大学化学---刘克松---第

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1、各位同学，下午好！上一节课内容系统与环境相状态与状态函数过程和途径化学计量数和反应进度本次课内容1.1.2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（课后阅读）1.4清洁能源与可持续发展（课后阅读）热力学是研究热、和其它形式能量之间的转换关系，它包含当体系变化时所引起的这些物理量的变化。广义地说，热力学是研究体系宏观性质变化之间的关系。化学热力学的核心：（1）利用热力学第一定律来计算变化中热效应；（2）利用热力学第二定律来解决变化的方向和限度问题以及相平衡和化学平衡中的有关问题；（3）利用热力学第三定律解决有关化学平衡的计算问题。化

2、学热力学是指把热力学中的基本原理用来研究化学现象以及和化学有关的物理现象。热力学第一定律：能量守恒定律，也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。反映了能量守恒和转换时应该遵从的关系。热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。用熵的概念来表述热力学第二定律就是：在封闭系统中，热现象宏观过程总是向着熵增加的方向进行，当熵到达最大值时，系统到达平衡态。第二定律的数学表述是对过程方向性的简明表述。热力学第三定律：用任何方法都不能使系统到达绝对零度。热力学第一定律、热力学第二定律以及热力学第三定律是热力学的基础，具有普适性。化学反应时,系统

3、所放出或吸收的热量称为该反应的反应热效应,简称热效应或反应热。以符号q表示,单位为焦耳(J)。热化学规定：系统放热q为负；系统吸热q为正。热效应：定容(或等容)热效应与定压(或等压)热效应1.1.2反应热的测量(实验内容)在系统体积不变,即定容条件下的反应热效应称为定容热效应(“实测反应热”),以符号qV表示.在系统压力不变,即定压条件下的反应热效应称为定压热效应(“反应热”),以符号qP表示.当需要测定某个热化学过程所放出或吸收的热量(如燃烧热,溶解热或相变热)时,一般可利用测定一定组成和质量的某种介质(如溶液或水)的温度改变,再利用公式求得:q:一定量

4、的反应物在给定条件下的反应热(SI单位：J),负号表示放热,正号表示吸热;cs:吸热溶液的比热容(J·g-1·K-1);ms:溶液的质量(g);Cs:溶液的热容,Cs=csms(J·K-1)；∆T:溶液终态温度T2与始态温度T1之差(K).现代常用的量热设备是弹式热量计(也称氧弹),可精确测得恒容条件下的反应热.摩尔反应热(J·mol-1):反应热与反应进度之比（SI来自法文的leSystèmeinternationald‘unités简写,表示国际单位制之意)热化学方程式表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。其标准写法是：先写出反应方程，再写

5、出相应反应热，两者之间用分号或逗号隔开。例如：标明反应温度、压力及反应物、生成物的物态；反应热与系统的状态有关，书写热化学方程式时应注意：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)；qV,m=-620kJ∙mol-12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；qp,m=-570kJ∙mol-1若不注明T,p,皆指在T=298.15K，p=100kPa下。一般若没有特别注明，“实测的反应热（精确）”均指定容反应热qV，而“反应热”均指定压反应热qp。热效应的测量可以用弹式量热计测量定容热效应(教材p12-14)测量反应热时,将已知精确质量的反应物(

6、固态或液态,若需通入氧气使其氧化或燃烧,氧气按仪器说明书充到一定压力)全部装入钢弹内,密封后将钢弹安放在一金属容器中,然后往金属容器内加入足够的已知质量的吸热介质水,将钢弹淹没在金属容器的水中,并与外界绝热.精确测定吸热介质等环境的起始温度T1后,用电火花引发反应,系统(钢弹中的物质)反应放出的热,能使环境(包括刚弹,水和金属容器等)的温度升高.温度计所示最高读数为环境的终态温度T2.图1.3弹式量热计弹式热量计中环境所吸收的热分两部分:主要部分是加入的吸热介质水所吸收,另一部分是金属容器等钢弹组件所吸收.前一部分的热,以q(H2O)表示,吸热用正号:q(

7、H2O)=c(H2O)·m(H2O)·T=C(H2O)·T后一部分的热以qb表示,钢弹组件的总热容以符号Cb表示qb=Cb·T系统中反应所放出的热等于环境即水和钢弹组件所吸收的热量常用燃料如煤,天然气,汽油等的燃烧反应热均可用此法测得.示例例1.1联氨燃烧反应：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)已知：解：燃烧0.5g联氨放热为q=－[q(H2O)+qb]=－[C(H2O)×m(H2O)+Cb]∆T=－(4.18J∙g-1∙K-1×1210g＋848J∙K-1)(294.82K-293.18K)=－9690J=－9.69KJTTCm

8、mK82.294K18.293KJ848g1210O)(Hg500