( 2 9 8 . 1 5 K ) = 9 0 . 7 k J m o l 1．12 3．熱化學(xué) 定律 化學(xué)反應(yīng)效應(yīng)一般可 以通過實驗測得，但有些反應(yīng)由于自身的反應(yīng)特點如速率慢、副反應(yīng)多等，或測試條件的限制，很難準(zhǔn)確測定。 從熱力學(xué)角度看，蓋斯定律是能量守恒定律的一種具體表現(xiàn)形式，也就是說該定律是狀態(tài)函數(shù)性 質(zhì)的體現(xiàn)。如煤氣生產(chǎn)中，反應(yīng) C(s)+O2(g) → CO2(g)是很重要的，工廠設(shè)計時需要該反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，因不能控制單質(zhì)碳只被氧化成純的 CO，而使實驗難以準(zhǔn)確測定。為此化學(xué)家們尋求計算反應(yīng)熱的更簡單的方法。 △f H m 的單位為 kJ 已知 C(石墨 ) C(金剛石 )的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變 (△r H m )為 kJ從表中可以看出，除了 NO， NO2等少數(shù)物質(zhì)外， 絕大多數(shù)化合物的生成焓都是負值。 對于一般的化學(xué)反應(yīng)： aA + bB = yY + zZ 任一物質(zhì)均處于溫度 T 的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，它的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變?yōu)椋? △ r H m = [ y △ f H m ( Y ) + z ] △ f H m ( Z ) － a △ f H m ( A ) + b ( B ) ] △ f H m[ (1–12) 或表示為： 表 1– 2 一些物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓（ ） 物 質(zhì) △f H m kJ物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指在 1105Pa 的壓力（或 100kPa）和某一指定溫度下物質(zhì)的物理狀態(tài)。 ⑶ 溶液中溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指在標(biāo)準(zhǔn)壓力下 (p= p? )，溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度 b= lmol?kg–1時的狀態(tài)。 若熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)所有的物質(zhì)都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，則該系統(tǒng)處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；對于一個化學(xué)反應(yīng)，若參加反應(yīng)的物質(zhì)（產(chǎn)物和反應(yīng)物）都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，該反應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)。 式中 νi表示反應(yīng)式中物質(zhì) i的化學(xué)計量 系 數(shù)。 6CO2(g) + 6H2O(l) C6H12O6(s) + 6O2(g) (1) 試計算葡萄糖 (C6H12O6)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓； (2) 每合成 1 千克葡萄糖需要吸收多少千焦太陽能。mol–1 = –1275 kJmol–1 Qp =(m/M)△r H m = g在 kPa和 25℃條件下混合后，混合氣體中誰的分壓最大，誰的分壓最小，為什么？ 2．丁烷 C4H10 是一種易液化的氣體燃料，計算在 23℃， ，丁烷氣體的密度。在溫度 37℃條件下，如果 潛水員很快升至水面，壓力為 100kPa，則他的肺將膨脹至多大體積？這樣安全嗎？ 6．某氣體化合物是氧化物，其中含氮的質(zhì)量分數(shù)為ω (N)=%；今有一容器中裝有該氧化物的質(zhì)量是 ，其體積為 ，壓力為 ，溫度為 0℃。確定該化合 物的化學(xué)式。 10．為了行車安全，可在汽車上裝備有氣袋，以便遭到碰撞時使司機不受到傷害。其中有哪幾種氣體？它們的分壓各是多少 ? 13．一定體積的氫和氖混合氣體，在 27℃ 時壓力為 202 kPa,加熱使該氣體的體積膨脹至原體積的４倍時，壓力變?yōu)? 101 kPa. 問：（１）膨脹后 混合氣體的最終溫度是多少？ （２）若混合氣體中 H2的質(zhì)量分數(shù)是 %，原始混合氣體中氫氣的分壓是多少？ （相對原子質(zhì)量：Ｎ e ） 14．利用下面二個反應(yīng)熱，求 NO 的生成熱： （ 1） 4NH3 (g) + 5O2 (g) — → 4NO (g) + 6H2O (l) △ r H m = 1 1 7 0 k J m o l1．_ （ 2） 4NH3 (g) + 3O2 (g) — → 2N2 (g) + 6H2O (l) △ r H m = 1 5 3 0 k J m o l1．_15．鋁熱法的反應(yīng)如下： 8Al + 3Fe3O4 — → 4Al2O3 + 9Fe （ 1）利用 △r H m 數(shù)據(jù)計算恒壓反應(yīng)熱； （ 2）在此實驗中，若用去 g鋁，問能釋放出多少熱量？已知： △ r H m ．_( F e 3 O 4 ) = 1 1 1 8 k J m o l 1； △ r H m ．_( A l 2 O 3 ) = 1 6 7 6 k J m o l 1?？偡磻?yīng)為： 6NaN3(s) + Fe2O3(s) — → 3Na2O(s) + 2Fe(s) + 9N2(g) 在 25℃， 748mmHg 下，要產(chǎn)生 的 N2 需要疊氮化鈉的質(zhì)量是多少？ 11． 已知在 250℃時 PCl5能全部氣化，并部分離解為 PCl3和 C12。試計算：（ 1）CO 與 H2 的分 壓；（ 2）混合氣體的總壓。 7． 在 某碳氫化合物中 ， 其ω (C)=％， ω (H)=％ 。 4． 在 25℃ 和相同壓力下，將 5L N2和 15L O2壓縮到體積 為 的容器內(nèi)， 混合后的壓力為 152 kPa。mol–1 = 103 kJ (2) M(C6H12O6)=[(6) + (12)+(6)]gmol–1； △ f H m (H2O, l)= –286 kJ 例 4 已知下列光合作用的 △r H m = 2802 kJ非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下則分別記為 ?H、 ?S、 ?G。kg–1。熱力學(xué)將 ll05Pa (100kPa)規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)壓力，用符號 p? 表示，即 p? ＝ 100kPa。mol–1 AgCl(s) － CO2(g) － Ag2O(s) － Fe2O3(s) － Al(s) 0 HCl(g) － Al2O3(α ,剛玉 ) － HBr(g) － C(石墨 ) 0 HI(g) C(金剛石 ) H2O(l) － 286 CaCO3(方解石 ) － H2O(g) － CaO(s) － NH3(g) － Ca(OH)2(s) － NO(g) CO(g) － NO2(g) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) ：對于同一 系統(tǒng)在不同的 狀態(tài)時，其性質(zhì)是不同的。 （ 2） 標(biāo)準(zhǔn) 摩爾反應(yīng)焓變的計算 一般的化學(xué)反應(yīng)及其反應(yīng)熱可以通過實驗直接測定，也可以通過熱力學(xué)數(shù)據(jù)通過計算得出。mol–1 + 0 = kJ 一種元素若有幾種同素異性體，如在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，碳就有石墨、金剛石等多種單質(zhì)，其中石墨是最穩(wěn)定的。但焓的絕對值是無法得到的，人們采取了一種相對的方法定義了物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，從而計算反應(yīng)熱。 常用的基本反應(yīng)熱數(shù)據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。 例如，碳完全燃燒生成 CO2有兩種途徑，如下圖所示： 蓋斯定律有著廣泛的應(yīng)用。 1840 年， 俄籍瑞士 化學(xué)家蓋斯（ G H Hess）在總結(jié)大量的實驗事實的基礎(chǔ)上，提出了著名的熱化學(xué)定律 –蓋斯定律，其文字表述為：若一個反應(yīng)可分幾步完成，則總反應(yīng)的熱效應(yīng)等于各步反應(yīng)熱效應(yīng)之和。 ( c )2 H 2 ( g ) + O 2 ( g ) 2 H 2 O ( g ) 。 △ r H m ( 2 9 8 . 1 5 K ) = 2 8 6 . 0 k J m o l 1． 由于 H2O的聚集狀態(tài)不同，使