无机化学大连理工第五版第二章课件.ppt

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1、第二章热化学§2.1热力学术语和基本概念§2.2热力学第一定律§2.3化学反应的热效应§2.4Hess定律§2.5反应热的求算§2.1热力学术语和基本概念2.1.1系统和环境2.1.5化学反应计量式和反应进度2.1.4相2.1.3过程和途径2.1.2状态和状态函数2.1.1系统和环境系统：被研究对象。环境：系统外与其密切相关的部分。敞开系统：与环境有物质交换也有能量交换。封闭系统：与环境无物质交换有能量交换。隔离系统：与环境无物质、能量交换。2.1.2状态和状态函数状态：系统的宏观性质的综合表现。状态函数：描

2、述系统状态的物理量(p,V,T)。特点：①状态一定,状态函数一定。②当系统状态发生变化时，状态函数的变化值只与始态、终态有关,而与变化途径无关。2.1.3过程和途径过程：系统从始态到终态发生的一系列变化。定温过程：始态、终态温度相等，并且过程中始终保持这个温度。T1=T2定压过程：始态、终态压力相等，并且过程中始终保持这个压力。p1=p2定容过程：始态、终态容积相等，并且过程中始终保持这个容积。V1=V22.1.4相均相系统(或单相系统)非均相系统(或多相系统)系统中物理性质和化学性质完全相同的且与其他部分有

3、明确界面分隔开来的任何均匀部分，叫做相。2.1.5化学反应计量式和反应进度—物质B的化学计量数化学反应计量式：νA=–a，νB=–b，νY=y，νZ=z。反应进度：单位是molt0时nB/mol3.010.000t1时nB/mol2.07.02.0t2时nB/mol1.55.53.0反应进度必须对应具体的反应方程式。2.07.02.0(mol)3.010.00(mol)§2.2热力学第一定律2.2.1热和功2.2.3热力学第一定律2.2.2热力学能2.2.1热和功系统与环境之间由于存在温差而传递的能量。1.热

4、(Q)热不是状态函数。规定：系统吸热：Q>0；系统放热：Q<0。系统与环境之间除热之外以其他形式传递的能量。分类：体积功，非体积功系统对环境做功，W<0（失功）环境对系统做功，W>0（得功）2.功(W)规定：功不是状态函数pexV1体积功的计算：2.2.2热力学能热力学能(U)：系统内所有微观粒子的全部能量之和，也称内能。U是状态函数。热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关。2.2.3热力学第一定律对于封闭系统热力学第一定律的数学表达是为：热力学第一定律的实质是能量守恒与转化定律。U1U2QWU2=U

5、1+Q+WU2-U1=Q+W§2.3化学反应的热效应2.3.1定容反应热2.3.5标准摩尔生成焓2.3.4热化学方程式2.3.3rUm和rHm2.3.2定压反应热2.3.6标准摩尔燃烧焓封闭系统，在定容过程中，系统和环境之间交换的热量为定容反应热。用QV表示。因为：V=0，所以：体积功W=0；QV=U即，在定容且非体积功为零的过程中，封闭系统从环境吸收的热等于系统热力学能的增加。2.3.1定容反应热封闭系统，在定压过程中，系统和环境之间交换的热量为定压反应热。用Qp表示。若系统不做非体积功，则：2.3

6、.2定压反应热令：U+pV=H——焓，状态函数H=H2–H1——焓变则：Qp=H即，在定压且非体积功为零的过程中，封闭系统从环境吸收的热等于系统焓的增加。对于无气体参加的反应，W=–pexV=0有气体参加的反应：2.3.3rUm和rHm==–pexV–n(g)RT=–RT∑νB(g)=≈标准状态：表示化学反应及其反应热(标准摩尔焓变)关系的化学反应方程式。2H2(g)+O2(g)2H2O(g)气体：T，p=p=100kPa液、固体：T，p下，纯物质溶液：溶质B，bB=b=1mol

7、·kg-1cB=c=1mol·L-12.3.4热化学方程式(298.15K)=–483.64kJ·mol-1称为反应的标准摩尔焓变。2H2(g)+O2(g)2H2O(g)2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H2(g)+O2(g)H2O(g)(298.15K)=–483.64kJ·mol-1聚集状态不同时，不同。(298.15K)=–571.66kJ·mol-1化学计量数不同时，不同。(298.15K)=–241.82kJ·mol-1在温度T下,由参考状态单质生成物质B(νB=+1)反应的

8、标准摩尔焓变，称为物质B的标准摩尔生成焓。H2(g)+O2(g)H2O(g)2.3.5标准摩尔生成焓(B,相态,T)，单位是kJ·mol-1(H2O,g,298.15K)=–241.82kJ·mol-1(参考态单质,T)=0在温度T下,物质B(νB=–1)完全氧化成指定产物时的标准摩尔焓变，称为物质B的标准摩尔燃烧焓。)O(l2H(g)CO(g)OOH(l)CH222233++2.3.6标