【文章內容簡介】 Vn R Tp d VW VVVV ?????? ??(p1, V1) (p2, V2) 圖 可逆過程的體積功 首頁 上一頁 下一頁 末頁 31 1. 2. 2 化學反應的反應熱與焓 通常把反應物和生成物具有相同溫度時，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做反應熱。 根據(jù)反應條件的不同，反應熱又可分為： ? 定容反應熱 恒容過程，體積功 w體 = 0，不做非體積功 w ′=0時，所以， w= w體 + w ′=0 ， qV = ΔU ? 定壓反應熱 恒壓過程，不做非體積功時， w體 = – p(V2–V1)，所以 qp = ΔU + p(V2–V1) 思考 ： 這兩個公式有什么用處？ 答：可以利用這兩個公式計算反應熱。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 32 1. 焓 ∵ qP =△ U + p(V2 – V1) = (U2 U1)+ p(V2 – V1) = (U2 + p 2V2) – (U1 + p 1V1) 公式 qp =ΔH 的意義： 1）等壓熱效應即為焓的增量，故 qP也只決定于始終態(tài)，而與途徑無關。 2）可以通過 ΔH的計算求出的 qP值。 令 H = U + p V 則 qp =H2 – H1=ΔH H 稱為焓，是一個重要的熱力學函數(shù)。 思考 ： 焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能否知道它的絕對數(shù)值？ 答：是狀態(tài)函數(shù)，但不能知道它的絕對數(shù)值。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 33 2. 定容反應熱與定壓反應熱的關系 已知 定容反應熱： qV = ΔU； 定壓反應熱： qp = ΔUp + p(V2 – V1) 等溫過程， ΔUp? ΔUV， 則： qp – qV = n2(g)RT – n1(g)RT = Δn(g)RT 對于理想氣體反應，有： 對于有凝聚相參與的理想氣體反應，由于凝聚相相對氣相來說，體積可以忽略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質的量。 ΔH – ΔU = qp – qV = p(V2 – V1) 思考 ： 若反應 C(石墨 ) + O2(g) →CO 2(g) 的 qp,m為 –mol –1，則該反應的 qV,m 為多少？ 答：該反應的 Δn(g) = 0， qV = qp 小結 對于沒有氣態(tài)物質參與的反應或 Δn(g) ? 0的反應， qV ? qp 對于有氣態(tài)物質參與的反應，且 Δn(g)?0的反應， qV ? qp 首頁 上一頁 下一頁 末頁 34 3. 蓋斯定律 化學反應的恒壓或恒容反應熱只與物質的始態(tài)或終態(tài)有關而與變化的途徑無關。 始態(tài) C(石墨 ) + O2(g) 終態(tài) CO2(g) 1 m,rH?中間態(tài) CO(g) + 189。 O2(g) 2 m,rH?3 m,rH?3 m,r2 m,r1 m,r HHH ?????即熱化學方程式可像代數(shù)式那樣進行加減運算。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 35 蓋斯定律示例 ( 2 )( 1 ) COO21C2式式??112,1,3,m o 0m o lkJ)]28 3( 3[??????????????? mrmr mr HHH由蓋斯定律知：若化學反應可以加和，則其反應熱也可以加和。 12, m o ????? H mr COO21CO 22 ?? COO21CO 22 ??附例 已知反應 COOC 22 ?? 和 的反應焓， 計算 COO21C2 ??的反應焓， COOC 22 ??解： 11, m o 9 3 ????? H mr首頁 上一頁 下一頁 末頁 36 反應標準摩爾焓變的計算 1. 熱力學標準態(tài)： ?氣體物質的標準態(tài)：標準壓力 p 下表現(xiàn)出 理想氣體性質的純氣體狀態(tài) ?溶液中溶質 B的標準態(tài)是 :標準壓力 p 下，質量摩爾濃度為 m (),并表現(xiàn)出無限稀溶液中溶質的狀態(tài) 。 本書采用近似 c = ) ?液體或固體的標準態(tài)是 :標準壓力 p 下的純液體或純固體。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 37 2. 標準摩爾生成焓 指定單質通常指標準壓力和該溫度下最穩(wěn)定的單質。如 C：石墨 (s)； Hg： Hg(l) 等。但 P為白磷 (s)，即 P（ s，白）。 3中查到 。 顯然，標準態(tài)指定單質的標準生成焓為 0。生成焓的負值越大，表明該物質鍵能越大，對熱越穩(wěn)定。 標準狀態(tài)時由指定單質生成單位物質的量的純物質 B時反應的焓變稱為標準摩爾生成焓，記作 。 mf H?思考 ： 以下哪些反應的恒壓反應熱不是生成焓 (反應物和生成物都是標準態(tài) )? C O ( g ))(O21)C( 2 ?? g石墨( g ) CO)g(O)C( 22 ??石墨 ( g )CO)(O21C O ( g )22 ?? g(1) ( 4 ) ( g ) CO2)g(O)2 C ( 2 ??石墨(2) (3) 答 ： （ 2）不是 首頁 上一頁 下一頁 末頁 38 3. 標準摩爾焓變及測定 測定原理： 由于 qp =ΔH 所以可以通過在標準狀態(tài)下測定恒溫恒壓條件下的反應熱得到反應標準摩爾焓變 . 標準狀態(tài)下 ,反應進度 ξ = 1mol的焓變稱為反應的標準摩爾焓變 :記作 )(m,r TH?首頁 上一頁 下一頁 末頁 39 4. 反應的標準摩爾焓變的計算 穩(wěn)定單質 可從手冊數(shù)據(jù)計算 . 反應物 標準狀態(tài) 生成物 標準狀態(tài) ?r Hm ?f Hm (p) ?f Hm (r) 由蓋斯定律，得： Bm,fBBmr HH ??? ? ?首頁 上一頁 下一頁 末頁 40 標準摩爾反應焓變計算示例 解 ：從手冊查得 Fe2O3和 Al2O3的標準摩爾生成焓分別為 – –mol1。 例 試計算鋁熱劑點火反應的 反應計量式為： ) 9 8(mr H? )s(Fe2)s(OAl)s(OFe2 A l ( s ) 3232 ???1132mf32mfmrm o m o lkJ)]() 7 5[(),OFe(),OAl()(??????????????? H HH首頁 上一頁 下一頁 末頁 41 注意事項 ? 物質的聚集狀態(tài)，查表時仔細 應用物質的標準摩爾生成焓計算標準摩爾反應焓時需要注意 ? 公式中化學計量數(shù)與反應方程式相符 ? 數(shù)值與化學計量數(shù)的選配有關； ? 溫度的影響 )()(mrmr HTH ???思考 ：正反應與逆反應的反應熱的數(shù)值相等，符號相反。對嗎？ 答 ：對。這 也是熱化學定律的重要內容。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 42 附例 設反應物和生成物均處于標準狀態(tài)，計算 1mol乙炔完全燃燒放出的能量。 )(OH)g(CO2)g(O25)g(HC 22222 l???解：從手冊查得 ，各物質的標準摩爾生成焓如下。 1mf m o lkJ/)K2 9 8( ??? H 0