第一章化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量和能量關(guān)系(編輯修改稿)
2025-02-26 21:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （ V2 － V1 ） ?同理，環(huán)境對 系統(tǒng)做功，系統(tǒng)得功， q應(yīng)為正值。 ∴ W = － P （ V2 － V1 ） ?體積功的表達(dá)式為： W = － P （ V2 － V1 ） 功不是狀態(tài)函數(shù) 熱力學(xué)能 熱力學(xué)能 (U)： 系統(tǒng)內(nèi)所含的全部能量，也稱內(nèi)能。 U是狀態(tài)函數(shù)。 UU ??? 12 熱力學(xué)能變化只與始態(tài)、終態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān)。 熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)，用符號 U表示，它的絕對值無法測定，只能求出它的變化值。 對孤立體系 ,△ U=0 5 熱力學(xué)第一定律 (能量守衡定律 ) WQU ???對于封閉系統(tǒng)熱力學(xué)第一定律為： U1 U2 Q W U2 = U1 + Q + W ∴ U2 U1 = Q + W 實質(zhì)為 U系統(tǒng) ＋ U環(huán)境 = 常數(shù) 3 一個體系從同一個始態(tài)到同一個終態(tài)，可以經(jīng)歷不同的途徑。 Q、 W數(shù)值可能不同，但代數(shù)和相同，即熱力學(xué)能的變化都是相同的 。 、熱、功可以相互轉(zhuǎn)化 ，以及 轉(zhuǎn)化時的數(shù)量關(guān)系。 2 功和熱都是能量的傳遞形式，而不是體系自身的屬性，因此它不是狀態(tài)函數(shù)。 WQU ??? 系統(tǒng)和環(huán)境之間的熱交換不是狀態(tài)函數(shù)，其大小與過程有關(guān)，但是在某些特定條件，某一特定過程的熱量卻可以變成一定值，此定值僅僅取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)。 恒壓反應(yīng)熱 (焓 ) 恒壓、只做體積功時： ΔU= Qp pΔV ∴ Qp=（ U2+ p2 V2） （ U1+ p1V1） U+PV是體系性質(zhì)的組合，必然隨體系的狀態(tài)而定，所以 U+PV像內(nèi)能一樣，亦是一個狀態(tài)函數(shù)，僅僅取決于始態(tài)和終態(tài)，我們將其組合定義為 焓 ，用 H表示。 因此， 焓 的定義式為： 焓的 物理意義 為：在沒有非體積功的恒壓過程中，體系所吸收的熱等于體系焓的增加?！?H單位 J。 焓是狀態(tài)函數(shù) 。 定壓： 定義焓 H = U + pV， ΔH = Qp 12 HHH ??? 熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)及其反應(yīng)熱關(guān)系的化學(xué)反應(yīng)方程式。 2H2(g)+O2(g) ? 2H2O(g) Qp=ΔH= mol1 在始態(tài)、終態(tài)溫度都是 ，而且恒壓的條件下： 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 ? 化學(xué)計量數(shù)不同時，反應(yīng)熱也不同。 ΔH(H2O,g) = mol 1 H2(g)+ O2(g) ? H2O(g) 21ΔH(H2O， l)= － mol 正、逆反應(yīng)的絕對值相同，符號相反。 ?因為 熱效應(yīng) 的數(shù)值與體系的狀態(tài)有關(guān)，所以方程式中應(yīng)該： ?① 注明反應(yīng)的條件溫度、壓力； ?② 要注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)（ l、 g、 s）以及晶型 。 思考 ：是否只有恒壓過程體系才有焓值 的改變？ 上面的討論說明在特定條件下 Q和△ U或△ H的關(guān)系，也就是說通過熱量的測定，就可以確定恒壓過程的△ H，而不是說只只有恒壓過程才有△ H。 ?熱力學(xué)能 △ U變化和焓變 ΔH的關(guān)系 已知：定容反應(yīng)熱： QV = ΔU； 定壓反應(yīng)熱： Qp = ΔU + p(V2 – V1)= ΔH 則： Qp – QV = p(V2 – V1) = ΔH – ΔU Qp – QV = p(V2 – V1) = n2(g)RT – n1(g)RT = Δn(g)RT 對于理想氣體反應(yīng)，有： △ U = △ H－ △ nRT 2H2(g)+O2(g) ? 2H2O(g) △ n = 23 = 1 C(s)+O2(g) = CO2(g) △ n = 11 = 0 固體、液體的 n都認(rèn)為是 0 解： △ H = Qp =－ △ U = △ H－ △ nRT = － －（ 3－ 0） － 23頁 12 在一敞口試管內(nèi)加熱氯化鉀晶體，發(fā)生下列反應(yīng)： 2KClO3 = 2KCl+3O2 并放出 （ ）。求 △ H和 △ U。 反應(yīng)的摩爾焓變 ?rHm ? ??BB B0在一定條件下，化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)的摩爾熱力學(xué)能變 ?rUm nUξUU??????? Bmr?nHξHH??????? Bmr? 赫斯定律（ Hess’s law） 1840年，根據(jù)大量的實驗事實 赫斯 提出了一個定律： 不管反應(yīng)是一步完成的，還是分幾步完成的，其反應(yīng)熱相同。 反應(yīng)的熱效應(yīng)只與起始和終了狀態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān)。 即熱化學(xué)方程式可像代數(shù)式那樣進(jìn)行加減運算，只要確定了始終態(tài)。 始態(tài) C(石墨 ) + O2(g) 終態(tài) CO2(g) 1 m,r H?中間態(tài) CO(g) + 189。 O2(g) 3 m,r H? 2 m,r H? 3 m,r2 m,r1 m,r HHH ????? 已知 ：（ 1） （ 2） (g)CO)(OC(s) 22 ?? gm,1r H? 2212C O ( g) O ( g ) C O ( g )??,2r則 （ 1） （ 2） 得 （ 3）
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