大学化学10734

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1、热化学与能源第一章1本章学习要求：了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验计算方法.了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与热力学能变的关系。掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。了解能源的概况，燃料的热值和可持续发展战略。2目录1.1反应热的测量1.2反应热的理论计算1.3常见能源及其有效与清洁利用1.4清洁能源与可持续发展选读材料核能Ⅰ.核燃料和核能的来源Ⅱ.核电的优势与发展趋势本章小结3举例：2H2+O2===2H2O298.15K、1atm下放出热量

2、是-483.6kJ/mol1、在通常情况下能否发生。2、如果不能，那么又需要在什么条件下才能发生。3、发生以后，反应能进行到什么程度，也就是说结果如何。上述问题就属于化学热力学范畴。化学热力学就是研究在化学变化和物理变化中伴随发生的能量转化和传递的学科。4化学反应的方向化学热力学〈化学反应的程度热化学：研究化学反应中热与其他能量变化的定量关系的学科。（热量变化问题的学科）测量化学反应的热效应本章主要两部分内容〈计算化学反应的热效应热效应：化学反应时放出或吸收的热量。51.1反应热的测量1.1.1几个基本概念1.系统

3、与环境系统（System）在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的。这种被划定的研究对象称为系统，亦称为物系或体系。环境（surroundings）与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。61.1反应热的测量开放系统有物质和能量交换封闭系统只有能量交换系统的分类图1.1系统的分类[观看动画]隔离系统无物质和能量交换7应用相的概念需区分：*相与聚集态不同；2.相系统可分为:单相（均匀）系统；多相（不均匀）系统。系统中任何物理和化学性质完全相同的部分。*

4、相数与物质种类数；*相与数量无关。82.相a.相与相之间有明确的界面。b.在界面处，从宏观看，性质改变是突跃的。思考：1).101.325kPa，273.15K(0°C)下，H2O(l),H2O(g)和H2O(s)同时共存时系统中的相数为多少?2).CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)并达到平衡的系统中的相数?3).Cu(s)+H2O+HNO3=Cu(NO3）2+NO(g)相数？答：1）在此条件下，存在3相（气、液、固各一相；2）3相（气体1相，固体2相）；3)3相93.状态与状态函数状态函数用于表示系

5、统性质的物理量X称状态函数，如气体的压力p、体积V、温度T等。状态：是体系所有化学性质和物理性质的综合表现有平衡态和非平衡态之分。如系统的宏观性质都处于定值，则系统为平衡态。状态变化时，系统的宏观性质也必然发生部分或全部变化。10状态函数的性质状态函数是状态的单值函数。当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统的始、末态有关，而与变化的实际途径无关。图1.2状态函数的性质外压从3pº变为p°VT3pº状态函数有特征，状态一定值一定，殊途同归变化等，周而复始变化零。11讨论：（1）体系的性质决定于体系所处的状

6、态，而与过去历史无关。如：H2O(l)(P⊙,298.15K)H2O(g)(P⊙,373.15K)H1H3H2O(s)(P⊙,273.15K)H2O(l)(P⊙,298.15K)12(2)体系处于定态时，其性质便有确定的数值如：单组分体系PVm=RTVm=f(T、P)则:Vm=f(T、P)(单组分体系）Vm=f(T、P、X1、X2…Xn)(多组分体系）讨论13广度性质和强度性质状态函数可分为两类：广度性质：其量值具有加和性，如体积、质量等。强度性质：其量值不具有加和性，如温度、压力等。思考：力和面积是什么性

7、质的物理量？它们的商即压强(热力学中称为压力)是强度性质的物理量。由此可以得出什么结论？推论：摩尔体积(体积除以物质的量)是什么性质的物理量？答：力和面积都是广度性质的物理量。结论是两个广度性质的物理量的商是一个强度性质的物理量。14讨论:(a)广度性质具有部分加和性，强度性质无部分加和性。V总=V1+V2P总≠p1+p2(b)广度性质是系统所含物质量的一次齐函数，强度性质是零次齐函数。(c)两个广度性质相除，所得为强度性质如：m/V=ρV/n=Vmp1,V1T1p2,V2，T2154.过程与途径系统状态发生任何的

8、变化称为过程；可逆过程体系经过某一过程，由状态Ⅰ变到状态Ⅱ之后，如果通过逆过程能使体系和环境都完全复原，这样的过程称为可逆过程。它是在一系列无限接近平衡条件下进行的过程。实现一个过程的具体步骤称途径。思考：过程与途径的区别。165.化学计量数对于任意一化学反应：aA+cC=dD+gG或写成：0=dD+gG-aA-cCACDG---化学式acdg---化学计量