化学反应热和反应焓变.ppt

§2. 化学反应热和反应焓变
2.1 热力学第一定律
——能量守恒定律应用于热力学体系 定义：在任何变化过程中，宇宙的总能量是恒定不变的 。 图示：分析理解 令一定量气体处于封闭体系：

状态 内能

状态Ⅰ U1

状态Ⅱ U2

体系状态变化而引起的内能变化:

UⅡ = UⅠ + Q

－ （ –Ｗ）

终态 始态 吸热，使U↑ 对环境作功使U↓。

——热力学第一定律对于过程能量变化的求算尤为重要， 各种能量求算在此基础而导出。

2.2 化学反应的热效应

１、等容反应热（ＱV）

等容： Ｖ１＝Ｖ２

△V=0

等容条件用于第一定律：△U = QV+Ｗ

W Ｗ体＝Ｐ外△Ｖ W `—— 一般化学反应W `=0

则：
有：

△U ＝ＱＶ＝ＱＶ+Ｐ外△Ｖ（△V=0）
△U ＝ＱＶ

QP＝QV _

2.3 标准摩尔生成焓
1、 标准条件：
⑴、热力学标准态：人为指定：选定温度T，通常 选298K、各物质压力为标准压力、且纯态为热力 学标准态。若讨论体系为液态，则规定各物质活度 = 1或[离子浓度]= 1mol•l -1
⑵、稳定单质：标态下，某元素以多种形式存在时， 焓值最低，即最稳定的为稳定单质。

则：

ΔH f(NH3g)



46.19KJ mol1

３、离子的标准摩尔生成焓
符号：H m
单位：KJ•mol-1
定义：标准状态下，1mol 水合离子的生成焓是 离子的标准摩尔生成焓，并规定：

ΔH (H ) 0

m
Hale Waihona Puke Baidu
aq

ΔH (Cl ) 74.9KJ mol1

m

aq

§3 化学反应热的热力学求算
3.1、利用标准摩尔生成焓求算△H0 上讨论已有： Qp＝△Ｈ＝ Ｈ２ － Ｈ１

0

－46.19KJ•mol -1

∴ H 2H (H 3H )

fNH3

fN2

fH2

2 (46.19) 92.38KJ mol1

实例2：教材P 例 3.2 利用Qp＝Qv+ △nRT 、△H0＝△U+ △nRT求算
△n= 产物气体n — 反应物气体n R—8.314J•mol-1•k-1， T——绝对温度

改写 即 式

UⅡ － UⅠ = Q + Ｗ
△U = Q + Ｗ——封闭体系热力学第一定律数学

——封闭体系，其内能变化等于Q与Ｗ之和。

例如： Q=1000 KJ W= 100 KJ

则 △U=1000－100 = 900 KJ

——表示内能净增900 KJ

宇宙总能量未改：

1000 = 900 + 100 = 1000 KJ——能量守恒

——在恒压、Ｗ′＝０条件下，化学反应热ＱＰ等于 体系的焓变△H；

4、ＱP与QV 的关系

QＰ＝△U+ P△V

对于理想气体 △U＝QV

QP＝QV+P△V

△H＝△U+P△V

∵ P△V＝△nRT 恒温、恒压

∴ QP＝QV + △nRT △H＝△U+ △nRT

△n＝n产－ _n反 ——气体摩尔数之差

△n＝0

∵ 一般化学反应 Ｗ′= 0

故：第一定律为

△U＝QＰ－Ｐ外△Ｖ＝QＰ－Ｐ△Ｖ 改写： QＰ＝ △U ＋Ｐ△Ｖ
——封闭体系等压、Ｗ′＝０，恒压反应热 等于体系内能增量与Ｐ△Ｖ乘积之和。

3、焓和焓变
上式： QＰ＝△U ＋Ｐ△Ｖ ＝(Ｕ２－Ｕ１)＋Ｐ(Ｖ２－Ｖ１) (∵Ｐ＝Ｐ１＝Ｐ2) ＝(Ｕ２－Ｕ１)＋ (Ｐ２Ｖ２－Ｐ１Ｖ１)
整理 QＰ＝ (Ｕ２＋Ｐ２Ｖ２)－ (Ｕ１＋Ｐ１Ｖ１)
定义： H = U+PV——称H 为焓
H 特征： ① 状态函数； ② 容量性质，能量单KJ；
③ 绝对值无法测定。
将H的定义式代入 QＰ式
即有： QP = H2－Ｈ１＝△H
用于化学过程：△H=Ｈ产物－Ｈ反应物 ；
△H称为焓变， △H具有Ｈ的特征，但可测定。

BC

AB

CD

(H H ) (H H )

推广，有通式

f AD

f BC

f AB

f CD

ΔH iΔHf 产物 jΔHf反应物

or ΔH ΔH ΔH

f 产物

f 反应应

、 为方程中计量系数。

i

j

实例1：求

N2(g) + 3H2(g)

2NH3 (g)的△H0

解： △H0f：0
如： C石墨（稳定单质 ） C金刚石（不稳定单质 ）
如 N2(g) O2(g) Cl 2(g) H2(g) Hg(l ) I2(s) Fe(s) Cu(s) Ag(s) Na(s) Br2(l ) 为稳定单质等。

⑶、人为指定标态下，稳定单质的标准生成焓
规定为 零，即 ΔHf(稳定单质) 0
——作为测定其它物质 ΔH 的标度点。 f

大意：恒压或恒容下，如果一个化学反应分几步进

行，则总反应的反应热等于各步反应热之和。

即：

ΔH ΔH ΔH ΔH

总

1

2

3

实例讨论： 已知下列反应的反应热：

① C石墨 + O2(g)

2、化合物的标准摩尔生成焓

符号：Hf(AB)
单位：KJ •mol-1

设生成反应 A + B

AB

稳定单质 1mol化合物

△H0
反应热

定义：标准状态下，由稳定单质生成1mol化 合

物的反应热为该物质的标准摩尔生焓。

ΔHf(AB) ΔH

即：

N 1
2

(g)



H 3
2

(g)



NH

(g)

2

2

3

如：

测 △H 0 = －46.19 KJ•mol-1
产物 反应物
用于具体反应 AB CD T.P AD BC W0

△H0 ＝(ＨＡＤ＋ＨＢＣ)－(ＨＡＢ＋ＨＣＤ)

∵Ｈi无法测定；
为此 ：①、选参考态作为相对标准：ΔH 0 f 稳定单质

②、测 ΔH f

③、以 ΔH 代 H 进行计算。

f

i

• 即有： ΔH (H H ) (H H )

AD
——封闭体系、等容 、Ｗ′= 0 、反应热ＱV 数值上等于体系内能增量。

若： ＱＶ＝＋值 △U ＞ 0 ——体系内能增加 ＱＶ＝－值 △U ＜ 0 ——体系内能减少

2、等压反应热：QP 等压：P1 = P2 = P = P外 or △P = 0 将等压条件用于第一定律： △U = Q +Ｗ

即有：

△U =QＰ + Ｗ

例3： 求反应

H2

(g)



1 2

O2

(g)

100CH2

O(g)

的

△H0。

已知：△U＝－240.3 KJ•mol -1

解： △n＝1 － 1.5= －0.5

∴ △H0＝－240.3 -- 0.5×8.314 × 373 × 10-3

＝－241.8 （KJ•mol-1）

3.3、盖斯定律：

(利用热化学方程的 ＋、－、×、÷ 关系进行求算)