化学反应的一般原理

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1、无机及分析化学主讲教师：吕仁江第一章化学反应的一般原理§1.1化学反应的方向§1.2化学反应的限度§1.3化学反应速率1.1.1化学反应的能量变化1.1.2化学反应的自发性§1.1化学反应的方向1-1化学反应的方向一、化学反应中的能量变化１、反应热，反应焓变反应热（热效应）：化学反应中所吸收或放　　　　　　　　　出的能量焓（Ｈ）：物质的热含量，即物质内部可以转变为热的能量反应焓变（ΔH）：ΔH=ΣH(产物)－ΣH(反应物)ΔH<０，为放热反应；反之，则为吸热反应2、热化学反应方程式的写法热化学反应

2、方程式是计算化学反应热量的基本单元。反应热的测定由各种量热计来进行。由于大部分的化学反应是在等压条件下进行的，因此我们主要讨论等压热效应（等于焓变ΔH）。下面是两个实例。热化学反应式与一般反应不同主要在于：(1)标明物质的物态或浓度;(2)热效应中标明反应的条件;(3)反应的系数可以是分数。H2(g)+——O2(g)=H2O(g)ΔH°298=-241.8kJ·mol-1(1)H2(g)+——O2(g)=H2O(l)ΔH°298=-285.8kJ·mol-1(2)1212H2(g)+——O2(g)

3、=H2O(g)ΔH°=-241.8kJ·mol-1(1)H2(g)+——O2(g)=H2O(l)ΔH°=-285.8kJ·mol-1(2)1212(1)标明物质的物态或浓度物质的能量与物质的状态或浓度有关，所以方程式中必须标明各物质的物态或浓度，s——表示固体(solid)，l——表示液体(liquid),g——表示气体(gas)。(2)在热效应中标明反应的条件主要指温度和压力，通常把压力为一个大气压(105Pa)的条件称为标准态，在焓变的右上标用“°”表示，非标态时要写上压力，温度是298K时，

4、通常省略。如ΔH（1atm，298K）标为ΔH°（3）化学计量数方程式是热量计算的基本单元，化学式系数表示摩尔反应中各化学式物质的量的比例，称化学计量数，无量纲。可以是整数，也可以是分数。3、盖斯定律化学反应过程的热效应，它们的变化值只与始终态有关，而与反应的途径无关。所以反应过程的热效应不管是一步或分为多步完成，热效应是相同的。不管化学过程是一步完成或分为数步完成，这个过程的热效应是相同的。H2O(l)H2(g)+—O2(g)122H(g)+O(g)H2O(g)ΔrH°ΔrH2°ΔrH1°ΔrH

5、3°ΔrH°=ΔrH1°+ΔrH2°+ΔrH3°盖斯定律计算实例(1)H2(g)+——O2=2H(g)+O(g)ΔrH1°=+676.1kJ·mol-112(1)+(2)+(3):H2(g)+——O2(g)＝H2O(l)12(2)2H(g)+O(g)=H2O(g)ΔrH2°=-917.9KL·mol-1(3)H2O(g)=H2O(l)ΔrH3°=-44.0kJ·mol-1ΔrH°=ΔrH1°+ΔrH2°+ΔrH3°=676.1-917.9-44.0=-285.8kJ·mol-1所以盖斯定律又可表达

6、为:一个化学反应的焓变等于各分步反应的焓变之和。盖斯定律的应用从一些已知反应热数据求出另外的热反应数据。<1>C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔrH1°=-393.5kJ·mol-1ΔrH3°=ΔrH1°-ΔrH2°=-393.5+283=-110.5kJ·mol-1上述第3步的反应是很难由实验测得,而第1和第2步反应都可从实验测得,因此用盖斯定律就不难求出一些难以从实验中得到的数据<2>CO(g)+——O2(g)=CO2(g)ΔrH2°=-283kJ·mol-112则<3>=<1>-<2>:

7、C(石墨)+—O2(g)=CO(g)124、生成热（生成焓）在标准压力和指定温度下，由最稳定单质生成一摩尔物质时的等压热效应，称为该物质的标准摩尔生成热，简称生成热，用符号ΔfHm°表示。（下标m通常略去）单位是kJ·mol-1稳定单质稳定单质ΔfHm°=0稳定单质1mol物质ΔfHm°=ΔrHm°稳定单质反应物生成物ΔrH1°ΔrH2°ΔrHm°ΔrH1°=-νｉ(ΔfHi°)反应物ΔrH2°=νｉ(ΔfHi°)生成物ΔrHm°=νｉ(ΔfHi°)生成物-νｉ(ΔfHi°)反应物生成热必

8、须指明温度，298K可省略去。常见物质的生成热可以在化学手册上查找到。例题　计算3CO(g)+Fe2O3(s)＝2Fe(s)+3CO2(g)的反应热。解：查表求出各物质的生成热如下：CO(g)Fe2O3(s)Fe(s)CO2(g)ΔfH°(kJ·mol-1)-110.58240-393.5ΔrH°=(∑νｉΔfH°)产－(∑νｉΔfH°)反=3×(-393.5)－[3×(-110.5)＋824]＝-1673(kJ·mol-1)1、求反应热时,要注意将生成热的数据乘上反应式中的相应计