22化学反应的热效应 ppt课件

例如：求C(s)和O2 (g)生成CO(g)的反应热。
已知：（1） C(O s2)(g)C2(O g) （2） C O (g ) 1 2 O 2 (g ) C O 2 (g )
r Hm,1 r Hm,2
则 （1）-（2）得（3）
（3） C( s1 2 )O2(g)CO(rHg m,3 )
rH m ,3 rH m ,1 rH m,2
2）恒压热效应 Qp rH
dQ=dU+pdV=dH-pdV-VdP+pdV =dH-Vdp ====dH dp=0
3）Qp与Qv之间的关系
aA+bB (T1 p1V1)
恒容反应Qv =ΔrUm,1
（1）
gG + dD (T1 p2V1)
（2）等压
Qp=ΔrHm,2
（3） 恒温 gG + dD (T1 p1V2)
单位：mol
=νB-1ΔnB
n B,0 代表任一组分B 在起始时刻的物质的量
n B 分别代表任一组分B 在t 时刻的物质的量。 B 是任一组分B的化学计量数，
对反应物取负值，对生成物取正值。
设某反应
D D E E F F G G
t0,0 n D,0
n E,0
n n F,0
例如：
wk.baidu.com
H2 C2l2HCl
当 都等于1 mol 时，
两个方程所发生反应的物
1 2H 21 2C l2H C l 质的量显然不同。
例题：10 mol N2与20 mol H2混合，多次循环通过 合成氨塔反应，最终有5 mol NH3 生成，试 分别按 （1）N2 + 3H2 = 2NH3 （2）1/2N2 + 3/2H2 = NH3 两种反应计量方程式，计算反应进度各为多大？
即按所给化学反应方程式进行了 =1时的焓变.
引入反应进度的优点：
在反应进行到任意时刻，可以用任一反应物 或生成物来表示反应进行的程度，所得的值都是
相同的，即： dd n D Dd n E Ed n F Fd n G G
反应进度被应用于反应热的计算、化学平衡 和反应速率的定义等方面。
注意：应用反应进度，必须与化学反应计量方程相对应。
§2.2 化学反应的热效应与标准热力学函数
一、化学反应热效应
1. 定义：当体系的始终态温度相同，且反应过程中 只做体积功时，发生化学反应所吸收或放出 的热称为此过程的反应热效应，或称反应热。
即，T始=T终，
W
=0时，吸收或放出的热。
f
2.反应热的分类
1）（等温）恒容热效应 QV rU
dQ=dU+pdV====dU dV=0 氧弹量热计中测定的是Qv
三、盖斯定律
1840年，根据大量的实验事实盖斯提出了一个定律：
反应的热效应只与起始和终了状态有关，与变化途 径无关。不管反应是一步完成的，还是分几步完成 的，其热效应相同，当然要保持反应条件（如温度、 压力等）不变。
热力学定律对盖斯定律的描述：一个化学反应，若满 足恒容、无其它功或等压、无其它功的条件，则无论 经过怎样不同的具体步骤，其总的反应热效应的值一 定都是相同的。
（2）
等压
Qp=ΔrHm,2
（3）恒温
gG + dD
T1 p1V2
若反应中无气体产生，pΔV ≈0 则 Qp = Qv 或ΔrHm,2 = ΔrUm,1
若反应物中有气体参与，设为理想气体：
(pΔV )2=pΔ(ν(g)RT/p)2 =RTΔν(g) =ΣBνB(g) RT
则 Qp – Qv= ΔrHm,2 - ΔrUm,1 = ΣBνB(g) RT
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∵U为状态函数，ΔrUm,1=ΔrUm,2 -ΔrUm,3
例题P17
四、生成热与反应热
1.热力学标准态
目的：建立一套通用的热数据，规定了S、l、g 纯物质 在T时的标准状态（标准态）：
纯固体的标准态:压力为 pθ的纯固体， pθ=100Kpa 纯液体的标准态：压力为 pθ的纯液体， 纯气体的标准态：压力为 pθ的纯理想气体。
纯气体
纯物质在标准压为pθ下表现出理想
∵状态（3）为非化学反应，ΔU微不足道,
ΔrUm,1≈ΔrUm,2
若产物为理想气体，热力学能仅是温度的函数，与压力和体积无关 ΔU (ΔH) =0，
ΔrUm,1 = ΔrUm,2 ∴Qp - Qv
aA+bB
恒容反应Qv =ΔrUm,1
（1）
gG + dD
T1 p1V1
T1 p2V1
=ΔrHm,2 - ΔrUm,1 =ΔrUm,2 + Δ(pV) 2 -ΔrUm,1 = (pΔV )2
中间产物 （2） C （3）
反应 A 物
（1）
B 产物
（4）
D (5) E 中间产物
（6）
A B,三条不同的反应途径，由盖斯定律知，不同 途径的反应热效应总值相等。即：
Q1 = Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6
重大应用和意义：
求算
从已知热效应的反应
未知热效应的反应
对于进行得太慢的或反应程度不易控制而无法直接 测定反应热的化学反应，可以用赫斯定律，利用容 易测定的反应热来计算不容易测定的反应热。
G,0
tt, n D n E
nF nG
说明：
1) 当 =0时，反应没有进行；
2) 对于aA + bB = gG + dD 当a mol A和b mol B消耗，
g molG和d mol D生成时， =1
3）恒温恒压下 ΔrH=ΔrHmΔ ΔrHm=ΔrH/Δ = ΔBrH/Δn
ΔrH测量的焓变; ΔrHm摩尔焓变
气体混合物 气体的特征。
2. 标准摩尔生成焓和标准摩尔反应焓
定义： 1）由稳定单质生成某化合物的反应称为该化合物的
生成反应。
2）由稳定单质生成1mol某化合物的焓变称为该化合物 的生成焓（生成热）。
νB(g)-----气态反应物或产 物在反应方程式中的化学 计量数. 产物 νB取正值 反应物νB取负值 ΣBνB(g)----化学计量
数的代数和
注：已知一个，可计算另一个。 Qv可直接测出。
二、反应进度
20世纪初比利时的Dekonder引进反应进度 ，定义为：
nB nB,0 B
d dnB B