大学本科无机化学 第二章 热化学 ppt课件
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的单位是mol
大学本科无机化学 第二章 热化学
9
例题：
t 0时 n B / mol
N 2 g 3 H 2 g 2 N 3 g H
3.0 10.0
0
0
t1时 n B / mol
2.0 7.0
2.0
1
t 2时 n B / mol
1.5 5.5
3.0
2
1
n1N 2 N2
(2.0 3.0)mol 1
大学本科无机化学 第二章 热化学
3
敞开系统
封闭系统
大学本隔科无离机化系学统第二章 热化学
4
2.1.2 状态和状态函数 状态:一定条件下系统的性质不同
状态函数:描述系统性质的物理量(p,V,T)。
特点:(1)状态一定,状态函数一定。 (2)状态变化,状态函数也随之而变, 且状态函数的变化值只与始态、 终态有关,而与变化途径无关。
l
反应进度必须对应具体的反应方程式。
大学本科无机化学 第二章 热化学
11
2.2 热力学第一定律
热和功 热力学能 热力学第一定律 焓变和热化学方程式 Hess定律
大学本科无机化学 第二章 热化学
12
2.2.1 热和功
热（Q）：系统与环境之间由于存在温差
而传递的能量。 热不是状态函数。
系统吸热: Q >0；
系统放热: Q <0。
大学本科无机化学 第二章 热化学
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功(W )：系统与环境之间除热之
外以其它形式传递的能量 。
系统对环境做功，W<0
环境对系统做功，W>0
体积功：W F ex l
p ex A l
p ex V 1 V 2
V1
pex
p ex V
l
非体积功
功不是状态函数
液体、固体 T, p下,纯物质
溶质、溶大学液本科B无机化b 学c B 第B 二 章 热b 化c 学 1 1 m mo o k L 1 l lg 11 9
2 H 2gO 2g 22 H O g rH m 29 .18 K 5 48 .63 k 4J m-1 ol
聚集状态不同时， r H m 不同。
2H 2gO 2g 22 H O (l) rH m 29 .18 K 5 57 .61 k 6J m-1 ol
化学计量数不同时， r H m 不同。
H2g1 2O2gH2Og
rHm29.185 K24.812 kJmo-1 l
大学本科无机化学 第二章 热化学
20
两种实验室常用量热计
简易量热计
弹式量热计
1.0mol
1
n1H 2 H 2
(7.0 10 .0)mol 3
1.0mol
1
n1 NH NH 3
3
(2.0 0)mol 2
1.0mol
2 1.5mol
大学本科无机化学 第二章 热化学
10
1 2N2g2 3H2gN3H g
t t1时
1' nN2 N2
(2.03.0)mo 2l.0mo 1/2
第二章 热化学
2.1热力学术语及基本概念 2.2热力学第一定律
大学本科无机化学 第二章 热化学
1
2.1 热力学的术语和基本概念
系统和环境 状态和状态函数 过程、途径和可逆过程 相 化学反应计量式和反应进度
大学本科无机化学 第二章 热化学
2
2.1.1系统和环境 系统：被研究对象。 环境：系统外与其密切相关的部分。 敞开系统:与环境有物质交换也有能量交换。 封闭系统:与环境有能量交换无物质交换。 隔离系统:与环境无物质、能量交换。
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2.2.2 热力学能
热力学能（U）:系统内所有微观粒子的全部
能量之和，也称内能。
U是状态函数
U2U1U
热力学能变化只与始态、终态有关， 与变化途径无关。
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.2.3 热力学第一定律 热力学定律的实质是能量守恒与转化定律。
U1 得吸 功 W热 Q U2
焓： HUpV
焓变：QpH2H1H
吸热H 反 0,应 放热H 反 0应
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2. 热化学方程式
表示化学反应及其反应热关系的化学 反应方程式
2H 2gO 2g 2H 2O g rH m 29 .18 K 5 48 .63 k 4Jm-o 1 l
r H m 称为反应的标准摩尔焓变。 标准状态：气体 T、 pp10k0Pa
U2U 1QW
U2 U1 QW
对于封闭系统热力学第一定律为：
UQW
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.2.4 焓变和热化学方程式
1.焓和焓变 对于封闭系统，在定容过程中，
V=0，W=0
QV U
QV为定容反应热。
大学本科无机化学 第二章 热化学
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在定压过程中：
U Qp pexV
U2 U1 Qp pex V2 V1 U2 U1 Qp p2V2 p1V1 Qp (U2 p2V2 ) U1 p1V1
r Hm ngRT
r Hm RT vB(g)
rHm
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2.2.5 Hess定律 1. 标准摩尔生成焓
在温度T下,由参考状态单质生成1mol物质B
的标准摩尔焓变,称为物质B的标准摩尔生成焓。
f Hm(B,相态 ,T) 单位k是 Jmo-1l
H2g1 2O2gH2Og fHmH2Og,2, 9.18K 524.81k2Jm-o1 l
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.1.3 过程、途径和可逆过程 定温过程：T1T2 Tex 定压过程：p1p2 pex 定容过程：V1 V2
可逆过程：系统从终态到始态时消除了对环境
产生的一切影响。可逆过程是理想 化过程，无限接近平衡态。
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.1.4 相 系统中物理性质和化学性质完全相同
的任何均匀部分。
均相系统(或单相系统)
非均相系统(或多相系统)
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2.1.5 化学反应计量式和反应进度 化学反应计量式
aAbB yY zZ
0 BB
B
VB——物质B的化学计量数
A a B b Y y Z z
大学本科无机化学 第二章 热化学
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反应进度
nBBnB()BnB(0)
测它于量溶恒中液压和反反热应应、的热溶热Qp解效。热应及，大学其属本科无机化此该学 第法装二章测置热定主化学的要是用于恒测容定热燃效烧应热Qv。2，1
3. rUm与rHm 的关系
UQW
UHpexV
对于无气体参加的反应,W = –pex V=0
rHm rUm
有气体参加 rU mrH mpe xV
的反应:
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例题：
t 0时 n B / mol
N 2 g 3 H 2 g 2 N 3 g H
3.0 10.0
0
0
t1时 n B / mol
2.0 7.0
2.0
1
t 2时 n B / mol
1.5 5.5
3.0
2
1
n1N 2 N2
(2.0 3.0)mol 1
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敞开系统
封闭系统
大学本隔科无离机化系学统第二章 热化学
4
2.1.2 状态和状态函数 状态:一定条件下系统的性质不同
状态函数:描述系统性质的物理量(p,V,T)。
特点:(1)状态一定,状态函数一定。 (2)状态变化,状态函数也随之而变, 且状态函数的变化值只与始态、 终态有关,而与变化途径无关。
l
反应进度必须对应具体的反应方程式。
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11
2.2 热力学第一定律
热和功 热力学能 热力学第一定律 焓变和热化学方程式 Hess定律
大学本科无机化学 第二章 热化学
12
2.2.1 热和功
热（Q）：系统与环境之间由于存在温差
而传递的能量。 热不是状态函数。
系统吸热: Q >0；
系统放热: Q <0。
大学本科无机化学 第二章 热化学
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功(W )：系统与环境之间除热之
外以其它形式传递的能量 。
系统对环境做功，W<0
环境对系统做功，W>0
体积功：W F ex l
p ex A l
p ex V 1 V 2
V1
pex
p ex V
l
非体积功
功不是状态函数
液体、固体 T, p下,纯物质
溶质、溶大学液本科B无机化b 学c B 第B 二 章 热b 化c 学 1 1 m mo o k L 1 l lg 11 9
2 H 2gO 2g 22 H O g rH m 29 .18 K 5 48 .63 k 4J m-1 ol
聚集状态不同时， r H m 不同。
2H 2gO 2g 22 H O (l) rH m 29 .18 K 5 57 .61 k 6J m-1 ol
化学计量数不同时， r H m 不同。
H2g1 2O2gH2Og
rHm29.185 K24.812 kJmo-1 l
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两种实验室常用量热计
简易量热计
弹式量热计
1.0mol
1
n1H 2 H 2
(7.0 10 .0)mol 3
1.0mol
1
n1 NH NH 3
3
(2.0 0)mol 2
1.0mol
2 1.5mol
大学本科无机化学 第二章 热化学
10
1 2N2g2 3H2gN3H g
t t1时
1' nN2 N2
(2.03.0)mo 2l.0mo 1/2
第二章 热化学
2.1热力学术语及基本概念 2.2热力学第一定律
大学本科无机化学 第二章 热化学
1
2.1 热力学的术语和基本概念
系统和环境 状态和状态函数 过程、途径和可逆过程 相 化学反应计量式和反应进度
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.1.1系统和环境 系统：被研究对象。 环境：系统外与其密切相关的部分。 敞开系统:与环境有物质交换也有能量交换。 封闭系统:与环境有能量交换无物质交换。 隔离系统:与环境无物质、能量交换。
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14
2.2.2 热力学能
热力学能（U）:系统内所有微观粒子的全部
能量之和，也称内能。
U是状态函数
U2U1U
热力学能变化只与始态、终态有关， 与变化途径无关。
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15
2.2.3 热力学第一定律 热力学定律的实质是能量守恒与转化定律。
U1 得吸 功 W热 Q U2
焓： HUpV
焓变：QpH2H1H
吸热H 反 0,应 放热H 反 0应
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2. 热化学方程式
表示化学反应及其反应热关系的化学 反应方程式
2H 2gO 2g 2H 2O g rH m 29 .18 K 5 48 .63 k 4Jm-o 1 l
r H m 称为反应的标准摩尔焓变。 标准状态：气体 T、 pp10k0Pa
U2U 1QW
U2 U1 QW
对于封闭系统热力学第一定律为：
UQW
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.2.4 焓变和热化学方程式
1.焓和焓变 对于封闭系统，在定容过程中，
V=0，W=0
QV U
QV为定容反应热。
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在定压过程中：
U Qp pexV
U2 U1 Qp pex V2 V1 U2 U1 Qp p2V2 p1V1 Qp (U2 p2V2 ) U1 p1V1
r Hm ngRT
r Hm RT vB(g)
rHm
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.2.5 Hess定律 1. 标准摩尔生成焓
在温度T下,由参考状态单质生成1mol物质B
的标准摩尔焓变,称为物质B的标准摩尔生成焓。
f Hm(B,相态 ,T) 单位k是 Jmo-1l
H2g1 2O2gH2Og fHmH2Og,2, 9.18K 524.81k2Jm-o1 l
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.1.3 过程、途径和可逆过程 定温过程：T1T2 Tex 定压过程：p1p2 pex 定容过程：V1 V2
可逆过程：系统从终态到始态时消除了对环境
产生的一切影响。可逆过程是理想 化过程，无限接近平衡态。
大学本科无机化学 第二章 热化学
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2.1.4 相 系统中物理性质和化学性质完全相同
的任何均匀部分。
均相系统(或单相系统)
非均相系统(或多相系统)
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2.1.5 化学反应计量式和反应进度 化学反应计量式
aAbB yY zZ
0 BB
B
VB——物质B的化学计量数
A a B b Y y Z z
大学本科无机化学 第二章 热化学
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反应进度
nBBnB()BnB(0)
测它于量溶恒中液压和反反热应应、的热溶热Qp解效。热应及，大学其属本科无机化此该学 第法装二章测置热定主化学的要是用于恒测容定热燃效烧应热Qv。2，1
3. rUm与rHm 的关系
UQW
UHpexV
对于无气体参加的反应,W = –pex V=0
rHm rUm
有气体参加 rU mrH mpe xV
的反应: