化学反应中的质量守恒0832学习资料.ppt

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1、化学反应中的质量守恒08321、热力学能（内能）热力学能（内能）——体系内部能量的总和。构成：分子的平动能、转动能，分子间势能、电子运动能、核能等。是一种热力学状态函数无法知道他的绝对值，但过程中的变化值却是可以测量的。二、能量守恒——热力学第一定律22、热力学第一定律——能量守恒定律表述：能量只可能在不同形式之间转换，但不能自生自灭。状态1（U1）状态2（U2）吸收热量Q对体系做功WU=U2-U1=Q+W热力学第一定律有称能量守恒定律。它是人们从生产实践中归纳总结出的规律，是自然界中普遍存在的基本规律。31、恒容热效应与热力学能变如果体

2、系的变化是在恒容的条件下，且不做其他非膨胀功（W’=0，则：W=We+W’=0）此时：ΔU=Q+W=QV即：热力学能变等于恒容热效应。或说：在恒容的条件下，体系的热效应等于热力学能的变化。*在弹式量热计中,通过测定恒容反应热的办法，可获得热力学能变ΔU的数值.三、化学反应的热效应42、恒压热效应与焓变在我们的实际生产中，很多的化学反应都是在大气层中（一个大气压，103kpa）条件下进行的，这是一个体积有变化，但压力恒定的过程（恒压过程）。为了方便地研究恒压过程中的问题，我们需要引入另一个重要的热力学状态函数——焓。5焓变——化学反应的恒压热

3、效应现设体系的变化是在恒压、只做膨胀功（不做其他功，如电功等）的条件下进行的状态1状态2（T1,V1,U1,p）（T2,V2,U2,p）吸收热量Q对外做功W在此恒压过程中：*体系吸收的热量记作Qp*体系对环境所做的功p(V)=p(V2-V1)因此，环境对体系所做的功：W=-p(V)=-p(V2-V1)6于是根据热力学第一定律，有如下的关系：U2-U1=U=Q+W=Qp-p(V)=Qp-p(V2-V1)所以：Qp=(U2-U1)+p(V2-V1)=(U2+pV2)-(U1+pV1)定义热力学状态函数焓，以H表示H=U+pV则：Qp=(

4、U2+pV2)-(U1+pV1)=H2-H1=H7重点理解焓H是一种状态函数，只与体系的起始状态有关。与过程路径无关。焓变值H等于体系在恒压过程中的热效应Qp。在其他类型的变化过程中，焓变值H不等于热效应，但并非说，焓变值H为零。焓代表了恒压条件下体系所包含的与热有关的能量，具有能量量纲，单位是J或kJ。因为经常遇到的化学反应都是在大气层这样一个恒压环境中发生的，所以焓是一个极其重要的状态函数。焓与与热力学能一样，其绝对值无法确定。但状态变化时体系的焓变ΔH却是确定的，而且是可求的。焓是体系的广度性质，它的量值与物质的量有关，具有加

5、和性。8(1)对于一定量的某物质而言，由固态变为液态或液态变为气态都必须吸热，所以有:H(g)>H(l)>H(s)(2)当某一过程或反应逆向进行时，其ΔH要改变符号即：ΔH（正）=-ΔH（逆）(3)对于任何化学反应而言，其恒压反应热Qp可由下式求出：Qp=ΔH=H生成物-H反应物（在化学反应中，可把反应物看作始态，而把生成物看作终态）ΔH>0为吸热反应，ΔH<0为放热反应。由于大多数化学反应是在恒压条件下进行的，其ΔH=Qp，即为恒压反应热。所以焓变比热力学能变更具有实用价值，用得更广泛、更普遍。过程与焓93．恒压反应热与恒容反应热的关系由

6、焓的定义：H=U+pV则：ΔH=ΔU+Δ(pV)i)对于恒压、只作体积功的化学反应，有：ΔH=ΔU+pΔV即：Qp=Qv+pΔVii)对于固相和液相反应，由于反应前后体积变化不大，故有：Qp≈Qviii)对于气相反应，如果将气体作为理想气体处理，则有：Qp=Qv+Δn（RT）式中Δn为生成物的量与反应物的量之差。10四、盖斯定律与反应热的计算1．反应进度和热化学方程式i)什么是“化学反应的进度”？——描述化学反应的进行程度的物理量。在反应的某一阶段中，某反应物量（摩尔数）的改变值与其化学计量数的商。单位：mol用希腊字母ξ表示。11对于任一

7、化学反应，有质量守恒定律：0＝BB，例如下列给定反应：dD+eE=gG+hH通式为：式中nB()和nB(0)分别表示反应进度为和0时，B物质的量(mol)。注意：反应物的计量系数取负值，生成物的计量系数取正值。12举例说明：3H2(g)+N2(g)=2NH3(g)t=0s(mol)3.01.00.0t=0.1s(mol)1.50.51.0以H2计算反应进度=nH2/H2=(1.5-3.0)mol/-3=0.5mol以N2计算反应进度=nN2/N2=(0.5-1.0)mol/-1=0.5mol以NH3计算反应进度=nN

8、H3/NH3=(1.0-0.0)mol/2=0.5mol13ii)热力学标准态对于以上所说的“焓变等于恒压热效应”，“恒压”恒在什么压力之下，其反应的热效应是不一样的，因为不同