《天津大学物理化学》PPT课件

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1、热化学第八节热化学•热化学(thermochemistry)：•热化学是一门比较古老的学科，主要任务是测定物质的热力学量。但是20世纪以来热化学有很大发展,热化学的应用领域从测定物资的热数据扩张到化学动力学、生命科学、农学、医学、药学等领域.•一热化学方程式•热化学方程式是表示化学反应始末态之间关系的方程,它不考虑反应实际上能否进行到底,只表示反应前后物质的量的反应热效应之间的关系.•热化学反应方程式须注明参加反应物质的状态,温度,压力和反应进行的各种条件等.•例:石墨与氧反应生成二氧化碳的热化学方程式为:(298K,1p0)C(石墨,1p0

2、)+O2(g,1p0)CO2(g,1p0)rHm(298K)=－393.5kJ.mol-1二Hess定律(Hess’sLaw)•1840年,盖斯从大量实验数据中总结出著名的Hess定律.•Hess定律:化学反应的热效应只与反应的始态和末态有关,与反应的具体途径无关.也称热效应总值一定定律.•盖斯定律的使用不是无条件的,只有满足一定条件才能使用.其条件为:需规定反应进行的环境条件.•等容反应:QV=rU•等压反应:Qp=rH•上式将本来是过程量的热效应与体系的状态函数rU或rH联系起来,而后者是与途径无关的,故在规定了反应的进行条件(

3、等容或等压)时,反应的过程量Q也可能具有某种状态函数的性质.•注意:应用盖斯定律时,反应不能有有用功,如电功等.•用盖斯定律可以求算许多难以直接测定的化学反应的热效应.•例1.求下列化学反应的热效应,即反应的H?298K•2C(石墨)+3H2(g,1p0)C2H6(g,1p0)•已知如下反应在298K下的热效应:•(1)C(石墨)+O2(g,1p0)→CO2(g,1p0)H=﹣393.15kJ.mol-1•(2)H2(g,1p0)+0.5O2(g,1p0)→H2O(l)H=﹣286.0kJ.mol-1•(3)C2H6(g,1p0)+3.

4、5O2(g,1p0)→CO2(g,1p0)+3H2O(l)H=﹣1560.0kJ.mol-1•解:题给反应可以由已知条件中所列的三个反应组合得到,反应的总热效应便可由此三个反应的热效应求出.•将(1)×2＋(2)×3－(3)即得题给的反应，故有：•rH＝rH1×2＋rH2×3－rH3•＝2×(－393.15)+3×(－286)－(－1560)•＝－85kJ.mol-1•实际上，由石墨和氢气直接化合生成乙烷是非常困难的，用量热的手段直接测定此反应的热效应几乎是不可能的，但是，用热化学方法，利用盖斯定律，可以由其它较容易获得的反应热效应

5、求出。三反应热效应的计算•1.生成焓(enthalpyofformation):•1p0下,由最稳定的单质化合生成1p0下的1mol纯化合物的反应焓变,称为此物质的标准摩尔生成焓.记为:•fHm0•处于标准状态的稳定单质的生成焓等于零:•fHm0(稳定单质)=0•标准状态:温度为T,压力为1p0.•如:•0.5H(g,1p0)+0.5Cl(g,1p0)298KHCl(g,1p0)22•测得:rHm0=－92.31kJ.mol-1•因为此反应即为HCl的生成反应，所以，此反应的焓变即为HCl的生成焓，因反应在标准条件下进行，故所得反应焓即

6、为标准摩尔生成焓。fHm0(HCl,g,298K)=－92.31kJ.mol-1•由物质的生成焓可直接求出化学反应的热效应：•rHm0=∑(ifHm,i0)产物－∑(ifHm,i0)反应物•其原理可用下图表示.注意,相对化合物而言,单质的能级一般比较高.•设有反应:A+B=C+D稳定单质稳定单质fH反<0fH产<0fH反<0fH产<0A+BA+BC+DrH<0rH>0C+D•2.燃烧焓(combustionenthalpy):•1mol纯化合物在1p0下完全燃烧所放出的热量,称为该化合物的燃烧焓,记为:•cHm0•燃

7、烧焓一般适用于有机化合物,规定燃烧后的产物是:•C→CO2(气态)H→H2O(液态)•S→SO2(气态)N→N2(气态)•Cl→HCl(aq)Br→HBr(aq)•若燃烧后的产物不是上述产物,在计算物质的燃烧焓时,需对测定结果进行校正.如有机化合物燃烧后,C不一定完全燃烧,可能由未燃烧的碳黑,N也可能生成NO2等,在进行物质的燃烧焓测定时,对这些误差必须进行校正.•由物质的燃烧焓可直接求出化学反应的热效应：•rHm0=∑(icHm,i0)反应物－∑(icHm,i0)产物•其理由可用下图表示.注意,相对有机化合物而言,燃烧产物的能级一

8、般比较低.•设有反应:A+B=C+DA+BC+DcH反<0rH>0rH<0C+DA+BcH产<0cH产<0cH反<0燃烧产物CO2等燃烧产物CO2等3.