第一章热化学与能源

《第一章热化学与能源》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第一章热化学与能源1.1反应热效应的測量1.1.1化学热力学的基本概念1.1.2反应热效应的測量1.2反应热效应的理论计算1.2.1能量守恒定律1.2.2化学反应热效应与焓1.2.3反应标准摩尔焓变的计算----反应热效应的理论计算主要内容本章重点：了解用弹式热量计测量定容热效应(qv)的原理及实验计算法。了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定律。理解定压热效应(qp)与反应焓变的关系，qv与ΔU的关系。初步掌握化学反应的标准摩尔焓变(ΔrHmθ)的近似计算。1.1反应热的测量热化学：测量并研究化学反应中热与其他能量变化

2、的定量关系的学科。热效应：化学反应时所吸收或放出的热叫做反应的热效应，简称：反应热，符号q。规定:q“+”吸热;q“-”放热两者之间可由具体的或假想的界面分开。1.1.1几个基本概念1、系统与相(1)系统：被划分出来作为研究对象的那一部分物质。（有限的）环境：系统之外与系统密切相关影响所及的部分。（无限的）③隔离系统——系统与环境之间无物质、无能量交换。隔离系统——真正的隔离系统是不存在的。系统的分类：根据系统与环境之间有无物质和能量的交换分为三类：①敞开系统——系统与环境之间有物质、有能量交换。②封闭系统——系统与环境之间无物质

3、、有能量交换。例如：（a)(b)(c)敞开系统封闭系统孤立系统（2）相：系统中任何具有相同的物理性质和化学性质的均匀部分。①单相系统：只含有一相，是均匀的。多相系统：多于一相的系统叫多相系统。②说明：相与组分不同，相与物态不同，通常两相之间有明确的界面分开气态混合物均为一（单）相。液态混合物视互溶与否分一、二、三相。固态混合物有多少种纯固体物质，即有多少相，2、状态与状态函数(1)系统的状态：描述系统各宏观性质的综合表现。如：气态系统，P、V、T、n数值一定，则系统状态一定。(2)状态函数：描述系统状态的物理量。例如：1molC

4、O2(g)T(K)P(kPa)V(dm3）状态298.1510024.5I(始态）323.1510026.5Ⅱ(终态）例如：H2O(298K)H2O(300K)（始态）（终态）H2O(323K)ΔT=2KΔT=25KΔT=-23K①状态函数的特点：A、状态一定，其值一定，或其值一定，状态一定。两者之间有对应函数关系。B、状态改变，其值改变，或其值改变，状态改变。状态函数的变量只与系统的始态和终态有关，与变化的途径无关。C、终态与始态重合的状态“改变”周而复始，其值变为零。②状态函数的分类：强度性质：不具有加合性的性质，与系统中物质

5、的量无关。如：温度T、压力P、密度ρ等。广度性质：具有加合性的性质，与系统中物质的量成正比。例如体积V、质量m、熵s等。3.过程与可逆过程过程：系统状态发生的任何变化称为过程。途径：实现这个过程的具体步骤。如热力学基本过程：定温过程：变化过程中系统温度不变。定压过程：变化过程中系统压力不变。定容过程：变化过程中系统体积不变。绝热过程：变化过程中系统和环境之间无热量交换。(2)可逆过程：系统经某过程由状态Ⅰ变化到状态Ⅱ后，当系统沿该过程的逆过程回到原始状态时，环境也同时“回”复到原始状态，即变化过程对环境的影响为零。这种理想化的过程

6、称为可逆过程。①实际过程皆为不可逆过程。（可逆仅为抽象的理想）②可逆过程是在系统近于平衡状态下发生的无限缓慢的过程。化学上的可逆反应与热力学上的可逆过程含义不同可逆过程是在系统接近于平衡状态下发生的无限缓慢的过程。即系统在整个变化中正向推动力与逆向阻力几乎处于相等的状态。当然它们又不是真正相等，否则系统就不会发生变化了。可逆反应是指化学反应在正逆两个方向同时进行。此外，没有别的含义。4.化学计量数和反应进度一般化学反应式:B:物质的化学式B:B的化学计量数,量纲为1的量，反应物取负值，产物取正值。例如：N2(g)+3H2(g)=

7、2NH3(g)(N2)=-1,(H2)=-3,(NH3)=2½N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)(N2)=-½,(H2)=-3/2,(NH3)=1反应进度反应进度的SI单位:mol对于有限的变化,有:=nB/B对于化学反应,当未反应时=0因此=[nB()-nB(0)]/BnB(0)：=0B物质的量；nB()：=B物质的量反应进度:描述反应进行程度的物理量。反应进度定义式为：dξ=B-1dnB(1.5)反应进度与化学方程式的书写方式有关。当反应为：½N2(g)+3/2H2(g)=N

8、H3(g)=4mol例如：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)n(始）/mol10300n(t时）/mol8244反应进度:=[nB()-nB(0)]/B=[n2(N2)-n1(N2)]/(N2)=(8-10)mol/(-1)=2m