《热化学能源》PPT课件

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1、大飞机大功率运载火箭液氢氧发动机大功率→高能燃料（热能转化为动能）→反应放出热量（越多越好）→如何获得反应热（测量或计算）问298.15K下H2+1/2O2→H2O能放出多少热？第一章热化学能源两个基本概念：系统和环境例如，研究结晶硫酸铜的溶解过程时，可将结晶硫酸铜和水溶液作为系统，环境就是三角瓶及瓶外的周围物质1.1反应热效应的测量系统与环境之间关系系统与环境间既有物质交换，也有能量交换→敞开系统系统与环境间仅有能量交换，没有物质交换→封闭系统系统与环境间既无物质交换，也无能量交换→孤立系统（又称封闭且绝热系统）根据系统和环境之间进行的

2、物质和能量交换的不同，可把系统分为敞开系统、封闭系统和孤立系统三类注意系统与环境的划分是人为的。因此，在不同的研究工作中系统与环境的范围是可以变化的。如图：若选取硫酸铜晶体作研究对象(系统)，则水、三角瓶及瓶外物质均为环境；若选取盛有硫酸铜溶液的整个三角瓶内的物质为研究对象(系统)，则只有三角瓶及瓶外物质才是环境。式中，B是泛指反应式中物质的化学式,nB是反应式中物质B的化学计量数，是无量纲的纯数。当B是生成物时，其值取正值；B为反应物时，其值取负值。如对反应:N2+3H2=2NH3其n(NH3)=+2,n(N2)=-1,n(H2)=-3

3、0=反应通式以合成氨反应为例，通常将其化学反应计量方程式写为：N2+3H2=2NH3上式也可以改写为：       0=2NH3-N2-3H2化学反应计量方程式可表示为如下通式：反应进度（了解）：用来描述任一时刻反应进展程度的量称为反应进度，可用符号(读音克赛)表示。对于反应0=d=dnB/nB式中：nB为B的物质的量，nB为物质B的化学计量数dnB=nBd积分：从0=0到nB()-nB(0)=nB(-0)则ΔnB=nB=ΔnB/nB可见，随着反应进行，反应进度与物质B的物质的量的改变量（ΔnB）及各自的化学计量数

4、(nB)有关。例题合成氨反应：N2+3H2=2NH3n(N2)=-1n(H2)=-3n(NH3)=+2当0=0时若系统中有1molN2与3molH2反应生成2molNH3时则其反应进度为：(=ΔnB/nB)对N2而言，=Δn(N2)/n(N2)=-1mol/-1=1mol对H2=Δn(H2)/n(H2)=-3mol/-3=1mol对NH3=Δn(NH3)/n(NH3)=2mol/2=1mol可见对同一反应，反应进度值与选用何种物质B无关但对同一反应,若方程式书写不同，则反应进度不同当反应进度=1mol时，就说进行了1mo

5、l化学反应或称摩尔反应相相(phase)是指系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分,相与相之间有明确的界面隔开思考题：下面两种气球，试判断各气球内有几相?思考题：下图中试管内的物质由几相组成?思考题：下图中的复合材料中有几相?答：1、对于系统中的气体来说，无论是纯气体还是混合气体，都是单相系统。2、对于系统中的液体来说，如果是纯液体或是完全互溶的两种液体所形成的溶液，则为单相系统；如果是互不相溶的几种液体所形成的溶液，则为两相或多相系统。3、对于系统中的固体来说，不论固体分散得多么细，只要存在相界面，每种固体就是一相。例如：白糖

6、和食盐的混合物是两相。从上面三个思考题中，你能归纳出哪些规律性的东西?可逆过程某一体系(系统)经过某一过程，由状态Ⅰ变到状态Ⅱ之后，当系统沿着过程的逆过程回到原来状态时，若原来过程对环境产生的一切影响同时被消除(即环境也同时复原)，这样的过程称为----。它是一种理想化的过程例：气体在非常缓慢地膨胀或压缩过程中没有任何耗散，如没有因摩擦而造成能量的散失等，这一过程就是一种可逆过程。反应热效应定义：化学反应时，系统所放出或吸收的热量称为该反应的反应热效应，简称热效应或反应热。以符号q表示，单位为焦耳(J)。分类：定容(或等容)热效应定压(或

7、等压)热效应定容热效应定义：在系统体积不变，即定容条件下的反应热效应称为定容热效应，以符号qV表示定压热效应定义：在系统压力不变，即定压条件下的反应热效应称为定压热效应,以符号qP表示。问题假设要测量反应：C(石墨)+O2(g)= CO2(g)的热效应，应选择哪一类系统测量？热效应的测量可用弹式量热计测量定容热效应问题不能直接用实验测量的反应，例C(石墨)+1/2O2(g)= CO(g)我们如何去知道反应的热效应呢？为什么反应C(石墨)+1/2O2(g)= CO(g)的反应热不能直接用实验测量？1.2反应热效应的理论计算在101.325k

8、Pa和298.15K下，1molC(石墨)与O2(g)完全燃烧生成CO2(g)有如下两条途径：途径一和途径二的热效应之间有什么关系呢？1840年由瑞士籍俄国化学家盖斯在分析定压下反应热效应的大