无机及分析化学 化学热力学基础ppt课件.ppt

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1、化学热力学基础(BasicofThermochemistry)第二讲§2-1基本概念一.体系与环境二.状态和状态函数五.广度性质和强度性质三.过程与途径四.热、功和热力学能六.热力学第一定律数学表达式：ΔU=Q+WW=－FΔL=－P外SΔL=－P外S(L2－L1)=－P外(SL2－SL1)=－P外(V2－V1)=－P外ΔV气体P外P外ΔL膨胀功L1L2体积功例：见右图圆筒内装有理想气体，从始态p1=1000kPa，V1=0.010m3，等温（273K）膨胀到终态p2=100kPa，V2=0.100m3。假设通过以下三种不同途径来实现：

2、可逆过程与最大功P2=100kPaP1=1000kPaV1=0.010m3V2=0.100m3体积功与途径的关系（1）一次膨胀：即外压始终保持100KPa由始态膨胀至终态。W1=－PΔV=－100×（0.100－0.010）=－9.0kJ（2）二次膨胀V1=0.010m3V2=0.020m3W′V3=0.100m3100kPaW″W2=W′+W″=－500kPa×（0.020－0.010）m3－100kPa（0.100－0.020）m3=－13kJ（3）可逆膨胀将膨胀过程分为无限多次，每次外压只减少极小的的一个值。dw=－PdvW3=

3、－23kJ①同一过程途径不同体系做的功不同②可逆过程做最大功。结论500kPa一.反应进度（extentofreaction）§2-2热化学①ξ与反应方程式中物质的选择无关。②ξ与ν有关，故与反应式的书写有关。二.反应热与反应焓变1.定容热：QV=ΔU2.定压热：QP=ΔH3.QV与QP的关系ΔH=ΔU+ΔnRT或QP=QV+ΔnRT当ξ=1mol时OR例1：实验测得1.200g尿素在298K时在弹式量热计中完全燃烧，放热12.658KJ，求298K时尿素燃烧反应的定容热效应Qv,m和定压热效应Qp,m。解：CO(NH2)2(s)+3

4、/2O2(g)=CO2(g)+N2(g)+2H2O(l)Qv,m=－12.658×60.04/1.200=－633.3kJ·mol-1=-633.3+(2-3/2)×8.314×298×10-3=-632.1kJ·mol-1例2：450g水蒸汽在100KPa和100℃下凝结成水。已知在100℃时水的蒸发热为2.26kJ·g-1。求此过程的W、Q、ΔH和ΔU。解：H2O（g）→H2O（l）Δn=n生－n反=0－450/18=－25molW=－pΔV=－ΔnRT=25mol×8.314×10-3kJ·mol-1·K-1×373K=77.5

5、kJQ=－2.26kJ·g-1×450g=－1017kJΔU=Q+W=－1017kJ+77.5kJ=－939.5kJΔH=Qp=Q=－1017kJ三.热化学方程式ΔH=ζ·ΔrHm或ΔHθ=ζ·ΔrHmθ例3：在298K，标准状态下，1mol氢气完全燃烧生成水，放热285.84kJ。此反应可分别表示为：（1）H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)（2）2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)若过程A中有1molH2燃烧，过程B中有10molH2燃烧。分别求二过程的ΔHθ(A)和ΔHθ(B)。说明：ΔrHmθ或ΔrHm的数值与计量方

6、程有关，ΔHθ或ΔH的数值与计量方程无关。QV、QP、ΔG、ΔU、ΔSQV，m、QP，m、ΔrGm、ΔrUm、ΔrSm不管化学反应是一步完成还是分步完成,其反应的热效应(反应热)总是相同的。四.盖斯定律例1.已知298K标态下(1)Cu2O(s)+1/2O2(g)=2CuO(s)ΔrHmθ(1)=-146.02kJ·mol-1(2)CuO(s)+Cu(s)=Cu2O(s)ΔrHmθ(2)=-11.30kJ·mol-1则CuO(s)的ΔfHmθ(3)=kJ·mol-1例2.已知298K时，(1)2NH3(g)+3N2O(g)=4N2(g

7、)+3H2O(l)ΔrHmθ(1)=-1010kJ·mol-1(2)3H2(g)+N2O(g)=N2H4(g)+H2O(l)ΔrHmθ(2)=-317kJ·mol-1(3)2NH3(g)+1/2O2(g)=N2H4(g)+H2O(l)ΔrHmθ(3)=-143kJ·mol-1(4)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)ΔrHmθ(4)=-286kJ·mol-1求：ΔfHmθ(N2H4，g)=[(1)-3×(2)-(3)-(4)]/4四.反应焓变的计算2Na2O2(s)+2H2O(l)=4NaOH(s)+O2(g)ΔfHmθ(KJ·

8、mol-1)例1：计算下列反应的反应热(ΔrHmθ):解：=－109.0KJ·mol-1－510.9－285.8－425.604.下面哪个反应表示ΔrHmθ=ΔfHmθAgBr(s)的反应？（）A.Ag+(aq)+Br-