《无机及分析化学》第二章化学热力学基础

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1、第二章化学热力学初步化学反应总是伴随着各种形式的能量变化例：CH4(g)+2O2(g)=C02(g)+2H20(1)6C02(g)+6H20(1)=C6H1206(s)+602(g)第一个反应：煤耗灶、天然气供应能量第二个反应：光合作用产生葡萄糖，则须吸收太阳光角邑，即反应伴随化学变化的热效应。我们熟悉的大部分反应是放热反应©在放热反应中，热宙反应混合物流向环境，热流动的结果提高了环境的温度。吸热反应较少些，如冰块放到茶杯里，茶水温度就会下降。或NH4C1+H2O可降温。一.焙变——AH我们一般可将反应进彳亍时观测到的負g量变化与生成物

2、和反应物之间的角g量差联系起来给能量.反应才能进行°反之，生成物的能量低于反应物的能量，则可从反应取編能量。与水力发电相似.势能©在化学实验室的多数反应是在恒压下进彳亍的,如烧杯、试管，即在大气压下©伴随这类反应的热效应与物质的一个重要性质有关，这种性质叫物质的热含量.或焙，用符号H表示。在恒压下发生的反应，其热效应恰好等于生成物与反应物之间的熔的差值。用Qp代表恒压过程的热效应，AH代表焙变，则响卜列关系式Qp=H生成物-H反应物=AH反应用一火柴点燃H2+O2混合物，反应式H2(g)+1/202(g)=出0⑴反应放出大量的热d发生爆

3、炸©在298K和latm条件下，毎生成lmol液态水就有285.7kJ热量释放至环境。这意味着，在这些条件下，lmol出0(1.)的焙要比反应物lmolH2(g)和l/2mol02(g)的焙少285.8kJ,贝UQp二AH=HimolH20⑴—(HlmolH2(g)+Hl/2mol02(g))二-285.8kJ(298K,latm)放热反应总是伴随着焙值降低(AH<0)e反应混合物的热焙“损失"是传递给环境的热量来源©反之,(AH>0)+90.7kJHgO(s)=Hg(l)+1/202(g)Qp=AH=(HlmolHg+Hl/2mol0

4、2)—HlmolHgO=(298K,latm)流入反应体系的“热量"提高了体系的焙©二、体系和环境为了明确研究、讨论的对象，人为地将所注意的一部分物质或空间与其余的物质或空间分开。被划分出来作为我们研究对象的这_部分称为体系以夕卜的其它咅卩分,称为环境。试管、烧杯反应体系空气环境热力学体系分为三种：①敞开体系：体系与环境之间既有物质交换,又有能■••交换:②封闭体系：体系与环境之间没有物质交换.只有能量交换：③孤立体系：体系与环境之间既没有物质交换.又弐有能量交换。则这个体系为敞开体系，既有水分子逸出到环境，又和环境交换热量。如把盖子盖

5、上，则为封闭体系。若放入保温瓶中，则为孤立体系。保温瓶可以防止的三种传热方式：传导，对流，辐射©三、焙的性质测量反应的热效应只能求得AH值，即H生成物应物,我们无法用实验测出个别物质的焙©一定量的纯物质在指定的温度和压力下的烤(热含量)是该物质的一种特性°从这个意义上说，相似。lg也0(1)在25C,条件下也具有一定的焙©象V和H等物理量，焙H与体积V的含义十分latm下，V=lcm在这个当指定了温度与压力(即物质的“状态”)时，它的数值也就确定，被称为物质的状态性质。它们的大＜1、仅取决于物质的状态，与物质的形成历史无关。如水，冰熔

6、化.蒸气冷凝或由反应式H2(g)+l/202(g)=H20(1)在25C,latm下，lg也0(1)的焙值都足一定当然，lgH20(l)的价格就不是状态性质。①当温度变化时，它的焙值亦有变化。lgH2O(1),100C的烤大于00的焙。Hh20,100C=Hh20,0°C+418J(2)当物质发生相变时，它的焙值随之变化。lgH20(l),0CflgH20(s),ocHh20(1),0C—Hh20(s),0C—333J同样lgH20HH20(g),100CHh20(1),100C=2257J③与体积一样,焙与质量成正比。在指定温度下，1

7、mol(18.0g)H20(1)的焙是lg也0(1)的焙的18倍。2mol比0(1)是lgH20(l)的36倍©热化学方程式热化学方程式除须指出反应的热效应夕卜,通常将AH值(kJ)列在方程式右侧。如：H2(g)+1/202(g)=H20(l)AH=-285.8kJ在书写热化学方程式时，必须注意下列几种习惯用法：系数总是代表摩尔数此-285.8kJ是指由1mol也@)和l/2mol()2(g)生成1mol出0(1)时的焙变。物质的焙决定于它是液态、所以在书写方程式时应该特别标出°如(1),(S),(g)o为物质的焙与温度有关,所以必须注

8、明反应的温度©除非另有指出，一般反应温度均为25C(298.15K或298K)O当然，一个反应的焙变(AH)随温度的变化要比反应中各物质的焙随温度的变化小得多。如果t值上升，反应物和生成物的焙都随之上升，结