无机及分析化学(基本原理热力学).ppt

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1、（二）热化学1、热和功热化学研究化学反应和状态变化过程中热效应变化规律的科学。化学反应常常有放热和吸热的现象，即化学反应的能量变化常以热的形式表现出来，如何描述，有何规律？这是热化学所研究的问题。热和功（1）定义：功和热是体系发生变化时，与环境交换能量的两种形式。分别用W和Q表示。（2）特点：与状态有关，不是状态函数。│Q│>0燃烧H2OW=0H2+O2Q=0电池H2O│W│>0例如：Zn+CuSO4Cu+ZnSO4直接反应时，能量主要以热的形式表现出来；构成原电池则能产生电功，又有热效应，两种不同形式的反

2、应所产生的W和Q是不相同的。功的表示：功有多种形式：膨胀功和电功（在本课程中）体系对外(环境)作功：W<0环境对体系作功：W>0热的表示：体系吸热：Q>0(热为正值）体系放热：Q<0(热为负值）2、内能(U,潜能，热力学能)定义：体系内部各种能量的总和（各种粒子的动能、粒子间相互作用的势能及分子内部的能量，不包括体系整体运动动能和势能)。特点：内能是体系内部能量的总和,它就是体系自身的性质，只决定于其状态,是体系的状态函数。体系的状态一定，其内能为一定值。内能的绝对值无法求得，只能求出其改变值：U1U2U2-U

3、1=△U3、热力学第一定律（1）问题的提出：*有的反应放热，有的反应吸热，有的反应放热多，有的放热少，为什么？有何规律？*这些热是从哪里来的？*能量的变化有多少？如何表示？（2）热力学第一定律：能量守恒是守恒的，体系能量的变化只能从一种转变为另一种形式。（3）热力学第一定律的数学表示式如果一个封闭体系，它处于一种特定的内能状态U1，我们给这个体系输入一定的热量Q，同时体系对环境做了一些功W，结果使这个体系过渡到一个新的内能状态U2。则：U2=U1+(Q-W)U2-U1=Q-WΔU体系=U2-U1=Q-W体系吸热

4、：Q改变条件体系作功：-Wgass吸热（Q）gass对外作功（-W）状态（一）状态（二）U1U2体系从状态（一）变至状态（二），能量变化：Q-W体系的能量哪里去了？只可能是体系的内能变化。即：Q-W=U2-U1=△U>0吸收能量多，对外作功少，△U>0Q-W=0Q=W△U=0<0吸收能量少，对外作功多，△U<0ΔU体系=U2-U1=Q-W4、焓变和热化学方程式1．焓及焓变（1）焓的导出焓是一个全新的概念，什么是焓，什么是焓变？我们可以如下体系来导出焓的概念：改变条件吸热（Q）对外作功（-W）状态（一）状态（二）

5、U2T2P2V2U1T1P1V1设一封闭体系变化是恒压过程，且只做体积功，根据热力学第一定律，则有：Qp-W=ΔU=U2-U1Qp=ΔU+W根据给定的条件：ΔU=U2-U1，ΔV=V2-V1P1=P2=P外又知道：W=P外*ΔV=p外(V2-V1)所以：QP=ΔU+W=U2-U1+p外(V2-V1)=(U2+p外V2)-(U1+p外V1)终态始态令：H=U+pV则有：Qp=H2-H1=ΔH在热力学上将(U+pV)定义为新的状态函数，叫做焓，以H来表示。（2）焓的特性*焓（H）是U，p和V复合的函数，U，p和V是

6、状态函数，因此H也是状态函数。*H具有能量的量纲，其绝对值无法确定。*H具有加和性。*在封闭体系中发生只做体积功的等压过程，这一特定条件下ΔH=Qp。焓具有广度性质，有加和性。量纲：旧称因次，物理量用基本量表示时，其关系式中各个指数称为该物理量对于所取基本量的量纲。例如，物体的体积可表示为L3,则对于物理量L而言，量纲为3。2、热化学方程式（1）标准状态什么是标准态：相对比较的基线（温度T和压力）。标准态压力p：p=100kPa1）气体的标准态：在温度T、标准压力下表现的状态。2）液体或固体的标准态：在温度

7、T、标准压力下表现的状态。3）液体溶液中溶剂A和溶质B的标准态：在温度T、标准压力下，标准质量摩尔浓度bB=b=1mol/kg。（标准物质量浓度CB=C=1mol/L3）b0=C物质的标准态对温度T未作具体规定，若没有表明，一般都是298.15K。（2）热化学方程式什么是热化学方程式？它与常见的化学方程式有何不同？热化学方程式如何书写？*定义：表示化学反应与热效应关系的化学反应方程式，称为热化学方程式。例如：2H2(298.15K,100kp)+1/2O2(298.15K,100kp)=2H2(298.1

8、5K,100kp)ΔrH=-241.82kj/mol*写法：正确写出反应方程式，配平之。标明反应的温度和压强（若T=298.15K，可省略）。标明物质的凝聚态，聚集状态不同，其热效应不同。化学反应的计量式不同，其热效应也不同。3.热效应体系在物理的或化学的等温等压或等温等容过程中，不做非体积功时所吸收或放出的热量叫做此过程的热效应。不同条件下、不同过程产生不同的热效应。注意的问题：定