ch熱一律在化學(xué)反應(yīng)過程中的應(yīng)用——熱化學(xué)

1、1會計(jì)學(xué)ch熱一律在化學(xué)反應(yīng)過程中的應(yīng)用熱一律在化學(xué)反應(yīng)過程中的應(yīng)用熱化學(xué)熱化學(xué)此式即為反應(yīng)進(jìn)度的定義式，實(shí)際為微小的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)反此式即為反應(yīng)進(jìn)度的定義式，實(shí)際為微小的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)反應(yīng)進(jìn)度的改變量。應(yīng)進(jìn)度的改變量。引入反應(yīng)進(jìn)度這個(gè)量的最大好處在于可用任一反應(yīng)物或任引入反應(yīng)進(jìn)度這個(gè)量的最大好處在于可用任一反應(yīng)物或任一生成物的物質(zhì)的量的變化來表示反應(yīng)進(jìn)行的程度。一生成物的物質(zhì)的量的變化來表示反應(yīng)進(jìn)行的程度。所要強(qiáng)調(diào)的是同一反應(yīng)，若計(jì)量方程式不同，消耗同樣量的物質(zhì)，反應(yīng)的進(jìn)度是不同的。BBvdndBBvn 若規(guī)定反應(yīng)開始時(shí)=0反應(yīng)物反應(yīng)物T1,p1,V1生成物生成物T1,p1,V2生成物T1,p,V1

2、mrmpHQ,mrmVUQ,mTU產(chǎn)物單純狀態(tài)變化恒壓過程中恒壓過程中VpUHmrmrVpUQQmTmVmp,二二QV，m和和Qp，m 的關(guān)系（p65）mrUmTmrmrUUUVpUUHmTmrmr如果反應(yīng)體系中有固、液態(tài)物質(zhì)，則由于固、液態(tài)物質(zhì)如果反應(yīng)體系中有固、液態(tài)物質(zhì)，則由于固、液態(tài)物質(zhì)在反應(yīng)前后產(chǎn)生的體積變化很小，所以在在反應(yīng)前后產(chǎn)生的體積變化很小，所以在(V2V1)中可以只考中可以只考慮反應(yīng)前后氣體物質(zhì)體積的變化。慮反應(yīng)前后氣體物質(zhì)體積的變化。RTgnRTgnVpVpQQggmVmp)()(1122,反產(chǎn)RTnnQQmVmp),反產(chǎn)（RTgnQQmVmp)(,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)量之差0

3、TU0)(TVU0TU若產(chǎn)物是理氣恒溫過程若產(chǎn)物是理氣恒溫過程若產(chǎn)品是凝聚態(tài)物質(zhì)，恒溫過程若產(chǎn)品是凝聚態(tài)物質(zhì)，恒溫過程)(12,VVpVpQQmVmpVpUQQmTmVmp,1mol化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)的Qp與與QV之差之差關(guān)于vB(g)的問題，看幾個(gè)實(shí)例。RTgvQQBmVmp)(,RTgvUHBmrmr)(摩爾反應(yīng)焓摩爾反應(yīng)焓摩爾反應(yīng)內(nèi)能變化摩爾反應(yīng)內(nèi)能變化有有RTgvUHBmrmr)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下RTgvUHBmrmr)(RTgnQQmVmp)(,)(2)(3322gNHgHN 2)(gvB)()()(23gCOsCaOsCaCO1)(gvB)()()()(44aqZnSOSCuaqCuSO

4、SZn 0)(gvB三摩爾反應(yīng)焓與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓三摩爾反應(yīng)焓與標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓摩爾反應(yīng)焓),(pTHmr某化學(xué)反應(yīng)在一定溫度與壓力的條件下，各物質(zhì)處于純態(tài)，恒溫恒壓進(jìn)行1m ol化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的焓變稱為摩爾反應(yīng)焓摩爾反應(yīng)焓。（p63）),(pTHmr1molkJmMlLbBaA對于化學(xué)反應(yīng)在T , p條件下，各物質(zhì)純態(tài)時(shí)的摩爾焓值為：)(*AHm)(*BHm)(*LHm)(*MHm根據(jù)上述摩爾反應(yīng)焓的定義，則必有)()()()(),(*BbHAaHMmHllHpTHmmmmmr即)(),(*BHvpTHmBmr若反應(yīng)物和產(chǎn)物不處于純態(tài)則有)(),(BHvypTHmBcmr凡指物系組成在混合氣中各

5、物質(zhì)的偏摩爾焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓)(THmr各反應(yīng)組分處于溫度T的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下恒溫恒壓進(jìn)行了1mol化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的焓變稱為該溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓。單位：kJmol-1。 （p64）例298K)()(21222lOHgOH185.285)298(molkJHmr熱力學(xué)中關(guān)于物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定：熱力學(xué)中關(guān)于物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定： （p64）首先熱力學(xué)中規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力kPap100氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：溫度T，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純理想氣體狀態(tài)固、液體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：溫度T，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純液體、純固體狀態(tài)顯然，物質(zhì)在每個(gè)溫度下均有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。溶液中各組分的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：（在第四章討論）關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)

6、準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓講幾點(diǎn)：關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓講幾點(diǎn)： 化學(xué)反應(yīng)在溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為),()(TBHvTHmBmr 為任一物質(zhì)在溫度T、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓，那么根據(jù)上面標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓的定義，必有上述關(guān)系式。),(TBHm 僅僅是溫度的函數(shù)。mrH各物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓)()(TfBHm僅僅是溫度的函數(shù)ompppTfH但),(*上式右面僅僅是溫度的函數(shù)。上式左邊僅僅是溫度的函數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓與內(nèi)能變化之間的關(guān)系。(4)的數(shù)值與計(jì)量方程式的寫法有關(guān)mrH298K)()(21)(222lOHgOgH185.285)298(molkJKHmr)(2)()(2222lOHgOgH190.571)29

7、8(molkJKHmr),()(TBHvTHmBmrRTgTUHBmrmr)()(四標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的計(jì)算方法四標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的計(jì)算方法)(THmr上面式子),()(TBHvTHmBmr只是對的理解而已，但不能用來計(jì)算某溫度T化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓，因?yàn)楦魑镔|(zhì)的摩爾焓的絕對值是不可求的。mrH下面我們討論幾種利用一些基礎(chǔ)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)求算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓的方法。由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓焓物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓生成反應(yīng)：由穩(wěn)定單質(zhì)生成某化合物的反應(yīng)稱為該化合物的生成反應(yīng)。例)()(21)(222lOHgOgH)(

8、21)(2sMgOOsMg物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓：在溫度T的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol呈相態(tài)的物質(zhì)B，該生成反應(yīng)的焓變稱為物質(zhì)B在溫度T下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。（p66）1),(molkJTBHmf298K，各物質(zhì)處于標(biāo)態(tài)下手冊上查到的各物質(zhì)的皆為298K的數(shù)據(jù)，這是一種很重要的基礎(chǔ)熱力學(xué)數(shù)據(jù)。),(TBHmf)()(21)(222lOHgOgH1285.285)298,(molkJKlOHHmf該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變即為formation reaction附錄九 P311成第2列3)穩(wěn)定單質(zhì)的0)(BHmf),(TBHmf關(guān)于物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓關(guān)于物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓 要注意以下幾點(diǎn)：要注意

9、以下幾點(diǎn)：),(TBHmf1)各物質(zhì)處于標(biāo)態(tài)，物質(zhì)B生成反應(yīng)的焓變；2)由穩(wěn)定單質(zhì)生成物質(zhì)B。比如，單質(zhì)C有三種同素異形體，但最穩(wěn)定的是石墨，故甲烷的生成反應(yīng)為)()(2)(42gCHgHC石墨（關(guān)于單質(zhì)的穩(wěn)定狀態(tài)問題下去看P66中間部分。）此式表明：在一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓等于同溫度下各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓與其化學(xué)計(jì)量系數(shù)乘積之和。再次注意，反應(yīng)物為負(fù)值反應(yīng)物為負(fù)值。Bv任一溫度下)298,()298(KBHvKHmfBmr),()(TBHvTHmfBmr由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓2由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓

10、計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓許多有機(jī)化合物無法由單質(zhì)簡單生成，那么他們的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓無法由實(shí)驗(yàn)測定，而對于大多數(shù)有機(jī)化合物均能燃燒，于是定義了它們的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓。 （p68）物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓：在溫度T的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由1mol 相態(tài)的物質(zhì)B與氧氣進(jìn)行完全燃燒反應(yīng)生成規(guī)定的燃燒產(chǎn)物，該反應(yīng)的焓變稱為物質(zhì)B在溫度T的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓，記作為 1),(molkJTBHmc)298,(KBHmc例298K各物質(zhì)處于標(biāo)態(tài)完全燃燒)()(2)(2)(2224gCOlOHgOgCHmrH1431.89

11、0)298,(molkJKgCHHmc關(guān)于物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓要注意以下幾點(diǎn)關(guān)于物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓要注意以下幾點(diǎn)：),(TBHmc1)各物質(zhì)處于標(biāo)態(tài)，物質(zhì)各物質(zhì)處于標(biāo)態(tài)，物質(zhì)B的燃燒反應(yīng)的燃燒反應(yīng)2)所謂所謂“完全燃燒完全燃燒”即各元素變成規(guī)定的燃燒產(chǎn)物即各元素變成規(guī)定的燃燒產(chǎn)物規(guī)定有機(jī)物中元素)(2gCOC )(2lOHH )(2gNN )(2gSOS 3)完全燃燒產(chǎn)物的完全燃燒產(chǎn)物的0),(TBHmc即上述右邊幾種物質(zhì)的燃燒熱均為。一般有機(jī)物298K的燃燒熱均可從手冊中查到附錄十二 P3184)H2(g)與與C(石墨石墨)的燃燒焓亦為的燃燒焓亦為H2O（l）與）與CO2（g）的生成焓）的

12、生成焓)()(21)(222lOHgOgH)298,()298,(22KgOHHKgHHmfmc)()(22gCOOC石墨)298,()298,(KgCOHKgHmfmc石墨根據(jù)物質(zhì)生成焓與燃燒焓之定義完全可得到上述等價(jià)關(guān)系式2由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓由物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓下去自學(xué)示意圖（P82）及推導(dǎo)過程，利用狀態(tài)函數(shù)法同樣我們會得到如下計(jì)算式：),()(TBHvTHmcBmr在一定溫度下有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓等于同樣溫度下反應(yīng)前后各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓與其化學(xué)計(jì)量系數(shù)乘積之和的負(fù)值。298K則有)298,()298(KBHvKHm

13、cBmr2021年12月2日星期四12時(shí)16分0秒118.167)298(molkJKHomr例例1 1計(jì)算化學(xué)反應(yīng))()(2)(32lOHCHgHgCO?)298(KHmr解：)298,()298(KBHvKHmfBmr)298,(2)298,()298,(23KgHHKgCOHKlOHCHHmfmfmf查表計(jì)算118.167)298(molkJKHomr)298,()298(KBHvKHmcBmr)298,(2)298,()298,(23KgHHKgCOHKlOHCHHmcmcmc查表計(jì)算)()(2)(32lOHCHgHgCO)()(2)(32lOHCHgHgCO的例例2 2 1257.3

14、93)298,(molkJKgCOHmf1283.285)298,(molkJKlOHHmf有兩種解法：解：熱化學(xué)題時(shí)，一定要寫出相關(guān)的化學(xué)方程式熱化學(xué)題時(shí)，一定要寫出相關(guān)的化學(xué)方程式方法乙醇的生成反應(yīng)為)()(21)(3)(25222lOHHCgOgHC石墨該反應(yīng)的反應(yīng)焓即為乙醇的生成焓有)298()298,(52KHKlOHHCHmrmf已知25時(shí)乙醇(C2H5OH,l)的 ，求乙醇在25 時(shí)的 并已知1528 .1366),(molkJlOHHCHomc),(52lOHHCHmf)298,(KBHvHmcBmr)298()298,(52KHKlOHHCHmrmf298),(21)298,

15、(3)298,(2)298,(2252KgOHKgHHKsHKlOHHCHomcomcomcomc石墨171.277molkJ)298,(3)298,(3)298,(2)298,()298,(2225252KgOHKlOHHKgCOHKlOHHCHKlOHHCHomfomfmfmcomf)(3)(2)(3)(22252lOHgCOgOlOHHC)298()298,(52KHKlOHHCHmrmc方法乙醇的燃燒反應(yīng)為該反應(yīng)的反應(yīng)焓即為乙醇的燃燒焓)298,(3)298,()298,(3)298,(2)298,(2522252KgOHKlOHHCHKlOHHKgCOHKlOHHCHomfomfom

16、fmfmc15271.277)298,(molkJKlOHHCHomf0)298,()298(KBHvKHmfBmr)298,(3)298,(3)298,(2)298,()298,(2225252KgOHKlOHHKgCOHKlOHHCHKlOHHCHomfomfmfmcomf)298,(3)298,()298,(3)298,(2)298,(2522252KgOHKlOHHCHKlOHHKgCOHKlOHHCHomfomfomfmfmc3 化學(xué)反應(yīng) 的 間接計(jì)算方法 )(THmr)(THmr)(THmr由相關(guān)反應(yīng)的 間接計(jì)算某反應(yīng)2),(THmrC(s)+ 1/2O2(g)例:已知反應(yīng)(1)

17、C(s)+O2(g) CO2(g)1),(THmr (2) CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)求 (3)CO(g)3),(THmr=？解:畫出過程示意圖:T PC(s)+O2(g)1),(THmrCO2(g)CO(g)+ 1/2O2(g)2),(THmr3),(THmr顯然,根據(jù)狀態(tài)函數(shù)法有:1),(THmr=3),(THmr+2),(THmr3),(THmr=1),(THmr-2),(THmr遇到這一類問題,是否要畫出各反應(yīng)相互關(guān)聯(lián)的過程示意圖呢？不必,按化學(xué)方程式處理即可。為什么呢？我們將方程式（1）-方程式（2）即得方程式（3）化學(xué)方程式的數(shù)學(xué)關(guān)系，便是反應(yīng)焓的數(shù)學(xué)關(guān)系例:已知反應(yīng)

18、(1) C(s)+O2(g) CO2(g)21求=？解：(1)-(2)=(3) (2) CO(g)+211/2O2(g)CO2(g)2),(THmr C(s)+ 1/2O2(g)CO(g)3),(THmr3),(THmr=1),(THmr-2),(THmr有(3)1),(THmr21例 已知反應(yīng)（1）FeO（S）+H2(g)Fe（s）+H2O（g）1,mrH2,mrH （2）2H2O（g）2H2（g）+ O2 (g） （3）FeO（S） Fe（s） + O2 g）3,mrH=？計(jì)算 解：1/2如果反應(yīng)體系中有固、液態(tài)物質(zhì)，則由于固、液態(tài)物質(zhì)如果反應(yīng)體系中有固、液態(tài)物質(zhì)，則由于固、液態(tài)物質(zhì)在反應(yīng)

19、前后產(chǎn)生的體積變化很小，所以在在反應(yīng)前后產(chǎn)生的體積變化很小，所以在(V2V1)中可以只考中可以只考慮反應(yīng)前后氣體物質(zhì)體積的變化。慮反應(yīng)前后氣體物質(zhì)體積的變化。RTgnRTgnVpVpQQggmVmp)()(1122,反產(chǎn)RTnnQQmVmp),反產(chǎn)（RTgnQQmVmp)(,反應(yīng)前后氣體物質(zhì)量之差0TU0)(TVU0TU若產(chǎn)物是理氣恒溫過程若產(chǎn)物是理氣恒溫過程若產(chǎn)品是凝聚態(tài)物質(zhì)，恒溫過程若產(chǎn)品是凝聚態(tài)物質(zhì)，恒溫過程)(12,VVpVpQQmVmpVpUQQmTmVmp,熱力學(xué)中關(guān)于物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定：熱力學(xué)中關(guān)于物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的規(guī)定： （p64）首先熱力學(xué)中規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)壓力kPap100氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：溫度T，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純理想氣體狀態(tài)固、液體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：溫度T，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的純液體、純固體狀態(tài)顯然，物質(zhì)在每個(gè)溫度下均有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。溶液中各組分的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：（在第四章討論）關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓講幾點(diǎn)：關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓講幾點(diǎn)： 化學(xué)反應(yīng)在溫度下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為),()(TBHvTHmBmr 為任一物質(zhì)在溫度T、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓，那么根據(jù)上面標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓的定義