物理化学课件02-06.ppt

1、曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-291气体的节流膨胀过程是个 过程。J-T()HTp复习焦焦汤系数汤系数曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-292pVQQnRTrrHUnRT 是生成物与反应物理想气体物质的量之差值。n复习曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-293设某反应DEFGDEFG 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。B3. 反应进度 的定义2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-294DnEnFnGnD,0nE,0nF,0nG,0

2、nDEFGDEFG GGGFFFEEEDDDnnnnnnnn0,0,0,0,0t tt 2.11 热化学反应进度是20世纪初比利时的T.de donder引进的曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-295BB,0Bnn 和 分别代表任一组分B 在起始和t 时刻的物质的量。B,0nBnBBddn 单位：mol2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-296反应进度的特点（1）用反应体系中的任一物质表示反应进度，结果一样（2）反应进度与反应方程式的写法有关。（3）若反应进度按计量系数完成一个单元的反应，则molnBB1 2.11

3、热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-297以 表示反应的摩尔焓变，用 表示 HrmrH mol1 实际上是反应按给定的方程式进行 的反应时所发生的焓变。单位：mrH 1molJ 4. 恒压摩尔热效应与恒容摩尔热效应 2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-298当反应进度为1 mol 时： rmrmBBHURT UUrmr2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-299焓的变化反应物和生成物都处于标准态反应进度为1 mol反应（reaction）反应温度2.11 热化学标准摩尔

4、焓变 )T(Hmr 曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-29101).固体、液体的标准态：任一温度T压力为 的纯固体或纯液体。 p真实状态物质标准态的规定2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2911实际气体：任一温度T压力为 且服从理想气体行为的状态。 p2).气体的标准态：理想气体：任一温度T压力为 的状态。 p假想状态2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2912标准态不规定温度，每个温度都有一个标准态。2.11 热化学一般298.15 K时的标准态数据有表可查。曲阜师范

5、大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2913表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。因为U, H的数值与体系的状态有关，所以方程式中应该注明物态、温度、压力、组成等。对于固态还应注明结晶状态。5. 热化学反应方程式的写法 2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2914例如：298.15 K时 式中： 表示反应物和生成物都处于标准态（ 代表气体的压力处于标准态）时，在298.15 K，反应进度为1 mol 时的焓变。)K15.298(Hmr ),(2),(),(22pgHIpgIpgH18 .51)15.298(molk

6、JKHmr2.11 热化学p曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-29151）反应热与化学反应方程式的写法有关，反应热必须与所给反应的计量方程对应。例： 注意事项),(2),(),(22pgHIpgIpgH18 .51)15.298(molkJKHmr),(),(21),(2122pgHIpgIpgH19 .25)15.298(molkJKHmr2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-29162）反应进度为1 mol ，表示按计量方程反应物应全部作用完，而不管反应是否真正完成。若是一个平衡反应，显然实验所测值会低于计算值。但

7、可以用过量的反应物，测定刚好反应进度为1 mol 时的热效应。2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2917量热计，其工作原理：将由导热性能良好的材料制成的反应器浸没在充满水的绝热良好的容器中，设法使反应在反应器中进行。若反应放热，所产生的热传入水中使水的温度升高，准确测出水温变化值，根据水量及其有关附件的热容等数据，即可算出反应热效应。6. 反应热的测量 2.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-29182.11 热化学曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-29192.11 热化学

8、曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2920测定物质燃烧反应的热效应，常用装置为弹式量热计。具体操作：在弹形反应器内有一样品平台，将定量反应样品放于其上，向反应器内通一定压力的氧气，然后将反应器放到充满水的绝热容器中，水中有精密温度计和搅拌器，通电于靠近样品一定规格和长度的燃烧丝，使之燃烧导致被测样品发生燃烧反应，记录水温变化，用来计算反应热。QV CT 2.11 热化学得到得到计算计算mrH mrU例题例题曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2921盖斯（G.H.Hess）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

9、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。2.12 Hess定律曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2922其应用：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，可以用盖斯定律，利用容易测定的反应热来计算不容易测定的反应热。2.12 Hess定律例如：求C(s)和 生成CO(g)的反应热。 g)(O2曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2923已知：（1） （2） (g)CO)(OC(s)22gm,1rH2212CO(g)O (g)CO (g)m,2rH则 （1）

10、-（2）得（3） （3）CO(g)g)(OC(s)221m,3rHm,2rm,1rm,3rHHH同一物质相消，必须物种、物相和状态都相同同一物质相消，必须物种、物相和状态都相同2.12 Hess定律曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2924热化学方程式以代数方程式进行计算热化学方程式以代数方程式进行计算2.12 Hess定律例题例题曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-29252.13 几种热效应一、化合物的生成焓二、离子生成焓四、键焓五、溶解热和稀释热三、物质燃烧焓曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2

11、926标准摩尔生成焓（standard molar enthalpy of formation）在标准压力下，某反应温度时，由最稳定的单质生成标准状态下一摩尔物质的焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓。)(Hmf物质，相态，温度物质，相态，温度 一、化合物的生成焓2.13 几种热效应曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2927例如：在298.15 K时这就是HCl(g)的标准摩尔生成焓： 反应焓变为： )p,g(HCl)p,g(Cl21)p,g(H2122 1mrmolkJ31.92)K15.298(H 1mfmolkJ31.92)K15.298,g,HCl(H 2.

12、13 几种热效应曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2928没有规定温度，一般298.15 K时的数据有表可查。物质生成焓仅是个相对值，是相对于稳定单质的焓值，所以最稳定单质的生成焓等于零。稳定单质是指定条件下最稳定的状态，如碳的最稳定单质为石墨；溴的最稳定单质是液态溴。2.13 几种热效应曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2929直接由单质合成的化合物的生成焓可由实验测定，但多数化合物并不能由稳定单质生成，此时可借助Hesss Law来计算。2.13 几种热效应曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-29

13、30)()()(2)(2322lCOOHCHgOgHsC)()()(22gCOgOsC)()(21)(222lOHgOgH)(2)(2)(2)(2223lOHgCOgOlCOOHCH(1)(2)(3)1 ,mrH2,mrH3 ,mrH2.13 几种热效应X曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2931）（KHmr15.298)15.298,(2)15.298,(222KlOHHKgCOHmfmf)15.298,(3KlCOOHCHHmf，)(2)(2)(2)(2223lOHgCOgOlCOOHCH2.13 几种热效应曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学

14、院2022-5-2932任意一个反应的反应热等于生成物生成焓之和减去反应物生成焓之和。在标准压力下和反应温度时（通常为298.15 K）D3CBA2 )K15.298(Hmr )K15.298,D(H3)K15.298,C(Hmfmf )K15.298,B(H)K15.298,A(H2mfmf 2.13 几种热效应曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2933 为计量方程中的系数，对反应物取负值，生成物取正值。B )K15.298(Hmr )15.298,B(HmfBB 之所以有此规则，是基于反应方程式两边所需单质数目种类相同，有共同的起点。2.13 几种热效应曲阜

15、师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2934二、离子生成焓 因为溶液是电中性的，正、负离子总是同时存在，不可能得到单一离子的生成焓。 所以，规定了一个目前被公认的相对标准：标准压力下，在无限稀薄的水溶液中， 的摩尔生成焓等于零。H其它离子生成焓都是与这个标准比较的相对值。0),aq(H(Hmf 2.13 几种热效应曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2935),aq(Cl),aq(H)g(HClOH2 114.75)15.298(molkJKHmr),(),(),(gHClHaqClHaqHHmfmfmf130.92),(molkJgHClHmf30.9214.75),(),(aqClHaqHHmfmf1molkJ44.167 2.13 几种热效应曲阜师范大学化学与化工学院曲阜师范大学化学与化工学院2022-5-2936298.15 K，标准压力下，水溶液中某些离子的标准摩尔生成焓数据有表可查。2.13 几种热效应