普通化学热化学与能源
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普通化学总复习
§2—3 化学反应速率
五、反应常数的应用 根据相关公式： k Ae Ea / RT
k2 Ea T2 T1 ln ( ) k1 R T2T1
1、由不同温度下的反应速率求反应的活化能Ea
T1T2 k2 Ea 2.303R lg T2 -T1 k1 750K 650 K 6.0 2、相同浓度变化的条件下，只有时间 t 或温度 T变化引 ＝2.303 8.314 lg 起的反应速率变化或比值： 750K-650K 0.22
第一章 习 题
P29-30
4-15
第二章 化学反应基本原理 §2—1化学反应的方向 一、rGm的意义（反应在标态下进行用rGmθ判断）：
1、 rGm表征反应的能量 rGm的大小表示反应所能提供或消耗的最大或最小非
体积功——机械功、电功等。
2、 rGm判断反应的方向
化学反应在等温等压只做体积功的条件下进行
§2—3 化学反应速率
补充：一级反应动力学方程 反应起始浓度cA,0，经时间 t 后浓度cA,速率常数 k, 则动力学方程为：
cA,0 c kt A,0 ln kt lg cA cA 2.303
一级反应的半衰期：
T1/ 2
ln 2 0.693 kA kA
即一级反应的半衰期与初始浓度无关
第一章 热化学与能源
五、热化学定律——盖斯定律 1、盖斯定律：一个反应若在定压或定容下分多步进行
则总定压或定容热等于各分步热的代数和。
2、盖斯定律的应用： 利用已知反应的焓变rHmθ求未知反应的焓变rHmθ 若某一反应是其他几个反应的代数和则其反应焓变 就是其他反应焓变的代数和 例如：反应(4)= 反应(2)×2 + 反应(3)×2 –反应(1) 则 rHmθ(4)= rHmθ(2)×2+rHmθ(3)×2 -rHmθ(1)
普通化学 课件 第一章-热化学
1.1.1几个基本概念
①实际过程皆为不可逆过程。（可逆仅为抽象的理想）
②可逆过程是在系统近于平衡状态下发生的无限缓慢 的过程。
1.1.1几个基本概念
注意：
化学上的可逆反应与热力学上的可逆过程含义 不同 可逆反应是指在同一条件下，既能向一个方 向又能向相反方向进行的反应。
可逆过程是在系统接近于平衡状态下发生的 无限缓慢的过程。即系统在整个变化中正向推 动力与逆向阻力几乎处于相等的状态。当然它 们又不是真正相等，否则系统就不会发生变化 了。
当需要测定某个热化学过程所放出或吸收的热时，可利 用测定一定组成和质量的某种介质的温度的改变，在利 溶液的质量 用下式求得： q =-csms (T2-T1)= -Cs T (1.容 J K-1
温差K
1.1.2反应热效应的测量 热容 （heat capacity）
3、固体，如果系统中不同种固体达到了分子程度的 均匀混合，就形成了固溶体，一种固溶体就是一个 相；否则系统中含有多少种固体物质，就有多少个 固相。
1.1.1几个基本概念
三、状态与状态函数 1、系统的状态：描述系统各宏观性质的综合表现。 如: 气态系统，P、V、T、n数值一定则系统状态一定 2、状态函数：描述系统状态的物理量。 例如：系统的质量、组成、温度、压力、体积等。 对于一定量的单组分均匀体系，状态函数 T,p,V 之间有一定量的联系。状态函数之间的定量 关系式称为状态方程式。 例如，理想气体的状态方程可表示为：
n B n B ,0
B
B
nB,0和 nB分别代表任一组分B 在起始和 t 时刻的物质的 量。 B是任一组分B的化学计量数。 B对反应物取负 值，对生成物取正值.
1.1.1几个基本概念
大学化学 02 热化学与能源资料
24
1.2.2 化学反应的反应热与焓
1. 等容反应热qV与热力学能 在恒容、不做非体积功的条件下： ΔV=0，w =0，w´=0
根据热力学第一定律： ΔU= q+w
特点： 1.状态一定，其值一定 2.殊途同归，值变相等 3.周而复始，值变为零
分类： 1. 广度性质（具有加和性） 2. 强度性质
4
4. 过程和可逆过程
过程：系统状态发生任何的变化
途径：实现某个过程的具体步骤
• 恒温过程: T1 = T2 = Tex • 恒压过程: p1 = p2 = pex • 恒容过程: V1 = V2
∵ ＝(0-0.0156)/-1=0.0156mol ∴ qv.m= qV/
= -9.69kJ/0.0156mol = -620kJ.mol-1
16
测量恒压反应热的装置
热量计 1—热量器 2—绝缘架 4—恒温水槽 5—搅拌器
3—金属外套、上有盖 6—水银温度计 7—加热器 17
1.2 反应热与焓
t t1时,
8
1.1.2 热效应及其测量 1. 热效应
化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热 效应，简称反应热。 研究化学反应中热量与其它能量变化的定量 关系的学科叫做热化学。
9Байду номын сангаас
1.1.2 热效应及其测量
2. 热效应的测量
简单情况：
H2SO4＋2NaOH＝Na2SO4＋H2O－q
q＝－c·m·（T2－T1）＝ －C·△T
封闭系统 只有能量交换
隔离系统 无物质和能量交换 2
2. 相
相：系统中具有相同的物理和化学性质的 均匀部分
根据相的概念，系统可分为： ➢单相（均匀）系统 ➢多相（不均匀）系统
1.2.2 化学反应的反应热与焓
1. 等容反应热qV与热力学能 在恒容、不做非体积功的条件下： ΔV=0，w =0，w´=0
根据热力学第一定律： ΔU= q+w
特点： 1.状态一定，其值一定 2.殊途同归，值变相等 3.周而复始，值变为零
分类： 1. 广度性质（具有加和性） 2. 强度性质
4
4. 过程和可逆过程
过程：系统状态发生任何的变化
途径：实现某个过程的具体步骤
• 恒温过程: T1 = T2 = Tex • 恒压过程: p1 = p2 = pex • 恒容过程: V1 = V2
∵ ＝(0-0.0156)/-1=0.0156mol ∴ qv.m= qV/
= -9.69kJ/0.0156mol = -620kJ.mol-1
16
测量恒压反应热的装置
热量计 1—热量器 2—绝缘架 4—恒温水槽 5—搅拌器
3—金属外套、上有盖 6—水银温度计 7—加热器 17
1.2 反应热与焓
t t1时,
8
1.1.2 热效应及其测量 1. 热效应
化学反应时所放出或吸收的热叫做反应的热 效应，简称反应热。 研究化学反应中热量与其它能量变化的定量 关系的学科叫做热化学。
9Байду номын сангаас
1.1.2 热效应及其测量
2. 热效应的测量
简单情况：
H2SO4＋2NaOH＝Na2SO4＋H2O－q
q＝－c·m·（T2－T1）＝ －C·△T
封闭系统 只有能量交换
隔离系统 无物质和能量交换 2
2. 相
相：系统中具有相同的物理和化学性质的 均匀部分
根据相的概念，系统可分为： ➢单相（均匀）系统 ➢多相（不均匀）系统
普通化学1答案
第一章 热化学与能源课后部分习题答案1、是非题：（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）⑴ -； ⑵ -； ⑶ +； ⑷ -。
2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）⑴ c; ⑵ d ; ⑶ a ; ⑷ d; ⑸ a ,b ,d ; ⑹ a ,d ; ⑺ d; ⑻ d ;3、填空题⑴ 弹式热量计内吸热介质（通常为水）质量和比热容；⑵ 钢弹组件的总热容C b ;⑶ 反应前后系统的温度。
6、已知下列热化学方程式：（1）Fe 2O 3（s ） + 3CO （g ）=2Fe （s ）+ 3CO 2（g ）Δr H m = -27.6kJ ·mo l -1（2）3Fe 2O 3（s ） + CO （g ）=2 Fe 3O 4（s ）+ CO 2（g ）Δr H m = -58.6kJ ·mo l -1（3）Fe 3O 4（s ） + C O （g ）=3 Fe O （s ）+ CO 2（g ）Δr H m = 38.1kJ ·mo l -1 计算下列反应：Fe O （s ） + CO （g ）=Fe （s ）+ CO 2（g ）的Δr H m 。
解：{(1)×3 - [(3)×2 +(2)]}/6得Fe O （s ） + CO （g ）=Fe （s ）+ CO 2（g ）Δr H m ＝61{3Δr H m (1)-[2Δr H m (3)+ Δr H m (2)]}=-16.7kJ ·mo l -17.已知乙醇（C 2H 5OH ）在351K 和101.325K p a 大气压下正常沸点温度（351K ）时的蒸发热为39.2K J ∙mo l -1,试估算1 m o l C 2H 5O H （l ）在该蒸发过程中的W 体和ΔU 。
解： C 2H 5OH （l ）2H 5O H （g ） W 体 =-P ΔV =-Δn R T =-1⨯8.314⨯10-3⨯351=-2.92（K J ∙mo l -1） ΔH m =q p ，m =39.2k J.mo l -1ΔU m =ΔH m + W 体=39.2-2.92=36.3 K J ∙mo l-1 11.计算下列反应的（1）ΔγH θm (298.15K ),(2) ΔγU θm (298.15K )和（3）298.15K 时的体积功W ˊ。
Chapter 3 热化学和能源ppt课件
1)标准摩尔生成Gibbs函数，ΔfG m表示。 任何指定单质的标准摩尔生成吉布斯函数为零。 规定水合H+离子的标准摩尔生成吉布斯函数为零。
For a reaction, standard molar Gibbs free energy change: aA(l) + bB(aq) = gG(s) + dD(g)
v = k·cAx·cBy = A exp(Ea/RT)·cAx·cBy 4.反应速率理论、活化分子和活化能
Chapter 3 溶液化学与水污染
Section 3.1 溶液的通性
1.稀溶液的蒸汽压：p = pA ·(1-xB) = pA·xA
稀溶液的蒸汽压下降：△p = pA - p = pA - pA ·(1-xB) =
3.The Nerest equation of electrode potential
氧化态 + ze- = 还原态
φ
=
φθ+
RT –—– zF
ln
–—aa((氧还–—化原–态态—))––
=
φθ+
2.303RT —–—–—
zF
lg
a(氧化态) –a—(还–—原–态—)–
298.15K
=====
φθ+
Chapter 3 热化学与能源
一. 基本概念 1.反应的热效应—化学反应时所放出或吸收的热。 2.系统、环境、性质、状态函数、过程、热、功、…。 3.热化学方程式。
二.反应热效应的测量
1.测量设备：弹式热量计。 2.q = -{q(H2O)+qb} =…= -{C(H2O)ΔT + Cb·ΔT}= -ΣC·ΔT
∆f Hθm(Products)
For a reaction, standard molar Gibbs free energy change: aA(l) + bB(aq) = gG(s) + dD(g)
v = k·cAx·cBy = A exp(Ea/RT)·cAx·cBy 4.反应速率理论、活化分子和活化能
Chapter 3 溶液化学与水污染
Section 3.1 溶液的通性
1.稀溶液的蒸汽压：p = pA ·(1-xB) = pA·xA
稀溶液的蒸汽压下降：△p = pA - p = pA - pA ·(1-xB) =
3.The Nerest equation of electrode potential
氧化态 + ze- = 还原态
φ
=
φθ+
RT –—– zF
ln
–—aa((氧还–—化原–态态—))––
=
φθ+
2.303RT —–—–—
zF
lg
a(氧化态) –a—(还–—原–态—)–
298.15K
=====
φθ+
Chapter 3 热化学与能源
一. 基本概念 1.反应的热效应—化学反应时所放出或吸收的热。 2.系统、环境、性质、状态函数、过程、热、功、…。 3.热化学方程式。
二.反应热效应的测量
1.测量设备：弹式热量计。 2.q = -{q(H2O)+qb} =…= -{C(H2O)ΔT + Cb·ΔT}= -ΣC·ΔT
∆f Hθm(Products)
第一章 热化学与能源ppt
普通化学作为一门基础课程，是对化学科学各
分支的基础知识作一整体的介绍，使学生了解
当代化学学科的概貌，能运用化学的理论、观
点、方法分析问题、解决问题。了解化学对人
类社会的作用和贡献。
教学内容
● 基本理论和基本知识：
热化学，化学反应的方向、程度和速率，水化学， 电化学，物质结构基础，元素化学，有机高分子化
摩尔反应热qm：反应热q与反应进度ξ之比。
单位：J· -1。 mol
qm q
计算上题的摩尔反应热。（ qm 的大小与反应方程式的写 法有关吗？） qm（N2H4，l）=M联氨×9.69÷0.5
热化学方程式：表示化学反应与热效应关系的方程式。
书写热化学方程式时须注明物态、温度、压力、组成等条件。
2.0mol的NH3
若上述合成氨反应写成：（比较前面计算）
1 3 N 2 g H 2 g NH 3 g 2 2
t0
3.0
10.0
0
(mol)
t t1时
2.0
7.0
2.0
(mol)
' 1
n N2
N
2
(2.0 3.0)mol 2.0mol 1/ 2
故反应进度必须对应具体的反应方程式。
1.1.2 反应热的测量
反应热：化学反应时所放出或吸收的热叫做反应
的热效应，简称反应热。
热化学：对反应热进行精密的测定并研究与其他 能量转化的定量关系的学科。
(1) 水溶液中的反应
在封闭体系中，H2SO4与NaOH在水溶液中发生 中和反应，放出的热量全部被水溶液吸收，使水溶 液的温度升高。可用下式表示： q=-cs. ms. (T2-T1)
大学普通化学第一章
q q
Example 2
(系统吸热)= (系统吸热)=
m·cs · ΔT n·cm · ΔT
100.0 J 的热量可使 1mol 铁的温度上升 3.98 K,求铁的cm.
Solution
q 100.0J cm = = n ⋅ ΔT (1mol)(3.98K) = 25.1 J ⋅ mol ⋅ K
−1 −1
(a)
(b)
如下图所示，试管内的物质有几相组成?
因为试管a内的酒精和水互 因为试管a内的酒精和水互 溶，故溶液中任何部分的物理 溶，故溶液中任何部分的物理 性质和化学性质完全相同；而 性质和化学性质完全相同；而 试管b内，煤油和水互不相 试管b内，煤油和水互不相 溶，致使上下两层液体的物理 溶，致使上下两层液体的物理 性质和化学性质完全不相同， 性质和化学性质完全不相同， 而且上下层间有明确的界面隔 而且上下层间有明确的界面隔 开，因此上下层液体形成两个 开，因此上下层液体形成两个 相。 但是，如果把液体上方的 相。 但是，如果把液体上方的 空气也考虑进去，则试管a中 空气也考虑进去，则试管a中 有两相：气相和溶液相；试管 有两相：气相和溶液相；试管 b中有三相，分别是水相、煤 b中有三相，分别是水相、煤 油相及液体上方的气相。 油相及液体上方的气相。
3. 状态和状态函数 (state and state function)
状 态: 一定条件下系统存在的形式。 状态函数: 描述系统状态的物理量，例如 p，V，T 等。
Attention：
(1) 系统的状态确定，系统的各种性质即所有的状态函数也都 确定，反之亦然。 (2) 当系统的状态发生变化，系统的状态函数也变化，但不一 定所有的状态函数都变化，如等温、等压过程。 (3) 反过来，当系统有一个状态函数发生变化，系统的状态一 定发生变化。
第一章 热化学与能源
2018/10/3
26
1.1 反应热的测量
体系的某一广度性质，除以另外一个 广度性质，特别是除以体系物质的量 （mol），就转换成了强度性质。 摩尔分数：χ ＝n1/n 摩尔体积：Vm=V1/n 摩尔焓：Hm=H/n 密度: ρ=m/v
2018/10/3 27
1.1 反应热的测量
引入反应进度的优点 在反应进行到任意时刻时，可用任一 反应物或生成物来表示反应进行的程度， 所得的值总是相等的。 N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 反应前n10/3
45
1.1 反应热的测量
1.1 反应热的测量
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1.1 反应热的测量
(3)系统的分类 敞开系统: 系统和环境之间，既有物质交换， 又有能量交换。 (以热和功的形式 )
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1.1 反应热的测量
封闭系统 系统和环境之间，没有物质交换，但 有能量交换。 封闭系统中 物质的质量是守恒的。
3
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普通化学
普通化学实验是本课程不可缺少的一 个重要环节。 通过实验课的开设，不仅可以加深、 巩固并扩大学生对所学的基本理论和 基本知识的理解，还可以训练基本操 作技能；并培养独立操作、观察记录、 分析、归纳、撰写报告等多方面的能 力以及科学工作方法。
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普通化学
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1.1 反应热的测量
⑧自由膨胀过程（向真空膨胀）
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1.1 反应热的测量
5.功和热 热和功是系统变化时与环境之间 交换或传递能量的两种不同形式。 系统和环境之间因温差而传递的能 量称为热。(q) 除热以外，其它各种形式被传递的 能量都称为功。(ｗ)
普通化学习题册答案
精品文档第1章热化学与能源一、判断题：×）（更多的热量。
物1、热的体比冷的物体含有√）（一2、热是种传递中的能量。
×）（个3、同一体系同一状态可能有多热力学能。
×）（应热。
等4、体系的焓值于恒压反×（）于稳5、最定单质的焓值等零。
×）为负值。
（摩的C6、由于CaO分解是吸热，所以它的标准尔生成焓3×）于体系的热量（等体7、系的焓×）（、实验测定得到的反应热数据都是恒压反应热。
8二、计算题：1、某汽缸中有气体1.20L，在97.3 kPa下气体从环境中吸收了800J的热量后，在恒压下体积膨胀到1.50L，试计算系统的内能变化ΔU。
ΔU = q + w = q –pΔV3 -310(1.50 - 1.20) 10×= 800 –97.3×= 770 J、根据ΔHH(298K ) 是多少：的值，计算下列反应的Δmf rm（1）4NH（g）+ 3 O（g）= ΘΘ22N（g）+ 6 HO（g）；23224NH（g）+ 3 O = 2N + 6 HO（g）22 32Θ-1ΔH- 46.11 0 0 - 241.818/ kJ·mol mf Θ -1ΔH molkJ·×(- 46.11) = -1266 = 6×(- 241.818)- 4mr （2）CH(g) + HO（g）= CO（g）+ 3 H（g）。
224Θ -1ΔH molkJ206 ·= mr精品文档．精品文档化学反应的基本原理第2章一、判断题：×）（1、放热反应均是自发反应。
×）（2、ΔS为负值的反应均不能自发进行。
√）（3、冰在室温下自动融化成水，是熵增加起了主要作用。
×ΘΘ（），所以温度升高，平衡常数减小。
4、因为?G= -RTlnK T ×）（5、质量作用定律适用于任何化学反应。
第一章热化学与能源
②封闭系统——系统与环境之间无物质、有能 量交换。
③隔离系统——系统与环境之间无物质、无能 量交换。
隔离系统——真正的隔离系统是不存在的。
例如：
（a)
敞开系统
(b)
封闭系统
(c)
孤立系统
（2）相：系统中任何具有相同的物理性质和化学性 质的均匀部分。
①单相系统：只含有一相，是均匀的。
多相系统：多于一相的系统叫多相系统。
(N2 ) =- ½ , (H2 ) =- 3/2 , (NH3 ) =1
反应进度
反应进度 :描述反应进行程度的物理量。
反应进度 定义式为：dξ= B-1dnB (1.5) 反应进度 的SI单位: mol
对于有限的变化 ,有:
= nB/ B
对于化学反应, 当未反应时 =0
因此 =[nB()- nB(0)]/ B
例如：1mol CO2(g) T(K) P(kPa) V(dm3） 状态
298.15 100
24.5 I(始态）
323.15 100
26.5 Ⅱ(终态）
①状态函数的特点： A、状态一定，其值一定，或其值一定，状态一定。
两者之间有对应变，状态改变。
状态函数的变量只与系统的始态和终态有关，与
主要内容
1.1反应热效应的測量 1.1.1化学热力学的基本概念 1.1.2反应热效应的測量
1.2反应热效应的理论计算 1.2.1能量守恒定律 1.2.2化学反应热效应与焓 1.2.3反应标准摩尔焓变的计算 ----反应热效应的理论计算
本章重点：
了解用弹式热量计测量定容热效应(qv)的原 理及实验计算法。
一般化学反应式: 0 B B
B
B : 物质的化学式 B: B的化学计量数, 量纲为1的量，反应物取负
③隔离系统——系统与环境之间无物质、无能 量交换。
隔离系统——真正的隔离系统是不存在的。
例如：
（a)
敞开系统
(b)
封闭系统
(c)
孤立系统
（2）相：系统中任何具有相同的物理性质和化学性 质的均匀部分。
①单相系统：只含有一相，是均匀的。
多相系统：多于一相的系统叫多相系统。
(N2 ) =- ½ , (H2 ) =- 3/2 , (NH3 ) =1
反应进度
反应进度 :描述反应进行程度的物理量。
反应进度 定义式为：dξ= B-1dnB (1.5) 反应进度 的SI单位: mol
对于有限的变化 ,有:
= nB/ B
对于化学反应, 当未反应时 =0
因此 =[nB()- nB(0)]/ B
例如：1mol CO2(g) T(K) P(kPa) V(dm3） 状态
298.15 100
24.5 I(始态）
323.15 100
26.5 Ⅱ(终态）
①状态函数的特点： A、状态一定，其值一定，或其值一定，状态一定。
两者之间有对应变，状态改变。
状态函数的变量只与系统的始态和终态有关，与
主要内容
1.1反应热效应的測量 1.1.1化学热力学的基本概念 1.1.2反应热效应的測量
1.2反应热效应的理论计算 1.2.1能量守恒定律 1.2.2化学反应热效应与焓 1.2.3反应标准摩尔焓变的计算 ----反应热效应的理论计算
本章重点：
了解用弹式热量计测量定容热效应(qv)的原 理及实验计算法。
一般化学反应式: 0 B B
B
B : 物质的化学式 B: B的化学计量数, 量纲为1的量，反应物取负
普通化学习题册答案
第1章热化学与能源一、判断题：1、热的物体比冷的物体含有更多的热量。
（×）2、热是一种传递中的能量。
（√）3、同一体系同一状态可能有多个热力学能。
（×）4、体系的焓值等于恒压反应热。
（×）5、最稳定单质的焓值等于零。
（×）6、由于C a C O3分解是吸热的，所以它的标准摩尔生成焓为负值。
（×）7、体系的焓等于体系的热量（×）8、实验测定得到的反应热数据都是恒压反应热。
（×）二、计算题：1、某汽缸中有气体1.20L，在97.3 kPa下气体从环境中吸收了800J的热量后，在恒压下体积膨胀到1.50L，试计算系统的内能变化ΔU。
ΔU = q + w = q – pΔV= 800 – 97.3×103 ×(1.50 - 1.20) 10-3= 770 J2、根据Δf H mΘ的值，计算下列反应的Δr H mΘ(298K ) 是多少：（1）4NH3（g）+ 3 O2（g）= 2N2（g）+ 6 H2O（g）；4NH3（g）+ 3 O2 = 2N2 + 6 H2O（g）Δf H mΘ/ kJ·mol-1- 46.11 0 0 - 241.818Δr H mΘ= 6×(- 241.818)- 4×(- 46.11) = -1266 kJ·mol-1（2）CH4(g) + H2O（g）= CO（g）+ 3 H2（g）。
Δr H mΘ= 206 kJ·mol-1第2章化学反应的基本原理一、判断题：1、放热反应均是自发反应。
（×）2、ΔS为负值的反应均不能自发进行。
（×）3、冰在室温下自动融化成水，是熵增加起了主要作用。
（√）4、因为∆G TΘ= -RTlnKΘ，所以温度升高，平衡常数减小。
（×）5、质量作用定律适用于任何化学反应。
（×）6、反应速率常数取决于反应温度，与反应物浓度无关。
《热化学与能源》幻灯片
➢单相（均匀）系统 ➢多相（不均匀）系统
相与相之间有明确的界面。
思考：1) 101.325kPa，273.15K(0°C)下，H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同时共存时系统中的相数为多少。
2) CaCO3(s)分解为CaO (s)和CO2(g)并达到平衡的系统
中的相数。
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➢ 状态函数是状态的单值函数。 ➢ 当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统的 始、末态有关，而与变化的实际途径无关。 以下例子说明：当系统由始态变到终态时，系统的状态函数
压力p和体积V的变化量与途径无关。
系统压力从3pº变为p°
图1.2 状态函数的性质
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广度性质和强度性质
《热化学与能源》幻灯片
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学习要求：
➢ 了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验 计算 方
法。
➢ 了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定 律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与热 力学能变的关系。
条件是恒容，后者的反应条件是恒压。用弹式量热计测量的 反应热是定容反应热还是定压反应热？
答：定容反应热
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1 反响热的实验测量方法
图1.3 弹式量热计
设有n mol物质完全反应，所 放出的热量使弹式量热计与 恒温水浴的温度从T1上升到 T2，弹式量热计与恒温水浴 的热容为Cs(J·K-1)， 比热容 为cs(J·K-1kg-1 )，则：
相与相之间有明确的界面。
思考：1) 101.325kPa，273.15K(0°C)下，H2O(l), H2O(g)和H2O(s)同时共存时系统中的相数为多少。
2) CaCO3(s)分解为CaO (s)和CO2(g)并达到平衡的系统
中的相数。
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➢ 状态函数是状态的单值函数。 ➢ 当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统的 始、末态有关，而与变化的实际途径无关。 以下例子说明：当系统由始态变到终态时，系统的状态函数
压力p和体积V的变化量与途径无关。
系统压力从3pº变为p°
图1.2 状态函数的性质
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广度性质和强度性质
《热化学与能源》幻灯片
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学习要求：
➢ 了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验 计算 方
法。
➢ 了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定 律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与热 力学能变的关系。
条件是恒容，后者的反应条件是恒压。用弹式量热计测量的 反应热是定容反应热还是定压反应热？
答：定容反应热
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1 反响热的实验测量方法
图1.3 弹式量热计
设有n mol物质完全反应，所 放出的热量使弹式量热计与 恒温水浴的温度从T1上升到 T2，弹式量热计与恒温水浴 的热容为Cs(J·K-1)， 比热容 为cs(J·K-1kg-1 )，则：
普通化学第1章
ΔrHm0 = ΣυBΔfHm0 υB为化学计量系数，反应物取负值，生成物取正值。
1.2 反应热的理论计算
● 利用燃烧焓
有机物难以从单质直接合成，但易燃烧。有机物的燃烧焓 ΔcHm0 指 1 mol 有机物在标准态下完全燃烧所放出的热量。 计算公式：ΔrHm0 = -ΣυBΔcHm0（B）
部分习题答案
1.1几个热力学常用术语
状态函数特点：a 状态一定，其值一定； b 殊途同归，值变相等； c 周而复始，值变为零。 例如，下面两种途径得到的300 K的水，其状态是是相同的。
1.1几个热力学常用术语
●过程与途径 过程：系统状态发生的变化 途径：实现过程的具体步骤 状态函数的变化值只取决于过程的始态与终态，而与过程的途 径无关。 热力学可逆过程：如果系统经过某过程由状态I变到状态II，当 系统沿该过程的逆过程回到原来的状态时对环境产生的一切影响被 消除。 可逆过程是一种理想化的过程，实际过程都是不可逆过程。实 际过程只能无限地趋近于理想过程。 可逆过程是在系统接近于平衡的状态下发生的无限缓慢的过程 ，和平衡密切相关。后续章节中有关热力学增量，只有通过可逆过 程（平衡）才能求得。可逆过程做功最大（反的命题不一定成立）。
石墨 每个碳原子都按平面正三角形方向和其他3个碳原子 以共价键结合，形成一个六角形平面层。C－C键长为142 pm，在垂直于层的方向上，还有一个价电子以π键（见 第3章）的方式将无数的平面层连结在一起，层间距为 340 pm。层间价电子活动比较自由，石墨的导电性、滑 动性都与此结构状态有关。做铅笔芯的并不是铅而是石 墨,但铅笔这个名词已沿用至今。石墨和金刚石都是碳元 素的单质，由于结构不同，性质差别很大，但在一定的 条件下，石墨可以变为人造金刚石，但变化条件相当苛 刻── 2000℃以上，1500 MPa。
1.2 反应热的理论计算
● 利用燃烧焓
有机物难以从单质直接合成，但易燃烧。有机物的燃烧焓 ΔcHm0 指 1 mol 有机物在标准态下完全燃烧所放出的热量。 计算公式：ΔrHm0 = -ΣυBΔcHm0（B）
部分习题答案
1.1几个热力学常用术语
状态函数特点：a 状态一定，其值一定； b 殊途同归，值变相等； c 周而复始，值变为零。 例如，下面两种途径得到的300 K的水，其状态是是相同的。
1.1几个热力学常用术语
●过程与途径 过程：系统状态发生的变化 途径：实现过程的具体步骤 状态函数的变化值只取决于过程的始态与终态，而与过程的途 径无关。 热力学可逆过程：如果系统经过某过程由状态I变到状态II，当 系统沿该过程的逆过程回到原来的状态时对环境产生的一切影响被 消除。 可逆过程是一种理想化的过程，实际过程都是不可逆过程。实 际过程只能无限地趋近于理想过程。 可逆过程是在系统接近于平衡的状态下发生的无限缓慢的过程 ，和平衡密切相关。后续章节中有关热力学增量，只有通过可逆过 程（平衡）才能求得。可逆过程做功最大（反的命题不一定成立）。
石墨 每个碳原子都按平面正三角形方向和其他3个碳原子 以共价键结合，形成一个六角形平面层。C－C键长为142 pm，在垂直于层的方向上，还有一个价电子以π键（见 第3章）的方式将无数的平面层连结在一起，层间距为 340 pm。层间价电子活动比较自由，石墨的导电性、滑 动性都与此结构状态有关。做铅笔芯的并不是铅而是石 墨,但铅笔这个名词已沿用至今。石墨和金刚石都是碳元 素的单质，由于结构不同，性质差别很大，但在一定的 条件下，石墨可以变为人造金刚石，但变化条件相当苛 刻── 2000℃以上，1500 MPa。
《热化学与能源》课件
核能技术的发展面临诸多挑战，如安全问题、核废料处理、资源利用等。
核能技术的发展需要加强国际合作，共同推进核能技术的安全、可持续发展。
热化学在能源领域的前景展望
高效利用化石燃料
通过热化学方法提高化石燃料的燃烧效率，降低污染物排放，实现能源的可持续发展。
新型热化学反应路径的开发
探索新型的热化学反应路径，降低能耗和减少污染物排放，实现绿色、环保的能源生产。
现状分析
全球及各地区能源消费结构、产量和需求量等现状。
问题探讨
能源利用中的环境污染、资源枯竭、能源安全等问题。
发展趋势
挑战分析
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
热化学与化石能源
1
2
3
储量丰富，分布广泛，但燃烧效率低，污染大。
煤
燃烧效率高，污染较小，但储量有限，开采成本高。
热化学是研究物质在热能作用下所发生的化学反应的科学，其分类主要根据反应过程中是否涉及化学键的断裂和形成。
总结词
热化学反应可以实现能量的有效转换和利用，主要通过燃烧、热电、热力循环等方式实现。
详细描述
燃烧是一种常见的热化学反应，通过燃烧燃料可以将化学能转化为热能和光能。热电是指利用温差实现电能转换的现象，而热力循环则是将热能转化为机械能的循环过程，如蒸汽机、燃气轮机等。
热化学在能源领域具有广泛的应用，如化石燃料、生物质能、核能等。
总结词
化石燃料是当前主要的能源来源之一，通过燃烧释放出大量的热能，可用于发电、供暖等领域。生物质能是利用生物质材料进行燃烧或发酵产生能量，具有可再生性。核能则是利用核裂变或核聚变反应释放出大量的能量，具有高效、清洁的特点。
核能技术的发展需要加强国际合作，共同推进核能技术的安全、可持续发展。
热化学在能源领域的前景展望
高效利用化石燃料
通过热化学方法提高化石燃料的燃烧效率，降低污染物排放，实现能源的可持续发展。
新型热化学反应路径的开发
探索新型的热化学反应路径，降低能耗和减少污染物排放，实现绿色、环保的能源生产。
现状分析
全球及各地区能源消费结构、产量和需求量等现状。
问题探讨
能源利用中的环境污染、资源枯竭、能源安全等问题。
发展趋势
挑战分析
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
新能源技术的研发和应用、能源结构的优化和转型等。
热化学与化石能源
1
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3
储量丰富，分布广泛，但燃烧效率低，污染大。
煤
燃烧效率高，污染较小，但储量有限，开采成本高。
热化学是研究物质在热能作用下所发生的化学反应的科学，其分类主要根据反应过程中是否涉及化学键的断裂和形成。
总结词
热化学反应可以实现能量的有效转换和利用，主要通过燃烧、热电、热力循环等方式实现。
详细描述
燃烧是一种常见的热化学反应，通过燃烧燃料可以将化学能转化为热能和光能。热电是指利用温差实现电能转换的现象，而热力循环则是将热能转化为机械能的循环过程，如蒸汽机、燃气轮机等。
热化学在能源领域具有广泛的应用，如化石燃料、生物质能、核能等。
总结词
化石燃料是当前主要的能源来源之一，通过燃烧释放出大量的热能，可用于发电、供暖等领域。生物质能是利用生物质材料进行燃烧或发酵产生能量，具有可再生性。核能则是利用核裂变或核聚变反应释放出大量的能量，具有高效、清洁的特点。
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1.1.1 几个基本概念
1. 系统与环境
系统：作为研究对象的那一部分物质和空间。 环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和 空间。
开放系统 有物质和能量交换
封闭系统 只有能量交换 图1.1 系统的分类
隔离系统 无物质和能量交换
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注意以下几点:
(热力学中称为压力)是强度性质的物理量。由此可以得出 什么结论？ 答：力和面积都是广度性质的物理量。结论是两个广度 性质的物理量的商是一个强度性质的物理量。
推论：摩尔体积(体积除以物质的量)是什么性质的物理量？
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4.
过程与途径
系统状态发生任何的变化称为过程。 实现一个过程的具体步骤称途径。
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思考：
(1) 101.325kPa，273.15K(0℃)下，H2O(l), H2O(g) 和H2O(s)同时共存时系统中的相数为多少？ (2) CaCO3(s)分解为CaO (s)和CO2(g)并达到平衡的 系统中的相数为多少？
答案: (1)在此条件下，存在3相（气、液、固各一相)。
(2)3相（气体1相，固体2相）。
Lecture 1
教学目标：
• 了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验计算方 法。
• 了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定 律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与 热力学能变的关系。
• 掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。 • 了解能源的概况、燃料的热值和可持续发展战略。
(1) 系统与环境之间的关系主要是物质和能量交换。 (2) 系统的边界有多种多样。 可以是实际的，也可以是假想的。如刚性壁， 活动壁，绝热壁，透热壁，半透壁。 (3) 不同系统有不同的环境，常用热源这一概念描 述。
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2. 相(phase)
系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分 称为相。根据相的概念，系统可分为： 单相（均匀）系统 多相（不均匀）系统 相与相之间有明确的界面。
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状态函数的性质
状态函数是状态的单值函数。 当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统 的始、终态有关，而与变化的实际途径无关。 以下例子说明：当系统由始态变到终态时，系统的状态函数 压力p和体积V的变化量与途径无关。
外压从3pº 变为p° 3pº
V T
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难点:
(1)状态函数的性质。 (2)qp与反应焓变的关系、qV与热力学能变的关系。
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1.1 反应热的测量
化学反应发生时，伴随有能量的变化，通常多以 热的形式放出或吸收。燃料燃烧所产生的热量和 化学反应中所发生的能量转换和利用都是能源的 重要课题。 热化学？ 研究化学反应中热与其它能量变化的定量关系的 学科。
思考：过程与途径的区别。 设想如果你要把20 ℃的水烧开，要完成“水烧开”这个 过程，你可以有多种具体的“途径”：如可以在水壶中常 压烧；也可以在高压锅中加压烧开再降至常压。
可逆过程： 体系经过某一过程，由状态Ⅰ变到状态Ⅱ之后， 如果通过逆过程能使体系和环境都完全复原，这 样的过程称为可逆过程。它是在一系列无限接近 平衡条件下进行的过程。
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3. 状态与状态函数(state and state function)
• 状态是系统一切性质的总和。有平衡态和非平 衡态之分。
如系统的宏观性质都处于定值，则系统为平衡态。 状态变化时，系统的宏观性质也必然发生部分或全部变 化。
• 状态函数： 用于表示系统性质的物理量X 称状态函数，如 气体的压力p、体积V、温度T 等。
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重点:
(1)热化学基本概念：状态函数，可逆过程，化学计量数， 反应进度，反应热和焓。 (2) 定容热效应的测量原理和方法。 (3)热力学第一定律和盖斯定律及其应用。
(4)定压热效应(qp)与反应焓变的关系、定容热效应(qv)与热 力学能变的关系。
(5)化学反应的标准摩尔焓变的计算。
解：用化学反应通式表示为：
0= - N2 - 3H2 + 2NH3
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• 对于同一个化学反应，化学计量数与化 学反应方程式的写法有关。
例： N2(g) + 3H2(g)＝2NH3(g) v(N2)＝-1， v(H2)＝-3， v(NH3)＝2
1/2N2(g) + 3/2H2(g)＝NH3(g) v(N2)＝-1/2， v(H2)＝-3/2， v(NH3)＝1
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5. 化学计量数
一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒 关系， 通式为：
0 B B
B
B 称为B 的化学计量数。 符号规定：反应物： B为负；产物：B为正。
例：应用化学反应通式形式表示下列合成氨的化学反应计 量方程式： N2 + 3H2 ＝2NH3
图1.2 状态函数的性质
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状态函数的三个特点：
① 状 态一定，其值一定； ② 殊途同归，值变相等 ； ③ 周而复始，值变为零。
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ห้องสมุดไป่ตู้ 广度性质和强度性质
状态函数可分为两类： 广度性质：具有加和性，如体积、质量等。
强度性质：不具有加和性，如温度、压力等。 思考：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压强
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6.
反应进度
d dnB
反应进度ξ 的定义：
B
nB 为物质B的物质的量，d nB表示微小的变化量。
ξ的单位是摩尔(mol)，它与化学计量数的选配有关。
思考：反应进度与化学反应方程式的书写有关吗？
答：有关。如对于反应 N2 + 3H2 = 2NH3 ，当有1mol NH3生成时，反应
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• 气体物质及其混合物：单相。
• 液体物质： 如相互溶解，则形成一个相（如酒 精与水）；如互不相溶，混合时，则形成有明 显界面分开的两个液相（如四氯化碳和水）。 • 固态物质： 较为复杂，它有晶态和非晶态之分， 晶态中又有多种结构，分属不同的相。
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