2019大学基础化学第六章化学反应的能量变化.ppt
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1、1,医用基础化学,化学教研室,吴海珊(1020403),第六章 化学反应热及化学反应的方向和限度,2,预习提纲:,1. 如何计算化学反应热? 2. 如何判断化学反应的方向? 3. 如何衡量化学反应的限度?,3,作业:P.118 1、2、4、5、6、7、 10、12,预习:,自学: P.100 (三) P .103 (二) P .111-115 四、五,不要求:P .92 (二) P .94 (三),4,第六章 化学反应的能量变化、 方向和限度,C6H12O6(s),+,6O2(g),6CO2(g),+,6H2O(l),放出热量:,2802.5 (kJ/mol),自发反应方向:,反应限度:,很大
2、,5,主要内容:,热力学的几个常用术语 能量守恒和化学反应热 (重点) 化学反应的方向和推动力(重点) 化学反应的限度和平衡常数,6,第一节 热力学的几个常用术语,一、状态函数state function,1.状态,指系统中所有的性质及,条件均确定不变的平衡状态。,7,Pep1,始态,终态,8,性质确定,状态就确定。 状态改变,性质就改变。,2. 状态函数,描述和规定状态的,宏观性质。,广度性质:,与系统中物质的数量有关, 具有加合性。,n、m、V、U(内能)、H(焓)、S(熵)、G,强度性质:,与系统中物质的数量无关,不具有加合性。,T、P、M,9,问:,冰:1g+1g=,2g,2杯30水混
3、合,混合后T=,30 ,3. 状态函数的特征,系统的状态一定,状态函数的值就一定。,状态函数的变化值仅取决于始态和终态,而与变化的具体途径无关。,10,问:水从10变到20 , T=,?,始态:T1= 10,终态:T2= 20,T=25 ,T=,10 ,T=,15 ,T=,5 ,T2T1,11,状态函数有特征,状态一定值一定,殊途同归变化等,周而复始变化零。,12,二、heat and work,1. 热Q,放,环境间交换或传递的能量。(J, KJ),由于温度不同,而在系统与,2. 功W,除热以外,系统和环境间,进行传递和交换的其它各种形式的能量。,13,W=,Fedz=,peAdz,=ped
4、V,W,当恒外压时:,W,14,体积功: P外V,非体积功:电功等,作,从系统角度使系统能量升高为正,反之为负。,(恒外压),15,问:热和功是否状态函数?与途径是否有关?,Q1=?,Q2=?,吸,16,热和功不是状态函数。热和功是过程物理量,其大小与途径有关。,例:,练习题,17,第二节 能量守恒和化学反应热,一、内能U和热力学第一定律,1. internal energy,系统内部能量的总和。,问:内能是否状态函数?,能否测出U值?,18,2. the first law of thermodynamics,自然界的一切物质都具有能量,能量有各种不同形式,并且能够从一种形式转化为另一种形式
5、,在转化中,能量的总值不变。,19,始,终,U1,U2,从环境吸热Q=10J,系统对环境作功W=-5J,U2=,U1+Q +W,U= U2U1=,Q +W,练习题,=5J,宏观上静止且无外力场存在的封闭体系:,热力学第一定律,20,封闭系统在恒P,不做非体积功时:,=QPP外V,QP= U+ P外V=,U2U1+ P外V,P外=P1=P2,二、系统的焓和等压反应热,21,QP=,U2U1+ P外(V2V1),=( U2+P2 V2) ( U1+P1V1),=H2H1,=H,H是否状态函数?,恒压过程的反应热等于系统的焓变,以后用焓变表示等压反应热,22,三、热化学方程式,1. 化学反应的热效应
6、rHm,当体系发生反应之后,使产物的温度回到反应前始态时的温度,体系放出或吸收的热量。,T(反应物) T(产物),23,同时标明热效应值及物质状态的化学方程式,2. 热化学方程式,标准态,化学反应,单位反应进度,H2O (g)?,24,3. 标准态,气体:,纯液体:,纯固体:,溶质:,P分=100 kPa, T , 理想气体,P外=100 kPa, T,P外=100 kPa, T,最稳定晶体,P外=100 kPa, T,C=1mol/L,在T和 p(100kPa)下该物质的状态。,25,4. 反应进度extent of reaction,t=0,t=t,nA,0,nD,0,nG,0,nH,0,
7、nA,nD,nG,nH,化学计量数,反应进度:,单位:mol,26,30,10,0,6,21,7,N2 + 3H2,2NH3,例:,t=0, =0,t=t, = ,(1),=3(mol),=3(mol),27,用任一反应物或产物所表示的反应进度都是相等的。,=6(mol),化学反应式的写法不同, 也不同。,28,单位反应进度:,=1mol,此时:,nB,B,30,10,0,2,27,9,N2 + 3H2,2NH3,例:,t=0, =0,t=t, = ,(1),=1(mol),=1mol是指按反应式进行,29,46.11 kJ/mol,30,四、Hess定律和反应热的计算,Hess定律:一个化学
8、反应不管是一步 完成或是分几步完成,他的反应热都 是相同的。,为什么?,31,反应物,生成物,H,H1,H2,H3,H= H1+ H2+ H3,恒T 、 P,不做非体积功:,H= QP,32,1. 由已知热化学方程式组合求反应热,例:试利用以下各热化学方程式求生成CO(g)的反应热,C(石墨),+,O2(g),CO2(g),rHm,1,O,CO(g),+,1,2,O2(g),CO2(g),rHm,2,O,C(石墨),+,1,2,O2(g),CO(g),rHm,3,O,?,33,方法一:,C(石墨),CO2(g),rHm,1,O,CO(g),rHm,3,O,rHm,2,O,?,34,方法二;根据
9、反应物和产物判断,C(石墨),+,O2(g),CO2(g),rHm,1,O,CO(g),+,1,2,O2(g),CO2(g),rHm,2,O,C(石墨),+,1,2,O2(g),CO(g),rHm,3,O,?,35,乙酸(l),+,2O2(g),2CO2(g),H2(g),+,O2(g),CO2(g),C(石墨),+,1,2,O2(g),+,2H2O(l),H2O(l),2C(石墨),+,2H2(g),+,O2(g),乙酸(l),?,解:,rHm,4,O,=,+,36,2. 由标准摩尔生成焓求标准反应热,在标准态下,由稳定单质,生成1mol该物质 B 的焓变。KJ/mol,例:,=227.4(
10、KJ/mol),37,2,H2(g),+,C2H2(g)的生成反应,稳定单质,=227.4(KJ/mol),C(石墨),C2H2(g),38,稳定单质的标准摩尔生成焓等于零,39, 计算标准反应热,rHm,O,(反应物),(产物),40,例:用标准摩尔生成焓计算标准反应热,4NH3(g),+,5O2 (g),4NO (g),+,6H2O(l),45.9,91.3,285.8,解:,1166(KJ/mol),重点,41,第三节 化学反应的方向和推动力,一、自发过程及其特征,从高到低,推动力,自发判据,水流,h,h0,T,T0,传热,h=0,T=0,达平衡时,化学反应,G,G0,G=0,42,自发
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