现代基础化学-第-6-章.ppt

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1、第六章热力学第一定律和热化学6.2热力学第一定律6.1化学反应中的能量关系6.3一般化学反应的过程特征6.4化学反应热效应6.5生成焓和燃烧焓6.6热容和相变焓6.7化学反应热的计算6.1化学反应中的能量关系热力学：研究与热现象有关的状态变化及能量转化规律的科学。化学热力学：将热力学原理应用于化学变化以及与化学变化有关的物理变化，就形成了化学热力学。热化学：研究化学变化时放热和吸热规律的科学。一.系统与环境搅拌釜动画（1）若仅讨论料液的变化，可将料液视为系统，其余为环境。搅拌釜动画演示（2）也可将料液、蒸汽和反应釜一

2、起视为系统，其余为环境。（1）封闭系统：系统和环境间无物质交换，但有能量交换。系统的类型（2）敞开系统：系统和环境间既有物质交换，又有能量交换。（3）孤立系统：系统和环境间既无物质交换，又无能量交换。搅拌釜动画演示6.1.2状态和状态函数状态：系统一切性质的综合表示。状态函数：由状态所决定的表征系统性质的参数称为状态函数，为状态的单值函数。如：P,V,T…状态函数的基本特征：(1)状态一定，状态函数的值也一定。(2)状态改变，状态函数值也改变，并且改变值与具体途径无关。H2O（l）25℃H2O（l）50℃直接升温90

3、℃10℃t=25℃6.1.2状态和状态函数状态函数的两种类型：(1)强度性质的状态函数：系统中整体和局部性质相同，表现系统“质”的特征，不具有加和性。如溶液的温度T、压强p、浓度c等。(2)广延性质(容量性质)的状态函数：系统中整体和局部的数值不同，表现系统“量”的特征，具有加和性。如溶液的体积V、物质的量n、热力学能U等。6.1.3热(Q)和功(W)焦耳英国科学家焦耳是著名化学家道尔顿的学生，能量单位“焦耳”即以他的名字命名。焦耳的科学生涯是在热功当量的实验研究中度过的。从1840年(22岁)发表第一篇热功当量论

4、文到1878年的近40年中，共做了400多次具有创造性的热功当量实验。6.1.3热(Q)和功(W)1.Q和W的符号规定系统吸热：Q>0；系统得功：W>0系统放热：Q<0；系统做功：W<02.功的计算功有体积功(W)和非体积功(W)之分,这里只考虑体积功。若外压恒定：6.1.4过程恒温过程：T=T环，且dT=0恒压过程：p=p环，且dp=0恒容过程：dV=0绝热过程：Q=0循环过程：过程进行后，系统重新回到初始状态，所有状态函数的增量均为零。可逆过程：是一种在无限接近平衡条件下进行的理想过程。该过程的推动力无限小。可

5、逆过程示意动画可逆过程可逆过程示意动画对于恒温可逆过程：6.2热力学第一定律应用于封闭系统的热力学第一定律表达式：U：系统的热力学能（或称内能），为具有容量性质的状态函数。1.若过程绝热2.若过程无体积功6.2热力学第一定律1gH2O(l)14.5℃,101.3kPa1gH2O(l)15.5℃,101.3kPa(1)Q=4.1855J,W=0(3)W=4.1855J,Q=0(2)Q=2.0927JW=2.0927J(1)U=Q+W=4.1855J(2)U=Q+W=4.1855J(3)U=Q+W=4.1855J途

6、径：功W和热Q与途径有关，是途径函数。热力学第一定律微分式可表示为：6.2热力学第一定律例：气缸中总压为101.3kPa的H2(g)和O2(g)混合物经点燃化合时，系统体积在恒定外压下增大了2.37L，同时向环境放热550J。试求系统经此过程后热力学能的变化。解：取气缸内的物质和空间为系统，题意为：H2(g)+O2(g)H2O(g)，可能还有H2(g)或O2(g)p外=101.3kPaV=2.37LQ=-550J根据热力学第一定律：6.3一般化学反应的过程特征在密闭容器中的化学反应为恒容过程。在敞口容器中的化学反应

7、为恒压过程。1.恒容过程在恒容和只做体积功的情况下，恒容过程的热等于系统热力学能的变化。即QV只取决于系统的初、终状态。6.3一般化学反应的过程特征2.恒压过程根据热力学第一定律：定义：在恒压和只做体积功的情况下，恒压过程的热等于系统焓的变化。即Qp只取决于系统的初、终状态。H:系统的焓，为具有容量性质的状态函数。6.3一般化学反应的过程特征例：在298.2K和101.3kPa的恒定压力下，0.5molC2H4(g)和H2(g)按下式进行反应，放热68.49kJ。若1molC2H4(g)进行如上反应，试求(1)H；

8、(2)U。（设气体服从理想气体状态方程）解：(1)由于反应在恒压和只做体积功的条件下进行，因此0.5molC2H4(g)进行反应时因为焓H为广延性质，故1molC2H4(g)进行反应时(2)由H的定义：H=U+pV可得6.3一般化学反应的过程特征续解：因为过程恒压，所以以理想气体状态方程代入，反应的H与U相差很小，说明pV是一个很小的数