食品物化2

在等温等压下，一个化学反应的反应热为： △Ｈ＝∑Ｈ产物－∑Ｈ反应物 如若能知参加反应的单质及化合物的焓的绝对值，可利用上式计算 反应热，但焓的绝对值不可知，因此采用一种相对标准，规定： 标准参考态时最稳定单质的标准摩尔生成焓，在任何温度T 时均为零。 例如 ∆fHm (C，石墨，T）＝0。 由教材和手册中可查得B的∆fHm （B，相态，298.15K）数据 标准生成热必须说明是多少度下的标准生成热。 且根据盖斯定律，任一反应的反应热△Ｈ等于产物的标准生成 热减反应物的标准生成热。 即 △Ｈ＝∑ ∆fHm 产物－ ∆fHm 反应物
（2）物质的热力学标准态的规定 按GB3102.8-93中的规定， 标准状态时的压力——标准压力 p ＝100kPa
气体的标准态：不管纯气体B还是气体混合物中的组分B，都 气体的标准态 是温度T，压力p 想)状态； 液体(或固体 的标准态 液体 固体)的标准态 固体 的标准态：不管纯液体B还是液体混合物中的 组分B，都是温度T，压力p 下液体(或固体)纯物质B的状态。 注意：热力学标准态的温度T是任意的。不过，许多物质的 热力学标准态时的热数据是在T＝298.15K下求得的。 下并表现出理想气体特性的气体纯物质B的(假
5.热力学第一定律在化学变化中的应用 热化学 热力学第一定律在化学变化中的应用(热化学 热力学第一定律在化学变化中的应用 热化学) 一般而言，一个化学反应产物的总内能和反应物的总内能不相 同，因此发生化学反应时总是伴随能量的变化，即反应吸热或放热。 热化学所研究的内容就是化学反应（包括相变化）的热效应。理论 基础是热力学第一定律，利用U，H的特性，在特定的条件下把热 效应与状态函数的改变量相联系起来。 即△U=Qv， △H=Qp，封闭体系，无其它功 等容， 等压过程 ⑴化学反应热 ⒈反应热——当产物和反应物的温度相同，只做膨胀功时，化学反 应所吸收和放出的热量，称为该反应的“反应热”或“热效应”。 ①产物和反应物的温度相同，并与环境温度相同，但反应过程中 温度不一定相同。 ②热是和过程有关系的，温度相同但等容过程和等压过程的反应 热不一样。Qv≠Qp ③ 强调无其它功是为了将体系的反应热与△U和△H联系联系起 来
(ii)由∆c H m (B,相态, T )计算∆r H m (T) 由式(1-46） ∆
∑ν B H m (B, 相态，T ) 及盖斯定律
∆r H m (T)＝－ΣνB∆c H m (B,相态,T )v aA(s)＋b B(g) →yY(s)＋zZ(g)
（1-50）
（5）盖斯定律 A
∆ r H m,1 (T )
∆ r H m (T )
C
∆ r H m,2 (T )
B
∆rHm
(T ) = ∆rHm,1
(T )＋∆rHm,2
(T )
用文字表述的盖斯定律为：一个化学反应一步完成或分几步完成， 其热效应总是相等的。 即反应热只与反应的始，终态有关，而与反应的途径无关。那 么在等容时△Ｕ＝Ｑｖ，在等压时△Ｈ＝Ｑｐ等压一步进行的反应， 分步时每步都必等压，才有△Ｈ＝Ｑｐ 例：由已知反应数据求未知数据， ⑶Ｃ（s,石）＋1/2Ｏ2(g)－ＣＯ(g) △H3=? ⑴Ｃ（s,石）＋Ｏ2(g)－ＣＯ2(g) △H1=-393.50KJ -- ⑵ＣＯ(g) ＋ 1/2Ｏ2(g)－ＣＯ2(g) △H2=-282.96KJ Ｃ（s,石）＋1/2Ｏ2(g)－ＣＯ(g) △H3= △H1- △H2
注：⒈物态相同 （Ｃ石 在⑴⑵⑶中均一样）不能ＣＯ２（ｇ）和 ＣＯ２（ｌ）相加减。 ⒉温度，压力相等 ⒊方程式同乘或同除一个数，△Ｈ也同乘或同除一个数。 （6）反应的标准摩尔焓［变］∆rHm (T )的计算 标准摩尔焓［ 标准摩尔焓 ①由物质B的标准摩尔生成焓 变]∆fHm (B,相态,T )计算∆rHm (T ) 标准摩尔生成焓[变 标准摩尔生成焓 (i)∆fHm (B,相态,T )（标准生成热）的定义 温度T下，化学反应方程式中B的化学计量数νB＝＋1时，由 参考状态的单质生成物质B时的标准摩尔焓变。 参考状态，一般是指每个单质在温度T 及标准压力p 下时最稳 定的状态。液体指纯液体，固体是纯固体，气体是标态下的理 气 ，磷除外，是 P(s，白) ， 而不是 P(s, 红) 。 例如 ∆fHm （CH3OH，l，298.15K） C（石墨，298.15K，p ）＋2H2（g，298.15K，p ）＋O2（g， 298.15K，p ）＝CH3OH（l，298.15K，p ）
等容 △Ｕ＝Ｑｖ
产物 P２Ｖ１Ｔ
因状态函数始，终态均和过程无关：对于pg：dT=0,∆U∆H=0 △Ｕ＝△Ｕｖ＋△Ｕ’＝０ △Ｕ’ ｐｇ：ｄＴ＝０；△Ｕ’＝０
Ｒｇ：ｄＴ＝０， 变Ｐ V，△U’≈0
= Qv
因△H=Qp △U=Q v △V＜ 0 Qp ＜Qv Q p=Qv+P△V △ V＞ 0 Qp ＞Qv △V＝ 0 Qp ＝Qv 对于液。固反应：△V≈0，∴Q p ≈ Qv △ H≈△U 对反应物，产物均为理气 △V=RT△n/P Qp= Qv+P×RT△n/P=Qv+RT△ng △ng产物与反应物摩尔数之差 △n=n产g-n反g （4）热化学方程式写法: 注明具体反应条件(如T，p，聚集 态，焓变)的化学反应方程 式——叫热化学方程式 热化学方程式。如 热化学方程式 2C6H5COOH（s,p ,298.15K)＋15O2(g，p → 6H2O（l,p ∆rHm , 298.15K) ，298.15K）
食品 白饭 粥 米粉 通心粉 面 方便面 麦皮
数量 1碗 (135g) 1碗 (135g) 1碗 (135g) 1碗 (135g) 1碗 (135g) 1 包 (100g) 1碗 (135g)
热量(大卡 热量 大卡) 大卡 200 70 132 132 280 470 90
∆r H m (298.15K)＝－[y∆ c H m (Y，s，298.15K)＋z∆ c H m (Z,g， 298.15K) －a∆ c H m (A，s，298.15K)－b∆ c H m (B，g，298.15K)] 实际即： △Ｈ＝ ΣνB∆c H m
反应物 －
ΣνB∆c H m
产物
食谱制定的依据
（3）化学反应的标准摩尔焓［变］ 标准摩尔焓［ 标准摩尔焓 反应的标准摩尔焓［变］ 反应的标准摩尔焓
定义 ∆r H m (T ) def ∑ν B H m (B,相态，) T
(1-46)
Hm
(B, 相态,T )——参与反应的物质B(反应物及生成物)单独
存在，各自温度为T、 压力为p 下的摩尔焓。 对反应 aA＋b B →yY＋zZ (Y, 相态,T )＋z Hm (A, 相态,T )－b Hm (Z, 相态,T ) (B, 相态,T ) (1-47)
则有 ∆rHm (T) = yHm －a Hm
式(1-46） (1-47）没有实际计算意义，仅是反应的标准摩尔焓［变］ 的定义式。
3
⒉等容反应热和等压反应热的关系 测定反应热多为在等容条件测定。即Qv。而化学反应又常在等 压条件下进行的。所以找出等压热容和等容热容之间的关系，可进 行换算。 反应物 P1V1T 等压，△H=Qp △H=△U+P△V 产物 P1 V 2T 均相等温过程 无相变，无化学 △Ｕ’ 变化
②由物质B的标准摩尔燃烧焓 cHm (B,相态,T )计算∆rHm (T ) 标准摩尔燃烧焓∆ 标准摩尔燃烧焓 (i)物质B的标准摩尔燃烧焓∆cH m (B,相态,T )（标准燃烧热）的定 义 标准摩尔燃烧焓:在温度T下，化学反应方程式中B的化学计量数 标准摩尔燃烧焓 νB＝-1时，B完全氧化成相同温度下指定产物时的标准摩尔焓变。 如，∆c H (C，石墨，298.15K)是下述反应的标准摩尔焓[变]的简写： C(石墨,298.15K,p )＋O2(g,298.15K，p )＝CO2(g，298.15K，p ) 完全氧化是指Ｃ－ＣＯ２，ｇＳ－ＳＯ２，ｇＮ—Ｎ２ Ｈ－Ｈ２Ｏ(l) Ｃｌ－ＨＣｌ（ａｑ） 燃烧焓亦是一种相对焓，由燃烧热的定义可知，实际上我们已采 用了这样的规定标准状态下的氧及燃烧产物如H2O(l)，CO2(g)的标 准摩尔燃烧焓，在任何温度T 时均为零。 ∆f H m [CO2(g),T ] = ∆c H m [C(石墨),T ]
故 △U=△Uv=Qv △H=△U+P△V
, 298.15K）＋14CO2（g,p (298.15K)＝－6445.0kJ·mol－1
从上式中可以看出，热化学方程式书写时要求： ⒈表明温度和压力： △H298，T=298，一般恒压为1ａｔｍ，对△Ｈ影响不大，可不标出 ⒉注明△Ｈ的符号， △Ｈ＞０ 表吸热；，△Ｈ＜０，放热 例：Ｎ２ｇ＋３Ｈ２ｇ－２ＮＨ３ｇ △Ｈ２９８＝－９２.３８ＫＪ ⒊注明反应物及产物的物态，溶液注明浓度，固体注明晶型 例：Ｃ（石墨１ａｔｍ）＋Ｏ２（ｇ，１ａｔｍ）＝ＣＯ２（ｇ，ｉａｔｍ） △Ｈ＝－３９３０５ＫＪ ⒋注明各物质的系数，因△Ｈ数值与方程式的写法有关， Ｎ２ｇ＋３Ｈ２ｇ－２ＮＨ３ｇ △Ｈ１ １／２Ｎ２ｇ＋３／２Ｈ２ｇ－ＮＨ３ｇ △Ｈ２ △Ｈ２＝１／２△Ｈ１ 注意： △Ｈ２９８是指按方程式进行了完全反应即１ｍｏｌＮ２＋３ ｍｏｌＨ２生成２ＮＨ３的反应。 △Ｈ＝∑Ｈ产物－∑Ｈ反应物 ａＡ＋ｂＢ－ｇＧ＋ｈＨ △Ｈ＝（ｇＨＧ＋ｈＨＨ）－（ａＨＡ＋ｂＨＢ）