化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系和能量關(guān)系課件

化學(xué)研究的幾個(gè)主要問(wèn)題研究的物質(zhì)或混合物是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?若有反應(yīng)發(fā)生，質(zhì)量和能量變化如何?由原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率是多少?反應(yīng)的速度大小?化學(xué)研究的幾個(gè)主要問(wèn)題研究的物質(zhì)或混合物是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?1

第二章

化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量和能量關(guān)系化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中伴隨有兩種變化

質(zhì)量能量-----重點(diǎn)第二章

化學(xué)反應(yīng)21、理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體:無(wú)體積，分子間無(wú)相互吸引力的氣體。

*低壓、高溫條件下的實(shí)際氣體性質(zhì)接近理想氣體—分子間距離大（分子體積可忽略，分子間相互作用可忽略）。1、理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體:3理想氣體狀態(tài)方程實(shí)驗(yàn)測(cè)知1mol氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.414×10-3m3,則

理想氣體狀態(tài)方程4101.325×103Pa×22.414×10-3m31mol×273.15K=R=pV/nT=8.3144Pa·m3·mol-1·K-1=8.3144J·mol-1·K-1101.325×103Pa×22.414×10-3m31m5理想氣體狀態(tài)方程式

PV=nRT

*R值的選取與P，V的單位有關(guān)

理想氣體狀態(tài)方程式6R與P、V單位的關(guān)系P的單位V的單位R的單位Pam38.314m3

?Pa?mol-1?K-1

kPaL8.314L?kPa?mol-1?K-1

R=

8.314J?mol-1?K-11atm=101.3kN/m2;1N/m2=1Pa

1atm=101.3kPam3

?Pa=L?kPa=m3

?

1N/m2=1N?m=1JR與P、V單位的關(guān)系P的單位V的單位72、混合氣體的分壓定律

P總=p1+p2+p3+...+pi=∑pi

*pi指混合氣體中每一種氣體單獨(dú)占有整個(gè)混合氣體的容積所呈現(xiàn)的壓力。*混合氣體-每一種氣體所占有的容積相同，溫度相等。2、混合氣體的分壓定律8He(T,V,PHe)Ne(T,V,PNe)He+Ne(T,V,P)P=PHe+PNeHeNeHe+NeP=PHe+PNe9推導(dǎo)∵PiVi=niRTi

∴

P1V1+P2V2+P3V3+…PiVi=n1RT1+n2RT2+n3RT3+...+niRTi因是混合氣體，∴V1=V2=V3=…=Vi=VT1=T2=T3=...=Ti=T∴(P1+P2+P3+…Pi）V=（n1+n2++...+ni）RT

n總=n1+n2+n3+...+ni所以P總=P1+P2+P3+…Pi推導(dǎo)∵PiVi=niRTi10等式成立的條件氣體間無(wú)化學(xué)反應(yīng)理想氣體

容積相同，溫度相等或混合氣體等式成立的條件氣體間無(wú)化學(xué)反應(yīng)11化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系

化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度(自學(xué))化學(xué)計(jì)量數(shù)(υ)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系121.化學(xué)計(jì)量數(shù)(υ)反應(yīng)式:cC+dD=yY+zZ0=-cC-dD+yY+zZ令υc=-c,υD=-d,υY=y,υZ=z0=∑υBB1.化學(xué)計(jì)量數(shù)(υ)反應(yīng)式:cC+dD=y132.反應(yīng)進(jìn)度(ξ)·反應(yīng)進(jìn)度：=(n2-n1)/υB2.反應(yīng)進(jìn)度(ξ)·反應(yīng)進(jìn)度：=(n2-n1)/υB142.反應(yīng)進(jìn)度(ξ)化學(xué)計(jì)量方程:0=∑υBBdξ=υB-1dnBnB:B的物質(zhì)的量υB:B的化學(xué)計(jì)量數(shù)2.反應(yīng)進(jìn)度(ξ)化學(xué)計(jì)量方程:0=15dξ=υB-1dnBdnB=υBdξnB(ξ)-nB(ξ0)=υB(ξ-ξ0)△nB=υBξdξ=υB-1dnB16舉例N2+3H2=2NH3(△nB=υBξ)△n(N2)/mol△n(H2)/mol△n(NH3)/molξ/mol0000-1/2-3/21?

-1-321-2-642舉例N2+3H217

?N2+3/2H2=NH3ξ=1(△nB=υBξ)△n(N2)/mol△n(H2)/mol△n(NH3)/mol

-1/2-3/21

?N2+3/2H18結(jié)論對(duì)同一化學(xué)反應(yīng)方程式,反應(yīng)進(jìn)度(ξ)的值與選用反應(yīng)式中哪種物質(zhì)的量的變化計(jì)算無(wú)關(guān).相同反應(yīng)進(jìn)度時(shí)對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的量的變化與反應(yīng)式的寫(xiě)法有關(guān).結(jié)論19化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系1.體系與環(huán)境(開(kāi)放)敞開(kāi)體系：體系與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換封閉體系：體系與環(huán)境沒(méi)有物質(zhì)交換只有能量交換

孤立體系：體系與環(huán)境既無(wú)物質(zhì)交換又無(wú)能量交換化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系1.體系與環(huán)境202.狀態(tài)和過(guò)程狀態(tài)

當(dāng)系統(tǒng)處于一定的溫度、壓力、體積、物質(zhì)的量、某一物態(tài)等。2.狀態(tài)和過(guò)程狀態(tài)21過(guò)程等溫過(guò)程—從始態(tài)到終態(tài)的溫度相同等壓過(guò)程—從始態(tài)到終態(tài)的壓力相同等容過(guò)程—從始態(tài)到終態(tài)的體積相同過(guò)程22自發(fā)過(guò)程---自然而然發(fā)生的過(guò)程，不需外力。非自發(fā)過(guò)程---不會(huì)自然發(fā)生，需借助外力。自發(fā)過(guò)程---自然而然發(fā)生的過(guò)程，不需外力。233.狀態(tài)函數(shù)由物質(zhì)系統(tǒng)的狀態(tài)決定的物理量。體系的狀態(tài)是體系性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。3.狀態(tài)函數(shù)24狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)體系的性質(zhì)只決定于所處的狀態(tài)，與過(guò)去的歷史無(wú)關(guān)。其變化只決定于體系的始態(tài)和終態(tài)，與變化的途徑無(wú)關(guān)。狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)254.能量的幾種形式熱力學(xué)能（內(nèi)能）U：是系統(tǒng)（體系）內(nèi)各種形式的能量的總和。狀態(tài)函數(shù)△U=U終態(tài)–U始態(tài)4.能量的幾種形式26能量的幾種形式熱量Q：由于溫度不同而在環(huán)境和體系之間傳遞的能量。

系統(tǒng)吸熱Q>0;系統(tǒng)放熱Q<0狀態(tài)函數(shù)?能量的幾種形式熱量Q：27例H2（g）+?O2（g）=H2O（l）等溫（298K）等壓（Po=100Kpa）:Q=-240.580kJ·mol-1等溫（298K）等容:Q=-241.818kJ·mol-1

與過(guò)程有關(guān)-熱量為非狀態(tài)函數(shù)例H2（g）+?O2（g）=H2O（l）28能量的幾種形式功W：除熱的形式外的其他各種被傳遞的能量。系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功（體系失功）:W<0環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功（體系得功）:W>0

狀態(tài)函數(shù)?能量的幾種形式功W：除熱的形式外的其他各種被傳遞29熱力學(xué)能(內(nèi)能):U①系統(tǒng)吸熱不做功Q=△U②環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功，沒(méi)有熱量交換,內(nèi)能增加△U=W③系統(tǒng)吸熱且環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能的變化

△U=Q+W熱力學(xué)能(內(nèi)能):U①系統(tǒng)吸熱不做功Q30熱力學(xué)第一定律

（能量守恒定律）自然界一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一種物體傳遞給另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和傳遞中能量的總數(shù)量不變。

ΔU體系=Q+W熱力學(xué)第一定律

（能量守恒定律）31

封閉體系：ΔU體系=Q+W體系吸收熱量，Q>0；體系放出熱量，Q<0環(huán)境對(duì)體系做功，W>0；體系對(duì)環(huán)境做功，W<0

封閉體系：ΔU體系=Q+W32

反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變反應(yīng)熱Q（反應(yīng)焓變）:化學(xué)反應(yīng)時(shí)體系不做非體積功，當(dāng)反應(yīng)終態(tài)的溫度恢復(fù)到始態(tài)的溫度時(shí)體系所吸收或放出的熱量，稱(chēng)為該反應(yīng)的反應(yīng)熱。*通常,反應(yīng)熱的數(shù)值為發(fā)生1摩爾反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)熱。反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變反應(yīng)熱Q（反應(yīng)焓變）:33如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)Qp=-571.66kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)Qp=-285.83kJ·mol-1如：34恒壓反應(yīng)熱Qp

等壓過(guò)程，只做體積功。

敞口反應(yīng)（無(wú)氣體）恒壓反應(yīng)熱Qp35推導(dǎo)

ΔU體系=Qp+W又W=-pΔv所以，ΔU體系=Qp-pΔv即，U2-U1=Qp-p（V2-V1）Qp=U2-U1+p（V2-V1）=U2+p2V2-（p1V1+

U1）設(shè)：U+pV=H(焓)

Qp=

H2-H1=

ΔH(焓變)推導(dǎo)ΔU體系=Qp+W36說(shuō)明Qp=

ΔHH=U+pV焓(H)狀態(tài)函數(shù)

Q（非狀態(tài)函數(shù)）；ΔH（狀態(tài)函數(shù)）*反應(yīng)過(guò)程的焓變?cè)跀?shù)值上與等壓反應(yīng)熱相等。

說(shuō)明Qp=ΔHH=U+pV37反應(yīng)熱的測(cè)定反應(yīng)熱的測(cè)定382.熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式rHm=-241.82kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)

298.15K100kPa如122.熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式rHm=39

注意：

注明反應(yīng)的溫度、壓力等。注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。同一反應(yīng),反應(yīng)式系數(shù)不同,rHm不同

。

2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

H＝Qp=-571.66kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)H＝

Qp=-285.83kJ·mol-1

注意：注明反應(yīng)的溫度、壓力等。40正、逆反應(yīng)的Qp的絕對(duì)值相同,符號(hào)相反。HgO(s)→Hg(l)+O2(g)rHm

=90.83kJ·mol-112Hg(l)+O2(g)→HgO(s)rHm

=-90.83kJ·mol-112正、逆反應(yīng)的Qp的絕對(duì)值相同,符號(hào)相反。HgO(s)→H41赫斯(蓋斯)定律一個(gè)化學(xué)反應(yīng)如果分幾步完成，則總反應(yīng)的反應(yīng)熱等于各步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和。

Q總=Q1+Q2+·······赫斯(蓋斯)定律42C(s)+O2(g)rHmCO(g)+O2(g)12H1H2CO2(g)rHm=H1+H2C(s)+O2(g)rHmCO(g)+O243結(jié)論反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無(wú)關(guān)。條件：只適宜等容或等壓且一步或多步的條件是相同的情況。ΔU=Qv,ΔH=Qp結(jié)論44蓋斯定律的重要性可以通過(guò)計(jì)算得到用實(shí)驗(yàn)難以獲得的熱效應(yīng)反應(yīng)慢副反應(yīng)多反應(yīng)熱小蓋斯定律的重要性可以通過(guò)計(jì)算得到用實(shí)驗(yàn)難以獲得的熱效應(yīng)451-3-3應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變

標(biāo)準(zhǔn)(狀)態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)準(zhǔn)壓力(p=100kPa)下純氣體液體固體標(biāo)準(zhǔn)壓力(p=100kPa)下純液體、純固體、溶液中的溶質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)壓力(p)下質(zhì)量摩爾濃度為1mol·kg-1(近似為1mol·L-1)12/11/20221-3-3應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)46標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓（熱）ΔfHm0在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，由最穩(wěn)定單質(zhì)生成一摩爾該物質(zhì)時(shí)的等壓熱效應(yīng)。定義：最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱都等于零。H+(aq)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱等于零。*ΔfHm0相對(duì)值。標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓（熱）ΔfHm0在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，由最穩(wěn)定單質(zhì)生成一47ΔfHm0(CO2)

C(s)+O2(g)=CO2(g)ΔfHm0(C,石墨)

=0,ΔfHm0(O2,g)

=0ΔrHm0

=ΔfHm0(CO2,g)–{ΔfHm0(C,S)

+

ΔfHm0(O2,g)

}=ΔfHm0(CO2,g)

ΔfHm0(CO2)48標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變?chǔ)Hm0的計(jì)算cC+dD=yY+zZ

ΔrHm0=[y

ΔfHm0（Y）+

zΔfHm0（Z）]-

[cΔfHm0（C）+

dΔfHm0（D）]=∑νiΔfHm0（生成物）+∑νiΔfHm0（反應(yīng)物）

=∑νiΔfHm0

標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變?chǔ)Hm0的計(jì)算c49

計(jì)算時(shí),注意系數(shù)和正負(fù)號(hào)計(jì)算恒壓反應(yīng):4NH3(g)+5O2(g)

→4NO(g)+6H2O(g)的rHm例1解：4NH3(g)+5O2→4NO+6H2O(g)fHm/kJ·mol-1-46.11

090.25-241.82rHm=[4fHm(NO,g)+6fHm(H2O,g)]-[4fHm(NH3,g)+5fHm(O2,g)]={[4(90.25)+6(-241.82)]-[4(-46.11)]}kJ·mol-1=-905.48kJ·mol-112/11/2022計(jì)算時(shí),注意系數(shù)和正負(fù)號(hào)計(jì)算50注意事項(xiàng)公式中所涉及的各種反應(yīng)物質(zhì)，需考慮其凝聚狀態(tài)。ΔrHm0的數(shù)值大小與反應(yīng)式的寫(xiě)法有關(guān)。當(dāng)溫度不是298.15K時(shí)，可近似用ΔfHm0。計(jì)量系數(shù)無(wú)量綱，可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù)。注意事項(xiàng)公式中所涉及的各種反應(yīng)物質(zhì)，需考慮其凝聚狀態(tài)。51

2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)ΔrHm0={2ΔfHm0(CO,g)+ΔfHm0(O2,g)

}-2ΔfHm0((CO2,g)=2x-110.5+0-2x-393.5=283kJmol-1例22CO2(g)=2CO(g)+O2(52基本要求初步了解狀態(tài)函數(shù)、熱、功、內(nèi)能、焓，及焓變的概念。熟悉熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，掌握蓋斯定律的應(yīng)用。會(huì)用標(biāo)準(zhǔn)生成焓（ΔfHm0

）計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)。基本要求初步了解狀態(tài)函數(shù)、熱、功、內(nèi)能、焓，及焓變的概念。53化學(xué)研究的幾個(gè)主要問(wèn)題研究的物質(zhì)或混合物是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?若有反應(yīng)發(fā)生，質(zhì)量和能量變化如何?由原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率是多少?反應(yīng)的速度大小?化學(xué)研究的幾個(gè)主要問(wèn)題研究的物質(zhì)或混合物是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?54

第二章

化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量和能量關(guān)系化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中伴隨有兩種變化

質(zhì)量能量-----重點(diǎn)第二章

化學(xué)反應(yīng)551、理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體:無(wú)體積，分子間無(wú)相互吸引力的氣體。

*低壓、高溫條件下的實(shí)際氣體性質(zhì)接近理想氣體—分子間距離大（分子體積可忽略，分子間相互作用可忽略）。1、理想氣體狀態(tài)方程式理想氣體:56理想氣體狀態(tài)方程實(shí)驗(yàn)測(cè)知1mol氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為22.414×10-3m3,則

理想氣體狀態(tài)方程57101.325×103Pa×22.414×10-3m31mol×273.15K=R=pV/nT=8.3144Pa·m3·mol-1·K-1=8.3144J·mol-1·K-1101.325×103Pa×22.414×10-3m31m58理想氣體狀態(tài)方程式

PV=nRT

*R值的選取與P，V的單位有關(guān)

理想氣體狀態(tài)方程式59R與P、V單位的關(guān)系P的單位V的單位R的單位Pam38.314m3

?Pa?mol-1?K-1

kPaL8.314L?kPa?mol-1?K-1

R=

8.314J?mol-1?K-11atm=101.3kN/m2;1N/m2=1Pa

1atm=101.3kPam3

?Pa=L?kPa=m3

?

1N/m2=1N?m=1JR與P、V單位的關(guān)系P的單位V的單位602、混合氣體的分壓定律

P總=p1+p2+p3+...+pi=∑pi

*pi指混合氣體中每一種氣體單獨(dú)占有整個(gè)混合氣體的容積所呈現(xiàn)的壓力。*混合氣體-每一種氣體所占有的容積相同，溫度相等。2、混合氣體的分壓定律61He(T,V,PHe)Ne(T,V,PNe)He+Ne(T,V,P)P=PHe+PNeHeNeHe+NeP=PHe+PNe62推導(dǎo)∵PiVi=niRTi

∴

P1V1+P2V2+P3V3+…PiVi=n1RT1+n2RT2+n3RT3+...+niRTi因是混合氣體，∴V1=V2=V3=…=Vi=VT1=T2=T3=...=Ti=T∴(P1+P2+P3+…Pi）V=（n1+n2++...+ni）RT

n總=n1+n2+n3+...+ni所以P總=P1+P2+P3+…Pi推導(dǎo)∵PiVi=niRTi63等式成立的條件氣體間無(wú)化學(xué)反應(yīng)理想氣體

容積相同，溫度相等或混合氣體等式成立的條件氣體間無(wú)化學(xué)反應(yīng)64化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系

化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度(自學(xué))化學(xué)計(jì)量數(shù)(υ)化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系651.化學(xué)計(jì)量數(shù)(υ)反應(yīng)式:cC+dD=yY+zZ0=-cC-dD+yY+zZ令υc=-c,υD=-d,υY=y,υZ=z0=∑υBB1.化學(xué)計(jì)量數(shù)(υ)反應(yīng)式:cC+dD=y662.反應(yīng)進(jìn)度(ξ)·反應(yīng)進(jìn)度：=(n2-n1)/υB2.反應(yīng)進(jìn)度(ξ)·反應(yīng)進(jìn)度：=(n2-n1)/υB672.反應(yīng)進(jìn)度(ξ)化學(xué)計(jì)量方程:0=∑υBBdξ=υB-1dnBnB:B的物質(zhì)的量υB:B的化學(xué)計(jì)量數(shù)2.反應(yīng)進(jìn)度(ξ)化學(xué)計(jì)量方程:0=68dξ=υB-1dnBdnB=υBdξnB(ξ)-nB(ξ0)=υB(ξ-ξ0)△nB=υBξdξ=υB-1dnB69舉例N2+3H2=2NH3(△nB=υBξ)△n(N2)/mol△n(H2)/mol△n(NH3)/molξ/mol0000-1/2-3/21?

-1-321-2-642舉例N2+3H270

?N2+3/2H2=NH3ξ=1(△nB=υBξ)△n(N2)/mol△n(H2)/mol△n(NH3)/mol

-1/2-3/21

?N2+3/2H71結(jié)論對(duì)同一化學(xué)反應(yīng)方程式,反應(yīng)進(jìn)度(ξ)的值與選用反應(yīng)式中哪種物質(zhì)的量的變化計(jì)算無(wú)關(guān).相同反應(yīng)進(jìn)度時(shí)對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的量的變化與反應(yīng)式的寫(xiě)法有關(guān).結(jié)論72化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系1.體系與環(huán)境(開(kāi)放)敞開(kāi)體系：體系與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換封閉體系：體系與環(huán)境沒(méi)有物質(zhì)交換只有能量交換

孤立體系：體系與環(huán)境既無(wú)物質(zhì)交換又無(wú)能量交換化學(xué)反應(yīng)中的能量關(guān)系1.體系與環(huán)境732.狀態(tài)和過(guò)程狀態(tài)

當(dāng)系統(tǒng)處于一定的溫度、壓力、體積、物質(zhì)的量、某一物態(tài)等。2.狀態(tài)和過(guò)程狀態(tài)74過(guò)程等溫過(guò)程—從始態(tài)到終態(tài)的溫度相同等壓過(guò)程—從始態(tài)到終態(tài)的壓力相同等容過(guò)程—從始態(tài)到終態(tài)的體積相同過(guò)程75自發(fā)過(guò)程---自然而然發(fā)生的過(guò)程，不需外力。非自發(fā)過(guò)程---不會(huì)自然發(fā)生，需借助外力。自發(fā)過(guò)程---自然而然發(fā)生的過(guò)程，不需外力。763.狀態(tài)函數(shù)由物質(zhì)系統(tǒng)的狀態(tài)決定的物理量。體系的狀態(tài)是體系性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。3.狀態(tài)函數(shù)77狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)體系的性質(zhì)只決定于所處的狀態(tài)，與過(guò)去的歷史無(wú)關(guān)。其變化只決定于體系的始態(tài)和終態(tài)，與變化的途徑無(wú)關(guān)。狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)784.能量的幾種形式熱力學(xué)能（內(nèi)能）U：是系統(tǒng)（體系）內(nèi)各種形式的能量的總和。狀態(tài)函數(shù)△U=U終態(tài)–U始態(tài)4.能量的幾種形式79能量的幾種形式熱量Q：由于溫度不同而在環(huán)境和體系之間傳遞的能量。

系統(tǒng)吸熱Q>0;系統(tǒng)放熱Q<0狀態(tài)函數(shù)?能量的幾種形式熱量Q：80例H2（g）+?O2（g）=H2O（l）等溫（298K）等壓（Po=100Kpa）:Q=-240.580kJ·mol-1等溫（298K）等容:Q=-241.818kJ·mol-1

與過(guò)程有關(guān)-熱量為非狀態(tài)函數(shù)例H2（g）+?O2（g）=H2O（l）81能量的幾種形式功W：除熱的形式外的其他各種被傳遞的能量。系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功（體系失功）:W<0環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功（體系得功）:W>0

狀態(tài)函數(shù)?能量的幾種形式功W：除熱的形式外的其他各種被傳遞82熱力學(xué)能(內(nèi)能):U①系統(tǒng)吸熱不做功Q=△U②環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功，沒(méi)有熱量交換,內(nèi)能增加△U=W③系統(tǒng)吸熱且環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功，系統(tǒng)內(nèi)能的變化

△U=Q+W熱力學(xué)能(內(nèi)能):U①系統(tǒng)吸熱不做功Q83熱力學(xué)第一定律

（能量守恒定律）自然界一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，從一種物體傳遞給另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和傳遞中能量的總數(shù)量不變。

ΔU體系=Q+W熱力學(xué)第一定律

（能量守恒定律）84

封閉體系：ΔU體系=Q+W體系吸收熱量，Q>0；體系放出熱量，Q<0環(huán)境對(duì)體系做功，W>0；體系對(duì)環(huán)境做功，W<0

封閉體系：ΔU體系=Q+W85

反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變反應(yīng)熱Q（反應(yīng)焓變）:化學(xué)反應(yīng)時(shí)體系不做非體積功，當(dāng)反應(yīng)終態(tài)的溫度恢復(fù)到始態(tài)的溫度時(shí)體系所吸收或放出的熱量，稱(chēng)為該反應(yīng)的反應(yīng)熱。*通常,反應(yīng)熱的數(shù)值為發(fā)生1摩爾反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)熱。反應(yīng)熱和反應(yīng)焓變反應(yīng)熱Q（反應(yīng)焓變）:86如：2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)Qp=-571.66kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)Qp=-285.83kJ·mol-1如：87恒壓反應(yīng)熱Qp

等壓過(guò)程，只做體積功。

敞口反應(yīng)（無(wú)氣體）恒壓反應(yīng)熱Qp88推導(dǎo)

ΔU體系=Qp+W又W=-pΔv所以，ΔU體系=Qp-pΔv即，U2-U1=Qp-p（V2-V1）Qp=U2-U1+p（V2-V1）=U2+p2V2-（p1V1+

U1）設(shè)：U+pV=H(焓)

Qp=

H2-H1=

ΔH(焓變)推導(dǎo)ΔU體系=Qp+W89說(shuō)明Qp=

ΔHH=U+pV焓(H)狀態(tài)函數(shù)

Q（非狀態(tài)函數(shù)）；ΔH（狀態(tài)函數(shù)）*反應(yīng)過(guò)程的焓變?cè)跀?shù)值上與等壓反應(yīng)熱相等。

說(shuō)明Qp=ΔHH=U+pV90反應(yīng)熱的測(cè)定反應(yīng)熱的測(cè)定912.熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式rHm=-241.82kJ·mol-1H2(g)+O2(g)H2O(g)

298.15K100kPa如122.熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式rHm=92

注意：

注明反應(yīng)的溫度、壓力等。注明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。同一反應(yīng),反應(yīng)式系數(shù)不同,rHm不同

。

2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)

H＝Qp=-571.66kJ·mol-1

H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)H＝

Qp=-285.83kJ·mol-1

注意：注明反應(yīng)的溫度、壓力等。93正、逆反應(yīng)的Qp的絕對(duì)值相同,符號(hào)相反。HgO(s)→Hg(l)+O2(g)rHm

=90.83kJ·mol-112Hg(l)+O2(g)→HgO(s)rHm

=-90.83kJ·mol-112正、逆反應(yīng)的Qp的絕對(duì)值相同,符號(hào)相反。HgO(s)→H94赫斯(蓋斯)定律一個(gè)化學(xué)反應(yīng)如果分幾步完成，則總反應(yīng)的反應(yīng)熱等于各步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和。

Q總=Q1+Q2+·······赫斯(蓋斯)定律95C(s)+O2(g)rHmCO(g)+O2(g)12H1H2CO2(g)rHm=H1+H2C(s)+O2(g)rHmCO(g)+O296結(jié)論反應(yīng)的熱效應(yīng)只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無(wú)關(guān)。條件：只適宜等容或等壓且一步或多步的條件是相同的情況。ΔU=Qv,ΔH=Qp結(jié)論97蓋斯定律的重要性可以通過(guò)計(jì)算得到用實(shí)驗(yàn)難以獲得的熱效應(yīng)反應(yīng)慢副反應(yīng)多反應(yīng)熱小蓋斯定律的重要性可以通過(guò)計(jì)算得到用實(shí)驗(yàn)難以獲得的熱效應(yīng)981-3-3應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變

應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變

標(biāo)準(zhǔn)(狀)態(tài)物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)氣體標(biāo)準(zhǔn)壓力(p=100kPa)下純氣體液體固體標(biāo)準(zhǔn)壓力(p=100kPa)下純液體、純固體、溶液中的溶質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)壓力(p)下質(zhì)量摩爾濃度為1mol·kg-1(近似為