第1章-化学热力学与动力学基础

生成热 Qf
生成焓
标准生成焓
H
0 f
燃烧焓 H c
热化学定律
Lavoisier-Laplace定律
使一化合物分解成为组成它的元素所要求 供给的热量和由元素生成化合物产生的热量相 等，即化合物的分解热等于它的生成焓
1摩尔的化合物分Q1解质时的热效应称为该化合物
的分解热。 A BC
热化百度文库定律
盖斯(Hess)定律
分析化学平衡条件，平衡时系统的状态，主 要是燃烧反应平衡时的燃烧产物的温度与成 分的确定
化学动力学
研究有化学反应的系统从一个状态到另一个状 态的变化时所经历的过程及所需要的时间
化学动力学的目标是：
揭示化学反应速率变化的本质 掌握控制化学反应速率的方向
化学动力学
化学动力学的具体任务是：
化学过程的热效应与其所经历的中间状态 无关，而只与物系的初始及终了状态有关
C Q2 Q1
A
Q4
D Q3
B
Q5 E
Q 1Q 2Q 3Q 4Q 5
热化学定律
盖斯定律的应用 ➢ 利用已知热效应计算未知热效应
1 2
O2
C
积分上式可得：
H R 0 T H R 029 82 T9n 8 P cP PnR cPR
定比热：
H R 0 T H R 0 2 9n 8 P c P P n R c PT R 29
燃烧焓
燃烧焓
一摩尔的燃料在等温、等压条件下完全燃烧释 放出来的热量称为燃烧焓，也称为燃烧热或热 值。
确定化学反应速率的大小以及影响化学反应速 率的因素
研究各种化学反应机理，即研究由反应物到生 成物所经历的具体途径
有化学反应的系统的特点
热力系经历化学反应后不仅有热力参数变化， 而且其组成和成分亦会发生变化
确定平衡状态的独立参数在2个以上
Uf(T,P,n1,n2,,nk)
H(T,P,n1,n2,,nk)
热效应：在下列条件下系统吸收或释放的热量
体系是在等温、等压或等温、等容条件下进行 化学反应
除膨胀功以外不作任何其它形式的功
热效应的分类
生成焓 反应焓 燃烧焓
生成焓
生成焓
由稳定的单质在等温、等压条件下生成一摩尔 的化合物时的热效应，称为该化合物的生成焓。
以hf 表示，单位：kJ/mol。 不同温度、压力下化合物的生成焓是不同的
标准生成焓
化合物的生成反应是在一个标准大气压、298K （25℃）温度下进行的
表示为：
h
0 f
298
稳定单质或元素的标准生成焓规定为零
生成焓
举例说明：
C1 2O 2 C O 11 .504kJ /m,o lh0 f29 811 .504kJ /mol 1 2H21 2I2 HI2.1 50kJ /m,o lh0 f29 82.1 50kJ /mol
化学热力学
研究有化学反应的系统，其基本任务是将热 力学的基本定律应用于化学过程或物理化学 过程，研究这些过程中能量的转换，确定其 中的能量平衡，判断过程可能进行的方向， 研究相平衡、化学平衡，等等
化学热力学
热力学第一定律的应用
分析化学能与热能之间的转换，确定化学反 应的热效应
热力学第二定律的应用
标准状态下的燃烧焓称为标准燃烧焓 hC0 298
产物中含有水分时，以气态水和液态水计算出 的燃烧焓是不相同的
H2O (g) H2O (l)4.0 41kJ /mol h2 09 84.0 41kJ /mol
小结
反应热
反应热
热效应
Wu 0
定压热效应Qp 定容热效应
（反应焓ΔH）
Qv
燃烧热 Qc
反应焓
任意温度、压力下反应焓的计算
对于理想气体而言，焓只是温度的函数，与压 力无关
假设某化学反应：
njRj niPi
jR
iP
反应焓
任意温度、压力下反应焓的计算
H
0 RT
ni
h
0 fTi
n
j
h
0 fTj
iP
jR
d
H
0 RT
dT
ni
iP
d
h
0 fTi
dT
nj
jR
d
h
0 fTj
热力学第一定律解析式
QU 2U 1W uW
反应热
有用功 容积功
定温－定容过程
QU2 U1 Wu,v
定温－定热压力过学程能，包括Q内H热2能H和1化W 学u,能p
无 有 用 功
热效应
QQVP
U2 U1 H2 H1
定容热效应(反应能) 定压热效应(反应焓)
QpQv R Tn
化学反应的热效应
反应焓与反应能的比较
dT
nicPi n jc pj
iP
jR
n pc pp nRc pR
反应焓
任意温度、压力下反应焓的计算
d dHR T 0 TnpcppnRcpR
反应焓随温度的变化率等于反应物和 生成物的定压比热容之差。
这个关系称为Kirchoff定律。
反应焓
任意温度、压力下反应焓的计算
d dHR T 0 TnpcppnRcpR
以HR 表示，单位：kJ
反应焓等于生成物焓的总和与反应物焓的总和 之差
标准反应焓
反应在一个标准大气压、298K（25℃）温度下 进行的
表示为
H
0 R
298
反应焓
标准反应焓的计算
H R 0 29 8 n i h 0 f2i9 8 n j h 0 f29 j 8
i P
j R
生成物的生成焓之和 反应物的生成焓之和
定温－定容过程、定温－定压过 程在化学热力学中具有重要的意义
有化学反应的系统的特点
热力学能的变化包括化学能的变化 容积变化功一般为无用功
WtotWWu
容 有用功，包括电 积 功、磁功等 功
有化学反应的系统的特点
燃烧反应是强烈的不可逆过程，但燃料电池接近可 逆过程
氢氧燃料电池工作原理
化学反应的热效应
QpQv R Tn
以辛烷C8H18为例：
Q Q 0 假设温度为298K，则： RT=8.314×2p98=2477.6vkJ/kmol=2.48 kJ/mol 工△程n=上3.5，反应焓与反应能近似相等 RT △n=8.68kJ/mol=76kJ/kg
辛烷的燃烧热： Q=-47837.7kJ/kg
化学反应的热效应
1 C O 2O 2 C2O 2.8 92 6 k/J m,o h l 2.8 92 6 k/J mo 2 C O 2 2 C O 2.2 01 8 k/J m,o h l 2.2 01 8 k/J mol
不是生成焓
反应焓
反应焓
在等温、等压条件下由几种化合物或单质反应 形成生成物时吸收或释放的热量称为反应焓