《基礎(chǔ)化學(xué)》課件-3.熱力學(xué)

第三章

3.1.1熱力學(xué)概念化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)熱力學(xué)引言問(wèn)題一：能否通過(guò)分解海水制備氫氣，滿足對(duì)能源的需求呢？引言問(wèn)題二：石墨可以轉(zhuǎn)化為的金剛石，但不能在室溫下自發(fā)進(jìn)行。熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)研究熱、功和其他形式能量之間的相互轉(zhuǎn)換及規(guī)律的一門學(xué)科。電能核能化學(xué)能煤風(fēng)能太陽(yáng)能化學(xué)熱力學(xué)用熱力學(xué)理論和方法，研究化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量變化規(guī)律，就形成了化學(xué)熱力學(xué)?；瘜W(xué)熱力學(xué)的研究對(duì)象有哪些？化學(xué)熱力學(xué)研究?jī)?nèi)容化學(xué)熱力學(xué)反應(yīng)的可能性反應(yīng)的方向反應(yīng)的限度1.反應(yīng)的可能性2.反應(yīng)的方向3.反應(yīng)的限度4.反應(yīng)的速率化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)研究特點(diǎn)熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)研究熱、功和其他形式能量之間的相互轉(zhuǎn)換及規(guī)律的一門學(xué)科?；瘜W(xué)熱力學(xué)研究特點(diǎn)1.化學(xué)熱力學(xué)研究宏觀性質(zhì)，不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)；2.只考慮變化前后的凈結(jié)果，不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理。3.能判斷變化能否發(fā)生以及進(jìn)行到什么程度，但不考慮變化所需要的時(shí)間。只講可能性，不講現(xiàn)實(shí)性?；瘜W(xué)熱力學(xué)基本概念系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)又稱為體系，科學(xué)研究中先確定研究對(duì)象，把一部分物質(zhì)與周圍物質(zhì)分開(kāi)，這種人為被劃定的研究對(duì)象就稱為系統(tǒng)。與系統(tǒng)密切相關(guān)、有相互作用或影響所能及的部分稱為環(huán)境。環(huán)境環(huán)境surroundings系統(tǒng)System體系與環(huán)境體系的分類（1）敞開(kāi)系統(tǒng)體系的分類系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。敞開(kāi)系統(tǒng)環(huán)境surroundings物質(zhì)交換敞開(kāi)體系openSystem能量交換敞開(kāi)系統(tǒng)環(huán)境surroundings物質(zhì)交換敞開(kāi)體系openSystem能量交換體系的分類系統(tǒng)與環(huán)境之間沒(méi)有物質(zhì)只有能量交換。（2）封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)環(huán)境surroundings無(wú)物質(zhì)交換封閉體系closedSystem能量交換封閉系統(tǒng)環(huán)境surroundings無(wú)物質(zhì)交換封閉體系closedSystem能量交換體系的分類系統(tǒng)與環(huán)境之間既沒(méi)有物質(zhì)交換，也沒(méi)有能量交換的系統(tǒng)。（3）隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)環(huán)境surroundings無(wú)物質(zhì)交換鼓勵(lì)體系isolatedSystem能量交換隔離系統(tǒng)環(huán)境surroundings無(wú)物質(zhì)交換孤立體系isolatedSystem無(wú)能量交換體系的分類絕熱封閉的保溫設(shè)備極快變化隔離系統(tǒng)（3）隔離系統(tǒng)體系的分類將系統(tǒng)和環(huán)境合并在一起視為一個(gè)隔離系統(tǒng)。（3）隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)環(huán)境surroundings無(wú)物質(zhì)交換鼓勵(lì)體系isolatedSystem能量交換狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：由一系列表征系統(tǒng)性質(zhì)的物理量所確定下來(lái)的系統(tǒng)的存在形式稱為系統(tǒng)的狀態(tài)。狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)：若決定系統(tǒng)某種性質(zhì)的物理量?jī)H與系統(tǒng)所處的狀態(tài)有關(guān)，這一物理量稱為狀態(tài)函數(shù)。溫度壓力體積質(zhì)量密度熱力學(xué)能熵狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)系統(tǒng)狀態(tài)一定時(shí)，狀態(tài)函數(shù)就有一定值，而且是唯一值，若系統(tǒng)的一個(gè)狀態(tài)函數(shù)或幾個(gè)狀態(tài)函數(shù)發(fā)生了改變，則系統(tǒng)的狀態(tài)也將發(fā)生變化。狀態(tài)函數(shù)的基本特征狀態(tài)函數(shù)的基本特征狀態(tài)函數(shù)的變化值只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化途徑?jīng)]有關(guān)系。（Ⅰ）加壓（Ⅱ）加壓、升溫減壓、降溫終態(tài)P1=101.3kpaT1=373kV1=2m3始態(tài)P2=202.6kpaT2=373kV2=1m3P3=303.9kpaT2=473kV2=0.845m3系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)過(guò)程，所有狀態(tài)函數(shù)的改變量均為零。狀態(tài)函數(shù)具有全微分性質(zhì)。狀態(tài)函數(shù)的基本特征1.廣延性質(zhì)（容量性質(zhì)）有些狀態(tài)函數(shù)，具有加和性，稱為廣度性質(zhì)。如（V、n、m等）100g100g200g狀態(tài)函數(shù)的基本特征2.強(qiáng)度性質(zhì)有些狀態(tài)函數(shù)表示的系統(tǒng)的性質(zhì)不具有加和性。如（T、c、）。300K300K300K過(guò)程與途徑當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化，從始態(tài)變到終態(tài)，系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程，簡(jiǎn)稱過(guò)程。1.過(guò)程過(guò)程與途徑(1)恒壓過(guò)程——系統(tǒng)的變化過(guò)程中始態(tài)、終態(tài)和外界壓強(qiáng)保持恒定不變。(2)恒溫過(guò)程——將發(fā)生反應(yīng)的系統(tǒng)保持在恒溫狀態(tài)之下的這種過(guò)程叫做恒溫過(guò)程。(3)恒容過(guò)程——系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)保持體積不變。(4)絕熱過(guò)程——變化過(guò)程中系統(tǒng)和環(huán)境之間沒(méi)有熱量傳遞。過(guò)程與途徑系統(tǒng)由始態(tài)到終態(tài)的變化過(guò)程，可以采取多種不同的方式實(shí)現(xiàn)。每一種具體方式稱為一種途徑。2.途徑（Ⅰ）加壓（Ⅱ）加壓、升溫減壓、降溫終態(tài)P1=101.3kpaT1=373kV1=2m3始態(tài)P2=202.6kpaT2=373kV2=1m3P3=303.9kpaT2=473kV2=0.845m3課后實(shí)踐和思考終態(tài)始態(tài)思考：1.狀態(tài)函數(shù)的變化特點(diǎn)2.途徑有哪些？3.1.2熱和功系統(tǒng)和環(huán)境狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)過(guò)程與途徑熱和功熱（heat）：系統(tǒng)與環(huán)境之間因溫差而傳遞的能量，用符號(hào)Q表示。系統(tǒng)吸熱，Q>0系統(tǒng)放熱，Q<0功（work）：系統(tǒng)與環(huán)境之間傳遞的其他形式的能量，用符號(hào)W表示。環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作功，W>0系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作功，W<0熱和功爬樓梯坐電梯＞途徑不同，功和熱不同功和熱與途徑有關(guān)都不是狀態(tài)函數(shù)，不具有全微分性質(zhì)，其微小變化我們用δQ或δW表示

。熱和功若非特殊指明，化學(xué)熱力學(xué)中的功均指體積功。因系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境交換的功。體積功（膨脹功）W=F·?l=-P環(huán)·A·?l=-P環(huán)·?V體積功膨脹前膨脹后P環(huán)汽缸受熱系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功，功為負(fù)值。W=F·?l=-P環(huán)·A·?l=-P環(huán)·?V體積功汽缸受熱系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功，功為負(fù)值。W=F·?l=-P環(huán)·A·?l=-P環(huán)·?V1.等容過(guò)程由于?V=0，故W=0。2.自由膨脹過(guò)程即系統(tǒng)向真空膨脹，P環(huán)=0，W=0。等容過(guò)程不做體積功。在定溫下，一定量理想氣體在活塞筒中克服環(huán)境壓力p環(huán)，經(jīng)不同途徑，體積從V1膨脹到V2時(shí)所做的功。功的大小和過(guò)程有關(guān)功與過(guò)程P3.等外壓膨脹PeV1V2等外壓膨脹陰影面積代表WP1V1P2V2V（P環(huán)保持不變，即P環(huán)=定值）W=-P環(huán)·?V=-P環(huán)·(V2-V1)若為理想氣體，恒溫、恒外壓膨脹：

V2-V1功與過(guò)程4.等壓過(guò)程（P1=P2=P=

P環(huán)

=定值）W=-P環(huán)(V2-V1)=-P(V2-V1)若為理想氣體代入理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRTW=-nR

(T2-T1)5.等溫等壓相變過(guò)程此過(guò)程為液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)或者是固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的相變過(guò)程。W=-P

(Vg-Vl)≈-PVg

=nRT

液氣，固氣相變的體積變化等于終態(tài)時(shí)氣體的體積功與過(guò)程6.等溫可逆過(guò)程δW=-p環(huán)

dV=-

(p-dp)dV≈-pdV

無(wú)限小可逆體積功：每此外壓減小微小值dp，可近似可看作可逆過(guò)程，此時(shí)P環(huán)=P-dp。WR

=-∫pdV

功與過(guò)程6.等溫可逆過(guò)程

若為理想氣體等溫可逆膨脹：

PV1V2可逆膨脹陰影面積代表WP1V1P2V2V功與過(guò)程6.等溫可逆過(guò)程

若為理想氣體等溫可逆膨脹：PV1V2可逆膨脹陰影面積代表WP1V1P2V2V功與過(guò)程不可逆過(guò)程可逆過(guò)程外壓差距越小，膨脹次數(shù)越多，做的功也越多。功與過(guò)程氣體的膨脹過(guò)程壓縮過(guò)程體積功的計(jì)算公式3.2恒容熱、恒壓熱、焓熱力學(xué)第一定律是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律在熱力學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用。?U

=

Q+W熱力學(xué)第一定律在封閉系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)表達(dá)式：?U

=

Q+W熱力學(xué)第一定律在封閉系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)表達(dá)式：Q=

?U

–WQ=

?U

–W熱效應(yīng)表達(dá)式：等容熱（Qv）系統(tǒng)經(jīng)過(guò)等容且非體積功為零的過(guò)程時(shí)，與環(huán)境交換的熱。等壓熱（Qp）系統(tǒng)經(jīng)過(guò)等壓且非體積功為零的過(guò)程時(shí)，與環(huán)境交換的熱。引言QV

=

?U

–W等容過(guò)程體積變化?V=0，則體積功W=0，過(guò)程中沒(méi)有非體積功，即W′=

0，則這個(gè)過(guò)程的總功為零，即W=0。此結(jié)論說(shuō)明：在沒(méi)有非體積功的等容過(guò)程中，系統(tǒng)吸收的熱量全部用于增加熱力學(xué)能；系統(tǒng)所減少的熱力學(xué)能全部以熱的形式傳給環(huán)境。QV

=

?U等容熱W=-P環(huán)(V2

–V1)封閉系統(tǒng)體積功的計(jì)算公式：W′為0時(shí)，總功等于體積功，W=-P環(huán)(V2

-V1)。等壓過(guò)程系統(tǒng)的壓力和環(huán)境壓力相等且恒定不變。=-P(V2

–V1)=P1V1

–P2V2

Qp

=

?U

–W等壓熱封閉系統(tǒng)體積功的計(jì)算公式：等壓過(guò)程系統(tǒng)的壓力和環(huán)境壓力相等且恒定不變。Qp

=

?U

–W=(U2

–U1)+(P2V2–P1V1)

Qp

=

?U

+?(PV

)

Qp

=

(U2

+P2V2)–(U1

+P1V1)

等壓熱焓是狀態(tài)函數(shù)，具有廣度性質(zhì)，單位為J。H=U

+PV

等壓熱的意義：在沒(méi)有體積功的等壓過(guò)程中，系統(tǒng)吸收的熱量，全部用于焓的增加；系統(tǒng)減少的焓，全部以熱的形式傳給環(huán)境。Qp

=

(U2

+P2V2)–(U1

+P1V1)

Qp

=H2

–H1=?H

H2

H1

等壓熱計(jì)算焓變的基本公式：?H=

?U

+?(PV)

等壓過(guò)程：?H=QP

非等壓過(guò)程：?H≠

QP

放熱反應(yīng)：燃燒反應(yīng)，中和反應(yīng)、金屬與酸或水的反應(yīng)，鋁熱反應(yīng)等。吸熱反應(yīng)：分解反應(yīng)、某些氧化還原反應(yīng)堿與銨鹽反應(yīng)等?；瘜W(xué)反應(yīng)熱熱量往往影響甚至決定這些反應(yīng)發(fā)生的可能性、限度和速度。僅有能量交換系統(tǒng)（封閉系統(tǒng)）化學(xué)反應(yīng)熱等壓過(guò)程化學(xué)反應(yīng)不做電功、磁功、機(jī)械功等非體積功，且反應(yīng)時(shí)都是在試管、燒杯等敞口反應(yīng)器皿中進(jìn)行，反應(yīng)的壓力與大氣壓相等。等容過(guò)程部分化學(xué)反應(yīng)沒(méi)有氣體產(chǎn)生，多是溶液反應(yīng)，反應(yīng)前后體積不發(fā)生變化。化學(xué)反應(yīng)熱等容反應(yīng)熱效應(yīng)：QV

=

?rU等壓反應(yīng)熱效應(yīng)：Qp

=

?rH等壓熱效應(yīng)：等容熱效應(yīng)：QV

=

?rU

Qp

=

?rH不可直接測(cè)量可測(cè)測(cè)得QV或Qp

，就能獲得相應(yīng)條件下的?rU

和?rH。

反應(yīng)熱的測(cè)定通過(guò)彈式量熱計(jì)直接測(cè)量。QV的測(cè)定通過(guò)QV的數(shù)值計(jì)算得到。Qp

的測(cè)定反應(yīng)熱的測(cè)定?rH

=

?rU

+?(PV

)

Qp

=QV+?(PV

)

1.沒(méi)有氣體參與的反應(yīng)?V=0，則Qp

≈QV。2.有氣體參與的反應(yīng)PV

=nRT

代入Qp

=QV+?(PV

)

理想氣體Qp

=QV+?nRT反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量之差QV與Qp的關(guān)系CH4

(g

)+2O2(g

)=

CO2(g

)+2H2O(l

)=

1–(1+2)=-2例：甲烷的燃燒反應(yīng)：3.3.1熱化學(xué)反應(yīng)方程式化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)在恒溫且不做體積功的條件下，系統(tǒng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)與環(huán)境交換的熱?；瘜W(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)熱化學(xué)反應(yīng)方程式熱化學(xué)方程式表示化學(xué)反應(yīng)與熱效應(yīng)關(guān)系的化學(xué)方程式。

反應(yīng)(reaction)反應(yīng)進(jìn)度為1mol反應(yīng)溫度反應(yīng)物和生成物都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)焓的變化

熱化學(xué)反應(yīng)方程式

反應(yīng)(reaction)反應(yīng)進(jìn)度為1mol反應(yīng)溫度反應(yīng)物和生成物都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)焓的變化熱化學(xué)反應(yīng)方程式在溫度為T，壓力為100kPa下，處于理想氣體狀態(tài)的純物質(zhì)；

氣體在溫度為T、壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力pΘ時(shí)的固態(tài)或液態(tài)純物質(zhì)；液體或固體在溫度為T、壓力為pΘ時(shí)，活度（可近似看作濃度）為1mol/L。溶液反應(yīng)物和生成物都處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)在溫度為T，壓力為100kPa下，處于理想氣體狀態(tài)的純物質(zhì)；氣體在溫度為T、壓力為標(biāo)準(zhǔn)壓力pΘ時(shí)的固態(tài)或液態(tài)純物質(zhì)；液體或固體在溫度為T、壓力為pΘ時(shí)，活度（可近似看作濃度）為1mol/L。溶液標(biāo)準(zhǔn)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)態(tài)溫度：273.15K壓力：101.325kPa標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)態(tài)溫度：未做具體規(guī)定，常以298.15K作為參考溫度壓力：pΘ(100kPa)溫度：273.15K壓力：101.325kPa標(biāo)準(zhǔn)狀況標(biāo)準(zhǔn)態(tài)溫度：未做具體規(guī)定，常以298.15K作為參考溫度壓力：pΘ(100kPa)書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)要注意以下問(wèn)題一、注明反應(yīng)的溫度和壓力；二、注明反應(yīng)物和產(chǎn)物的狀態(tài)；三、注明不同晶型；正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)要注意以下問(wèn)題一、注明反應(yīng)的溫度和壓力；二、注明反應(yīng)物和產(chǎn)物的狀態(tài)；固態(tài)s液態(tài)l氣態(tài)g水溶液aq

正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)要注意以下問(wèn)題一、注明反應(yīng)的溫度和壓力；二、要注明反應(yīng)物和產(chǎn)物的狀態(tài)；三、注明不同晶型；三、注明不同晶型；如C有石墨、金剛石等晶型，磷有白磷、紅磷和黑磷三種晶型，需在物質(zhì)右側(cè)標(biāo)注。

書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)要注意以下問(wèn)題四、焓變值與一定的反應(yīng)式相對(duì)應(yīng)；熱化學(xué)反應(yīng)方程式一定要配平方程的化學(xué)計(jì)量數(shù)要與摩爾反應(yīng)焓數(shù)值對(duì)應(yīng)正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)要注意以下問(wèn)題五、在相同條件下，正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)的反應(yīng)熱絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g)

2NH3(g)＝N2(g)＋3H2(g)

正確書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)反應(yīng)方程式在25℃、101kPa下，1g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22.68kJ，下列熱化學(xué)方程式正確的是（）A.CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=+725.8kJ·mol－1B.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=－1452kJ·mol－1C.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=－725.8kJ·mol－1D.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=+1452kJ·mol－1A.CH3OH(l)＋3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=+725.8kJ·mol－1B.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=－1452kJ·mol－1C.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=－725.8kJ·mol－1D.2CH3OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=+1452kJ·mol－1在25℃、101kPa下，1g甲醇燃燒生成CO2和液態(tài)水時(shí)放熱22.68kJ，下列熱化學(xué)方程式正確的是（）練習(xí)思考如果一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的很緩慢，直接測(cè)定其反應(yīng)熱存在困難，我們?nèi)绾螘?shū)寫(xiě)其熱化學(xué)反應(yīng)方程式呢？蓋斯定律蓋斯定律一個(gè)化學(xué)反應(yīng)若能分為幾步進(jìn)行，則總反應(yīng)的反應(yīng)熱等于各分步反應(yīng)的反應(yīng)熱的代數(shù)和。蓋斯定律從事多年熱化學(xué)研究和反應(yīng)熱測(cè)定總結(jié)出如在298K，1atm時(shí)，由C(石墨)生成CO2(g)的反應(yīng)可通過(guò)以下兩種途徑來(lái)完成：C(石墨)+O2(g)=CO2(g)C(石墨)+O2(g)CO2(g)

途徑Ⅰ

途徑Ⅱ

三個(gè)反應(yīng)的關(guān)系：①=②+③

三個(gè)反應(yīng)熱的關(guān)系：

蓋斯定律

根據(jù)蓋斯定律得：

解得：放熱反應(yīng)蓋斯定律應(yīng)用可借助于某些已知其反應(yīng)熱的輔助反應(yīng)，把反應(yīng)設(shè)計(jì)成分步進(jìn)行；可以對(duì)熱化學(xué)方程式如同對(duì)普通代數(shù)方程式一樣進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算；利用易于測(cè)定的反應(yīng)熱來(lái)計(jì)算難于測(cè)定或反應(yīng)速率太慢的某些反應(yīng)的反應(yīng)熱。蓋斯定律的使用條件反應(yīng)在等容或等壓、只做體積功，即非體積功為零下進(jìn)行。QV

=

?U，Qp

=

?H

蓋斯定律實(shí)質(zhì)上是熱力學(xué)理論在化學(xué)反應(yīng)中的具體應(yīng)用的必然結(jié)果。蓋斯定律1.能源問(wèn)題是人類社會(huì)面臨的重大課題，H2、CO、CH3OH都是重要的能源物質(zhì)，它們的燃燒熱依次為-285.8kJ·mol－1、-282.5kJ·mol－1、-726.7kJ·mol－1。已知CO和H2在一定條件下可以合成甲醇CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)。則CO與H2反應(yīng)合成甲醇的熱化學(xué)方程式為()A.CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l)ΔH＝－127.4kJ·mol－1B.CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(l)ΔH＝＋127.4kJ·mol－1C.CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH＝－127.4kJ·mol－1D.CO(g)＋2H2(g)=CH3OH(g)ΔH＝＋127.4kJ·mol－12.我國(guó)是個(gè)鋼鐵大國(guó),鋼鐵產(chǎn)量為世界第一，高爐煉鐵是最為普遍的煉鐵方法；高爐內(nèi)可能發(fā)生的反應(yīng)：①C(s)+O2(g)=CO2(g)△H1=-393.5kJ/mol②C(s)+CO2(g)

=2CO(g)△H2=+172.5kJ/mol③4CO(g)+Fe3O4(s)=4CO2(g)+3Fe(s)△H3=-13.7kJ/mol則：3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s)ΔH＝;課后練習(xí)3.3.2反應(yīng)熱的計(jì)算蓋斯定律易測(cè)反應(yīng)的熱效應(yīng)難測(cè)反應(yīng)的熱效應(yīng)已知反應(yīng)的熱效應(yīng)未知反應(yīng)的熱效應(yīng)常見(jiàn)熱效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱（標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓）：在溫度T和標(biāo)準(zhǔn)壓力pΘ下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol指定相態(tài)物質(zhì)的焓變，稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。標(biāo)準(zhǔn)生成焓

單位：kJ/mol標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓

生產(chǎn)相態(tài)溫度如果溫度為298.15K，表示式中的T可以不寫(xiě)。

298.15k時(shí)，C的單質(zhì)金剛石的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，查表知其數(shù)值為1.9kJ/mol。標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓一、溫度一、溫度通常是指室溫，即298.15k，附錄中的熱力學(xué)數(shù)據(jù)均是298.15k時(shí)的數(shù)值。二、壓力標(biāo)準(zhǔn)壓力（pΘ，100kPa）。三、1mol產(chǎn)物幾種穩(wěn)定單質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，生成1mol產(chǎn)物，此時(shí)的反應(yīng)熱才是該產(chǎn)物的標(biāo)準(zhǔn)生成焓。注意要求穩(wěn)定單質(zhì)參加反應(yīng)，最穩(wěn)定單質(zhì)是指在該條件下的單質(zhì)處于最穩(wěn)定相態(tài)。四、穩(wěn)定單質(zhì)石墨最穩(wěn)定單質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為0298.15k最穩(wěn)定單質(zhì)氯：Cl2(g)溴：Br2(l)碘：I2(s)注意要求穩(wěn)定單質(zhì)參加反應(yīng)，最穩(wěn)定單質(zhì)是指在該條件下的單質(zhì)處于最穩(wěn)定相態(tài)。四、穩(wěn)定單質(zhì)最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為0注意標(biāo)準(zhǔn)生成焓C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)

②③④⑤生成焓關(guān)系：生成物反應(yīng)物①由標(biāo)準(zhǔn)生成焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱對(duì)于任意化學(xué)反應(yīng)：mA+nB==xC+yD

BB=[-393.5+2（-285.8）]－[（-74.6）+0]

=-890.5根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算下列反應(yīng)在298K下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。并判斷該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？解：查表得根據(jù)公式得放熱反應(yīng)由標(biāo)準(zhǔn)生成焓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓：在溫度T的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由1mol指定相態(tài)物質(zhì)完全燃燒，生成穩(wěn)定氧化物時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。燃燒焓

單位：kJ/mol燃燒標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓：在溫度T的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，由1mol指定相態(tài)物質(zhì)完全燃燒，生成穩(wěn)定氧化物時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓對(duì)于任意反應(yīng)：mA+nB==xC+yD標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的反應(yīng)熱即標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)焓變?yōu)椋荷晌锓磻?yīng)物標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓利用生成焓計(jì)算反應(yīng)熱：利用燃燒焓計(jì)算反應(yīng)熱：注意一、從已知反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱求算；二、從標(biāo)準(zhǔn)生成焓求算；三、從標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓求算。化合物的生成焓幾種熱效應(yīng)燃燒焓離子生成焓溶解熱稀釋熱這些熱效應(yīng)在溶解、稀釋及化學(xué)鍵能求算中的應(yīng)用。根據(jù)蓋斯定律推導(dǎo)幾種熱效應(yīng)3.4.1自發(fā)過(guò)程與熱力學(xué)第二定律將進(jìn)酒引言君不見(jiàn)，黃河之水天上來(lái)，奔流到海不復(fù)回。君不見(jiàn)，高堂明鏡悲白發(fā)，朝如青絲暮成雪。時(shí)光流逝，生命更替的人生感慨。珍惜時(shí)間的名句逝者如斯夫，不分晝夜。莫等閑，白了少年頭，空悲切。一寸光陰一寸金，寸金難買寸光陰。引言不需要外力自動(dòng)就可以發(fā)生自發(fā)過(guò)程在指定條件下不需要借助外力（功或熱）而能夠自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程。Ag++Cl-=AgCl鐵生銹碳燃燒鐵粉和硫粉的反應(yīng)氫氣燃燒在指定條件下需要消耗外力（功或熱）才能發(fā)生的過(guò)程。自發(fā)過(guò)程非自發(fā)過(guò)程（反自發(fā)過(guò)程）自發(fā)過(guò)程與自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)過(guò)程（反自發(fā)過(guò)程）：在指定條件下需要消耗外力（功或熱）才能發(fā)生的過(guò)程。碳燃燒鐵粉和硫粉的反應(yīng)氫氣燃燒自發(fā)過(guò)程與自發(fā)反應(yīng)一、不可逆性任何自發(fā)過(guò)程的逆過(guò)程是不能自發(fā)進(jìn)行的。水向高處流水泵自發(fā)過(guò)程的共同特征一、不可逆性任何自發(fā)過(guò)程的逆過(guò)程是不能自發(fā)進(jìn)行的。熱從低溫物體傳遞到高溫物體壓縮機(jī)做功（冰箱、空調(diào)制冷）自發(fā)過(guò)程的共同特征二、有一定的限度溫度相同熱→不進(jìn)行傳遞氣壓相等→氣體不擴(kuò)散即平衡狀態(tài)，自發(fā)過(guò)程就是從不平衡態(tài)向平衡態(tài)變化的過(guò)程。即平衡狀態(tài)，自發(fā)過(guò)程就是從不平衡態(tài)向平衡態(tài)變化的過(guò)程。二、有一定的限度溫度相同熱→不進(jìn)行傳遞氣壓相等→氣體不擴(kuò)散自發(fā)過(guò)程的共同特征三、具有自動(dòng)對(duì)環(huán)境做功的能力水力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電自發(fā)過(guò)程的共同特征水力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電制造水車舂米灌溉變化過(guò)程是否能夠自發(fā)？變化過(guò)程在什么條件下自發(fā)？熱力學(xué)第二定律克勞修斯開(kāi)爾文克勞修斯指出：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其它變化。高溫物體低溫物體自發(fā)做功熱力學(xué)第二定律開(kāi)爾文指出：不可能從單一熱源取出熱使之完全變?yōu)楣?，而不引起其它的變化。功可以自發(fā)地完全轉(zhuǎn)變?yōu)闊釓臒嵩次鼰釁s不能自發(fā)地完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣δΣ辽鸁崞嚢l(fā)動(dòng)機(jī)的燃油轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律來(lái)自于人類長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。為我們指出了熱傳遞的方向性和熱功交換的方向性。為解決實(shí)際問(wèn)題提供了理論支撐。一、能量能量降低的趨勢(shì)?；瘜W(xué)反應(yīng)自發(fā)是向系統(tǒng)的混亂度增大的方向進(jìn)行。熱力學(xué)第二定律化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用于兩個(gè)基本規(guī)律控制著所有自發(fā)過(guò)程的方向二、系統(tǒng)混亂度熱力學(xué)第二定律化學(xué)反應(yīng)方向判斷3.4.2熵和熱力學(xué)第三定律推動(dòng)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的因素一、能量降低的趨勢(shì)二、混亂度增大的趨勢(shì)系統(tǒng)混亂的程度熵熵表示系統(tǒng)中微觀粒子運(yùn)動(dòng)混亂度（有序性的反義詞）的熱力學(xué)函數(shù)。化學(xué)熱力學(xué)用“S”表示單位：J·K-1具有廣延性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)一、同一種物質(zhì)的不同聚集狀態(tài)＜＜二、同一種物質(zhì)的相同聚集狀態(tài)＜＜三、絕對(duì)零度時(shí)，任何純物質(zhì)完美晶體的熵值等于零熱力學(xué)第三定律系統(tǒng)的混亂度越大，熵值就越大；系統(tǒng)內(nèi)越有序，熵值就越小。不可能達(dá)到不存在熵的基本規(guī)律熵混亂無(wú)序復(fù)雜生命過(guò)程環(huán)境破壞熵增環(huán)境治理熵增熵是狀態(tài)函數(shù)熵變?S的大小只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，與變化的途徑無(wú)關(guān)。由熱力學(xué)導(dǎo)出Qr：可逆熱r

：可逆過(guò)程對(duì)于恒溫可逆過(guò)程：通過(guò)可逆過(guò)程的熱溫商計(jì)算?S；利用物質(zhì)熵的絕對(duì)值來(lái)計(jì)算熵變。熵變也稱作“熱溫商”熵變的計(jì)算從S=0的狀態(tài)出發(fā)，使系統(tǒng)變化到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和溫度T的終態(tài)，這一過(guò)程的熵變值就是系統(tǒng)在終態(tài)時(shí)的絕對(duì)熵值。標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵：1mol物質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的熵值。標(biāo)準(zhǔn)熵

對(duì)于任意反應(yīng)：mA+nB==xC+yD標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變可以按如下公式計(jì)算：化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)熵變的計(jì)算2HCl(g)=H2(g)+Cl2(g)求298K時(shí)，下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵變：HCl(g)H2(g)Cl2(g)186.7130.68223.07查表得解：根據(jù)公式得

=130.68＋223.07－2×186.7

=－19.65（）

練習(xí)題推動(dòng)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的因素一、系統(tǒng)能量降低的趨勢(shì)二、系統(tǒng)混亂度增大的趨勢(shì)混亂度增大，熵增加。孤立系統(tǒng)，沒(méi)有能量交換熵增原理?S孤立

≥0＞0，正向自發(fā)（