人教版高中化学 热力学第一定律和热化学竞赛课件.ppt

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1、第六章第六章 热力学第一定律和热化学热力学第一定律和热化学6.2 热力学第一定律热力学第一定律6.1 化学反应中的能量关系化学反应中的能量关系6.3 一般化学反应的过程特征一般化学反应的过程特征6.4 化学反应热效应化学反应热效应6.5 生成焓和燃烧焓生成焓和燃烧焓6.6 热容和相变焓热容和相变焓6.7 化学反应热的计算化学反应热的计算2021/8/9 星期一16.1 化学反应中的能量关系化学反应中的能量关系热力学：热力学：研究与热现象有关的状态变化及能量转研究与热现象有关的状态变化及能量转化规律的科学。化规律的科学。化学热力学：化学热力学：将热力学原理应用于化学变化以及与将热力学原理应用于化

2、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。化学变化有关的物理变化，就形成了化学热力学。热化学：热化学：研究化学变化时放热和吸热规律的科学。研究化学变化时放热和吸热规律的科学。一一.系统与环境系统与环境搅拌釜动画搅拌釜动画2021/8/9 星期一2（1 1）若仅讨论料液的变化，可将料液视为系统，其余为环境。）若仅讨论料液的变化，可将料液视为系统，其余为环境。）若仅讨论料液的变化，可将料液视为系统，其余为环境。）若仅讨论料液的变化，可将料液视为系统，其余为环境。搅拌釜动画演示搅拌釜动画演示（2 2）也可将料液、蒸汽和反应釜一起视为系统，其余为环境。）也可将料液、蒸汽和反应釜一起视为系

3、统，其余为环境。）也可将料液、蒸汽和反应釜一起视为系统，其余为环境。）也可将料液、蒸汽和反应釜一起视为系统，其余为环境。2021/8/9 星期一3（1 1）封闭系统：）封闭系统：）封闭系统：）封闭系统：系统和环系统和环系统和环系统和环境间无物质交换，但有能量境间无物质交换，但有能量境间无物质交换，但有能量境间无物质交换，但有能量交换。交换。交换。交换。系统的类型系统的类型（2 2）敞开系统：）敞开系统：）敞开系统：）敞开系统：系统和环系统和环系统和环系统和环境间既有物质交换，又有能境间既有物质交换，又有能境间既有物质交换，又有能境间既有物质交换，又有能量交换。量交换。量交换。量交换。（3 3）

4、孤立系统：）孤立系统：）孤立系统：）孤立系统：系统和环系统和环系统和环系统和环境间既无物质交换，又无能境间既无物质交换，又无能境间既无物质交换，又无能境间既无物质交换，又无能量交换。量交换。量交换。量交换。搅拌釜动画演示搅拌釜动画演示搅拌釜动画演示搅拌釜动画演示2021/8/9 星期一46.1.2 状态和状态函数状态和状态函数状态：状态：状态：状态：系统一切性质的综合表示。系统一切性质的综合表示。系统一切性质的综合表示。系统一切性质的综合表示。状态函数：状态函数：状态函数：状态函数：由状态所决定的表征系统性质的参数称由状态所决定的表征系统性质的参数称由状态所决定的表征系统性质的参数称由状态所决

5、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：为状态函数，为状态的单值函数。如：为状态函数，为状态的单值函数。如：为状态函数，为状态的单值函数。如：P,V,TP,V,T状态函数的基本特征：状态函数的基本特征：状态函数的基本特征：状态函数的基本特征：(1)(1)(1)(1)状态一定，状态函数的值也一定。状态一定，状态函数的值也一定。状态一定，状态函数的值也一定。状态一定，状态函数的值也一定。(2)(2)(2)(2)状态改变，状态函数值也改变，并且改变值与状态改变，状态函数值也改变，并且改变值与状态改变，状态函数值也改变，并且改变值与状态改变，状态函数值也改变，并且改变值与具体途径无关

6、。具体途径无关。具体途径无关。具体途径无关。HH2 2OO（l l）25 HH2 2OO（l l）50 直接升温直接升温直接升温直接升温90 10 t=25 2021/8/9 星期一56.1.2 状态和状态函数状态和状态函数状态函数的两种类型：状态函数的两种类型：(1)(1)(1)(1)强度性质的状态函数：系统中整体和局部性质强度性质的状态函数：系统中整体和局部性质强度性质的状态函数：系统中整体和局部性质强度性质的状态函数：系统中整体和局部性质相同，表现系统相同，表现系统相同，表现系统相同，表现系统“质质”的特征，不具有加和性。如的特征，不具有加和性。如的特征，不具有加和性。如的特征，不具有加

7、和性。如溶液的温度溶液的温度溶液的温度溶液的温度T T T T、压强、压强、压强、压强p p p p、浓度、浓度、浓度、浓度c c c c 等。等。等。等。(2)(2)(2)(2)广延性质广延性质广延性质广延性质(容量性质容量性质容量性质容量性质)的状态函数：系统中整体的状态函数：系统中整体的状态函数：系统中整体的状态函数：系统中整体和局部的数值不同，表现系统和局部的数值不同，表现系统和局部的数值不同，表现系统和局部的数值不同，表现系统“量量”的特征，具有的特征，具有的特征，具有的特征，具有加和性。如溶液的体积加和性。如溶液的体积加和性。如溶液的体积加和性。如溶液的体积V V V V、物质的量

8、、物质的量、物质的量、物质的量n n n n、热力学能、热力学能、热力学能、热力学能U U U U 等。等。等。等。2021/8/9 星期一66.1.3 热热(Q)和功和功(W)焦焦 耳耳 英国科学家英国科学家英国科学家英国科学家焦耳焦耳焦耳焦耳是著名化是著名化是著名化是著名化学家道尔顿的学生，能量单位学家道尔顿的学生，能量单位学家道尔顿的学生，能量单位学家道尔顿的学生，能量单位“焦耳焦耳焦耳焦耳”即以他的名字命名。即以他的名字命名。即以他的名字命名。即以他的名字命名。焦耳焦耳焦耳焦耳的科学生涯是在热功的科学生涯是在热功的科学生涯是在热功的科学生涯是在热功当量的实验研究中度过的。从当量的实验研

9、究中度过的。从当量的实验研究中度过的。从当量的实验研究中度过的。从18401840年年年年(22(22岁岁岁岁)发表第一篇热功发表第一篇热功发表第一篇热功发表第一篇热功当量论文到当量论文到当量论文到当量论文到18781878年的近年的近年的近年的近4040年中，年中，年中，年中，共做了共做了共做了共做了400400多次具有创造性的多次具有创造性的多次具有创造性的多次具有创造性的热功当量实验。热功当量实验。热功当量实验。热功当量实验。2021/8/9 星期一76.1.3 热热(Q)和功和功(W)1.1.1.1.Q Q 和和和和WW 的符号规定的符号规定的符号规定的符号规定系统吸热：系统吸热：系统

10、吸热：系统吸热：Q Q 0 0；系统得功：系统得功：系统得功：系统得功：W W 0 0系统放热：系统放热：系统放热：系统放热：Q Q 0 0；系统做功：系统做功：系统做功：系统做功：W W 0 02.2.2.2.功的计算功的计算功的计算功的计算功有体积功功有体积功功有体积功功有体积功(WW)和非体积功和非体积功和非体积功和非体积功(WW )之分之分之分之分,这里只考虑体积功。这里只考虑体积功。这里只考虑体积功。这里只考虑体积功。若外压恒定：若外压恒定：若外压恒定：若外压恒定：2021/8/9 星期一86.1.4 过程过程恒温过程：恒温过程：T=T环环，且且dT=0恒压过程：恒压过程：p=p环环

11、，且且dp=0恒容过程：恒容过程：dV=0绝热过程：绝热过程：Q=0循环过程：循环过程：过程进行后，系统重新回到初始状态，过程进行后，系统重新回到初始状态，过程进行后，系统重新回到初始状态，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。所有状态函数的增量均为零。所有状态函数的增量均为零。所有状态函数的增量均为零。可逆过程：可逆过程：是一种在无限接近平衡条件下进行的是一种在无限接近平衡条件下进行的是一种在无限接近平衡条件下进行的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。理想过程。该过程的推动力无限小。理想过程。该过程的推动力无限小。理想过程。该过程的推动力无限

12、小。可逆过程示意动画可逆过程示意动画2021/8/9 星期一9可可 逆逆 过过 程程可逆过程示意动画可逆过程示意动画可逆过程示意动画可逆过程示意动画对于恒温可逆过程：对于恒温可逆过程：对于恒温可逆过程：对于恒温可逆过程：2021/8/9 星期一106.2 热力学第一定律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：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：系统的热力学能（或称内能），为具有容量性质的状态函数。的状态函数。1.若过程绝热若过程绝热2.若过程无体积功若过程无体积功2021/8/9 星期一116.2 热力学第一定律热力学第一定律1gH

13、1gH2 2O(l)O(l)14.514.5,101.3kPa,101.3kPa1gH1gH2 2O(l)O(l)15.515.5,101.3kPa,101.3kPa(1)(1)Q Q=4.1855 J,=4.1855 J,WW=0=0(3)(3)WW=4.1855 J,=4.1855 J,Q Q=0=0(2)(2)Q Q=2.0927 J =2.0927 J W W=2.0927 J=2.0927 J(1)(1)U U=Q Q+WW=4.1855 J=4.1855 J(2)(2)U U=Q Q+WW=4.1855 J=4.1855 J(3)(3)U U=Q Q+WW=4.1855 J=4.1

14、855 J途径：途径：功功功功W W 和热和热和热和热Q Q 与途径有关，是与途径有关，是与途径有关，是与途径有关，是途径函数途径函数途径函数途径函数。热力学第。热力学第。热力学第。热力学第一定律微分式可表示为：一定律微分式可表示为：一定律微分式可表示为：一定律微分式可表示为：2021/8/9 星期一126.2 热力学第一定律热力学第一定律例例例例：气缸中总压为：气缸中总压为：气缸中总压为：气缸中总压为101.3101.3kPakPa的的的的HH2 2(g)(g)和和和和OO2 2(g)(g)混合物经点燃混合物经点燃混合物经点燃混合物经点燃化合时，系统体积在恒定外压下增大了化合时，系统体积在恒

15、定外压下增大了化合时，系统体积在恒定外压下增大了化合时，系统体积在恒定外压下增大了2.372.37L L，同时向环境，同时向环境，同时向环境，同时向环境放热放热放热放热550550J J。试求系统经此过程后热力学能的变化。试求系统经此过程后热力学能的变化。试求系统经此过程后热力学能的变化。试求系统经此过程后热力学能的变化。解：解：取气缸内的物质和空间为系统，取气缸内的物质和空间为系统，取气缸内的物质和空间为系统，取气缸内的物质和空间为系统，题意为：题意为：题意为：题意为：HH2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)HH2 2O(g)O(g)，可能还有，可能还有，可能还有，可能还有HH2 2

16、(g)(g)或或或或 O O2 2(g)(g)p外外外外=101.3kPa V=2.37LQ=-550J根据热力学第一定律：根据热力学第一定律：2021/8/9 星期一136.3 一般化学反应的过程特征一般化学反应的过程特征 在密闭容器中的化学反应为在密闭容器中的化学反应为恒容过程恒容过程。在敞口容器中的化学反应为在敞口容器中的化学反应为恒压过程恒压过程。1.恒容过程恒容过程 在恒容和只做体积功的情况下，恒容过程的热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。即等于系统热力学能的变化。即QV 只取决于系统的初、只取决于系统的初、终状态。终状态。2021/8/9 星期一146

17、.3 一般化学反应的过程特征一般化学反应的过程特征2.恒压过程恒压过程根据热力学第一定律：根据热力学第一定律：定义：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。即焓的变化。即Qp 只取决于系统的初、终状态。只取决于系统的初、终状态。HH:系统的焓，为具有容量性质的状态函数。系统的焓，为具有容量性质的状态函数。2021/8/9 星期一156.3 一般化学反应的过程特征一般化学反应的过程特征例：在例：在298.2K和和101.3kPa的恒定压力下，的恒定压力下，0.5 mol C2H4(g)和和H2(g)按下式进行反应，放热按下式

18、进行反应，放热68.49 kJ。若。若1molC2H4(g)进行如上反应，试求进行如上反应，试求(1)H；(2)U。（设气体服从理想。（设气体服从理想气体状态方程）气体状态方程）解解：(1)由于反应在恒压和只做体积功的条件下进行，因由于反应在恒压和只做体积功的条件下进行，因此此 0.5mol C2H4(g)进行反应时进行反应时因为焓因为焓H为广延性质，故为广延性质，故1mol C2H4(g)进行反应时进行反应时(2)由由H的定义：的定义：H=U+pV 可得可得2021/8/9 星期一166.3 一般化学反应的过程特征一般化学反应的过程特征续解续解：因为过程恒压，所以因为过程恒压，所以以理想气体

19、状态方程代入，以理想气体状态方程代入，反应的反应的反应的反应的 HH与与与与 U U相差很小，说明相差很小，说明相差很小，说明相差很小，说明p p V V是一个很小的数是一个很小的数是一个很小的数是一个很小的数值。对于液相及固相反应，值。对于液相及固相反应，值。对于液相及固相反应，值。对于液相及固相反应，V V极小，极小，极小，极小，p p V V可以略去不计，可以略去不计，可以略去不计，可以略去不计，于是于是于是于是 HH与与与与 U U在数值上近似相等。如反应物和产物中有气在数值上近似相等。如反应物和产物中有气在数值上近似相等。如反应物和产物中有气在数值上近似相等。如反应物和产物中有气体、

20、液体和固体时，则体、液体和固体时，则体、液体和固体时，则体、液体和固体时，则 n n只考虑气体摩尔数的变化。只考虑气体摩尔数的变化。只考虑气体摩尔数的变化。只考虑气体摩尔数的变化。2021/8/9 星期一176.4 化学反应热效应化学反应热效应 在恒温恒压或恒温恒容且只在恒温恒压或恒温恒容且只在恒温恒压或恒温恒容且只在恒温恒压或恒温恒容且只做体积功的条件下，化学反应吸做体积功的条件下，化学反应吸做体积功的条件下，化学反应吸做体积功的条件下，化学反应吸收或放出的热量称为化学反应的收或放出的热量称为化学反应的收或放出的热量称为化学反应的收或放出的热量称为化学反应的恒压热效应恒压热效应恒压热效应恒压

21、热效应或或或或恒容热效应恒容热效应恒容热效应恒容热效应，通常，通常，通常，通常也称它们为反应热。也称它们为反应热。也称它们为反应热。也称它们为反应热。如如如如298K298K，101.3kPa101.3kPa时：时：时：时：H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)1-外壳；外壳；2-量热容器；量热容器；3-搅拌器；搅拌器；4-搅拌马达；搅拌马达；5-氧弹；氧弹；6-样品；样品；7-贝克曼温度计；贝克曼温度计；8-燃烧丝引线燃烧丝引线氧弹式量热计示意图氧弹式量热计示意图2021/8/9 星期一186.4.1 反应进度反应进度 若任一物质若任一物质B的物质的量，在反应开始时为的物质的量，在反应开始

22、时为nB0，反应，反应进行到某一程度时为进行到某一程度时为nB，vB为相应的化学计量系数，则反为相应的化学计量系数，则反应进度应进度 的定义为的定义为:或或 对任意一个化学反应对任意一个化学反应e E+f F g G+r R 由于由于vB为无量纲的纯数，为无量纲的纯数，nB的单位为的单位为mol，所以，所以的的单位也为单位也为 mol。2021/8/9 星期一196.4.1 反应进度反应进度（1）对于反应：）对于反应：意味着意味着1mol N2与与3mol H2完全反应生成完全反应生成2mol NH3。（2）对于反应：）对于反应：意味着意味着0.5mol N2与与1.5mol H2完全反应生成

23、完全反应生成1mol NH3。因此，使用反应进度的概念时一定要指明相应的因此，使用反应进度的概念时一定要指明相应的化学计量方程式，否则就是不明确的。化学计量方程式，否则就是不明确的。2021/8/9 星期一206.4.2 热化学标准态热化学标准态1.热化学标准态的规定：热化学标准态的规定：气体气体：（100 kPa)压力下处于理想气体状态的气态纯压力下处于理想气体状态的气态纯物质。物质。液体和固体液体和固体：压力下的液态和固态纯物质。压力下的液态和固态纯物质。2.标准摩尔反应焓变标准摩尔反应焓变 298K时，反应时，反应H2O(g)H2(g)+1/2O2(g)中各物质均处中各物质均处于标准态，

24、则反应焓变可表示为：于标准态，则反应焓变可表示为：下标下标“r”指反应，指反应，“m”指指=1 mol。2021/8/9 星期一216.4.2.2 标准摩尔反应焓变标准摩尔反应焓变298K时时,H2(g)+1/2O2(g)H2O(g),2H2(g)+O2(g)2H2O(g),结论：结论：(1)两反应互为逆反应时，其焓变符号相反，绝对值两反应互为逆反应时，其焓变符号相反，绝对值相同。相同。(2)两个相同的反应，如计量系数有倍数关系，则焓两个相同的反应，如计量系数有倍数关系，则焓变也有倍数关系。变也有倍数关系。2021/8/9 星期一226.4.3 盖斯定律盖斯定律1.盖斯定律：盖斯定律：一个化学

25、反应不论是一步完成，还是分几步完成，一个化学反应不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是完全相同的。其总的热效应是完全相同的。ABC(1)(3)(2)2021/8/9 星期一236.4.3 盖斯定律盖斯定律2.盖斯定律的应用：盖斯定律的应用：例：已知例：已知 求反应求反应的标准摩尔反应焓变。的标准摩尔反应焓变。解解（1）用图解法）用图解法C(s)+O2(g)初态初态CO2(g)终态终态CO(g)+1/2O2(g)2021/8/9 星期一246.4.3 盖斯定律盖斯定律根据盖斯定律：根据盖斯定律：（2）代数运算法）代数运算法(1)(2)-(3)2021/8/9 星期一256.4.4 热化学

26、方程式的书写热化学方程式的书写上例中反应上例中反应(1),(2)就是热化学方程式：就是热化学方程式：书写热化学方程式注意事项：书写热化学方程式注意事项：（1 1）写出化学计量方程式。）写出化学计量方程式。（2 2）注明聚集状态，气、液、固分别用）注明聚集状态，气、液、固分别用g，l，s表示。表示。（3 3）标出）标出 p，T（若压力为（若压力为 ，温度为，温度为298K时可以忽略）时可以忽略）（4 4）与化学计量方程式之间用与化学计量方程式之间用“，”分开，分开，T 时热效应时热效应写成写成 ，298K时可以省略。时可以省略。2021/8/9 星期一266.5.1 标准摩尔标准摩尔生成焓生成焓

27、定义定义：在标准状态下，由元素的在标准状态下，由元素的在标准状态下，由元素的在标准状态下，由元素的最稳定单质最稳定单质最稳定单质最稳定单质生成生成生成生成1mol1mol1mol1mol化合物时的标准反应焓变称为该化合物的标准摩尔生成化合物时的标准反应焓变称为该化合物的标准摩尔生成化合物时的标准反应焓变称为该化合物的标准摩尔生成化合物时的标准反应焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓（或称为标准摩尔生成热）。焓（或称为标准摩尔生成热）。焓（或称为标准摩尔生成热）。焓（或称为标准摩尔生成热）。符号：符号：符号：符号：1）按定义，最稳定单质的标准摩尔生成焓等于零。）按定义，最稳定单质的标准摩尔生成焓等于

28、零。2）物质的聚集状态不同，其标准摩尔生成焓也不同。）物质的聚集状态不同，其标准摩尔生成焓也不同。2021/8/9 星期一276.5.1 标准摩尔标准摩尔生成焓生成焓例例1：求求NH3(g)的标准摩尔生成焓的标准摩尔生成焓 。例例2：求求NH3(g)的标准摩尔生成焓的标准摩尔生成焓 。注意注意 和和 中中“m”的不同含义！的不同含义！解：因为化学反应方向相反，反应焓变的符号相反。解：因为化学反应方向相反，反应焓变的符号相反。2021/8/9 星期一286.5.1 标准摩尔标准摩尔生成焓生成焓例例3:利用附录物质的标准摩尔生成焓数据，计算利用附录物质的标准摩尔生成焓数据，计算298K时下列反应的

29、标准摩尔反应焓。时下列反应的标准摩尔反应焓。解：解：解：解：因为反应物和产物是由相同单质生成的，可以设想反应绕因为反应物和产物是由相同单质生成的，可以设想反应绕因为反应物和产物是由相同单质生成的，可以设想反应绕因为反应物和产物是由相同单质生成的，可以设想反应绕道进行：甲烷先分解为氢和碳，然后氢和碳再分别与氧化合生道进行：甲烷先分解为氢和碳，然后氢和碳再分别与氧化合生道进行：甲烷先分解为氢和碳，然后氢和碳再分别与氧化合生道进行：甲烷先分解为氢和碳，然后氢和碳再分别与氧化合生成水和二氧化碳。以框图表示出系统的初终状态，见下图。成水和二氧化碳。以框图表示出系统的初终状态，见下图。成水和二氧化碳。以框

30、图表示出系统的初终状态，见下图。成水和二氧化碳。以框图表示出系统的初终状态，见下图。2021/8/9 星期一296.5.1 标准摩尔标准摩尔生成焓生成焓因为因为H H 的变化仅取决于系统的初终态而与过程无关，故的变化仅取决于系统的初终态而与过程无关，故由附录查得：由附录查得：对于任意反应：对于任意反应：eE+f F gG+rR，可得如下结论，可得如下结论2021/8/9 星期一306.5.2 标准摩尔标准摩尔燃烧焓燃烧焓定义定义：在标准状态下，在标准状态下，在标准状态下，在标准状态下，1mol1mol某物质在某物质在某物质在某物质在OO2 2中中中中完全燃烧完全燃烧完全燃烧完全燃烧时时时时的标

31、准摩尔反应焓变称为该物质的标准摩尔燃烧焓（或的标准摩尔反应焓变称为该物质的标准摩尔燃烧焓（或的标准摩尔反应焓变称为该物质的标准摩尔燃烧焓（或的标准摩尔反应焓变称为该物质的标准摩尔燃烧焓（或称为标准摩尔燃烧热）。称为标准摩尔燃烧热）。称为标准摩尔燃烧热）。称为标准摩尔燃烧热）。符号：符号：符号：符号：1）物质燃烧的最终状态必须规定！这些完全燃烧产物）物质燃烧的最终状态必须规定！这些完全燃烧产物和不能燃烧的物质的标准摩尔燃烧焓为零。和不能燃烧的物质的标准摩尔燃烧焓为零。2）物质的聚集状态不同，其标准摩尔燃烧焓也不同。）物质的聚集状态不同，其标准摩尔燃烧焓也不同。2021/8/9 星期一316.5.

32、2 标准摩尔标准摩尔燃烧焓燃烧焓例例1：同一物质不同状态时燃烧焓的换算关系：同一物质不同状态时燃烧焓的换算关系：C2H5OH(l)+3O2(g)C2H5OH(g)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)因为因为HH是状态函数，其变化仅取决于系统的初终态而是状态函数，其变化仅取决于系统的初终态而与过程无关，所以与过程无关，所以2021/8/9 星期一326.5.2 标准摩尔标准摩尔燃烧焓燃烧焓例例2:利用附录物质的标准摩尔燃烧焓数据，计算利用附录物质的标准摩尔燃烧焓数据，计算298K时下列反应的标准摩尔反应焓。时下列反应的标准摩尔反应焓。解：解：解：解：因为反应物和产物充分燃烧后，有相同的燃

33、烧产物。所以因为反应物和产物充分燃烧后，有相同的燃烧产物。所以因为反应物和产物充分燃烧后，有相同的燃烧产物。所以因为反应物和产物充分燃烧后，有相同的燃烧产物。所以可以设想反应分两步进行：乙烷先燃烧生成水和二氧化碳，然可以设想反应分两步进行：乙烷先燃烧生成水和二氧化碳，然可以设想反应分两步进行：乙烷先燃烧生成水和二氧化碳，然可以设想反应分两步进行：乙烷先燃烧生成水和二氧化碳，然后水和二氧化碳再反应生成乙烯和氢气。以框图表示出系统的后水和二氧化碳再反应生成乙烯和氢气。以框图表示出系统的后水和二氧化碳再反应生成乙烯和氢气。以框图表示出系统的后水和二氧化碳再反应生成乙烯和氢气。以框图表示出系统的初终状

34、态，见下图。初终状态，见下图。初终状态，见下图。初终状态，见下图。+3.5O2-3.5O22021/8/9 星期一336.5.2 标准摩尔标准摩尔燃烧焓燃烧焓根据根据状态函数的特征可得：状态函数的特征可得：状态函数的特征可得：状态函数的特征可得：由附录查得：由附录查得：对于任意反应：对于任意反应：eE+f F gG+rR，可得如下结论，可得如下结论2021/8/9 星期一346.6 热容和相变热容和相变焓焓平均热容：平均热容：在没有相变化和化学变化的条件下，一定在没有相变化和化学变化的条件下，一定在没有相变化和化学变化的条件下，一定在没有相变化和化学变化的条件下，一定量的均相物质温度升高量的均

35、相物质温度升高量的均相物质温度升高量的均相物质温度升高1K1K所需要的热量。可表示为：所需要的热量。可表示为：所需要的热量。可表示为：所需要的热量。可表示为：热容与温度和过程的具体途径有关。某温度热容与温度和过程的具体途径有关。某温度T时时的热容称为真热容：的热容称为真热容：标态下，标态下，1mol物质的平均恒压热容表示为：物质的平均恒压热容表示为：标态下，标态下，1mol物质的平均恒容热容表示为：物质的平均恒容热容表示为：热容与温度的关系通常可表示为：热容与温度的关系通常可表示为：Cp=a+bT+cT22021/8/9 星期一356.6 热容和相变热容和相变焓焓相变焓：相变焓：物质在恒温恒压

36、下发生相变化，相变过程物质在恒温恒压下发生相变化，相变过程物质在恒温恒压下发生相变化，相变过程物质在恒温恒压下发生相变化，相变过程中吸收或放出的热量称为相变焓或相变热。相变焓与中吸收或放出的热量称为相变焓或相变热。相变焓与中吸收或放出的热量称为相变焓或相变热。相变焓与中吸收或放出的热量称为相变焓或相变热。相变焓与物质的本性、温度和压力有关。物质的本性、温度和压力有关。物质的本性、温度和压力有关。物质的本性、温度和压力有关。标准相变焓：标准相变焓：物质在标准状态下发生恒温恒压的相物质在标准状态下发生恒温恒压的相物质在标准状态下发生恒温恒压的相物质在标准状态下发生恒温恒压的相变化，相变过程中吸收或

37、放出的热量称为标准相变焓变化，相变过程中吸收或放出的热量称为标准相变焓变化，相变过程中吸收或放出的热量称为标准相变焓变化，相变过程中吸收或放出的热量称为标准相变焓或标准相变热。或标准相变热。或标准相变热。或标准相变热。2021/8/9 星期一366.7 化学反应热的计算化学反应热的计算例例例例1 1:试用下表数据计算反应试用下表数据计算反应试用下表数据计算反应试用下表数据计算反应 在在在在298K298K时的时的时的时的 。298K298K时时时时HH2 2O(l)O(l)的的的的 为为为为 。物质物质CH4(g)-890.3C(s)-393.5H2O(l)-285.8CO(g)-110.5解

38、解1：应用标准摩尔生成焓数据进行计算：应用标准摩尔生成焓数据进行计算：应用标准摩尔生成焓数据进行计算：应用标准摩尔生成焓数据进行计算：2021/8/9 星期一376.7 化学反应热的计算化学反应热的计算续解续解1：关键是如何求关键是如何求关键是如何求关键是如何求CHCH4 4(g)(g)的标准摩尔生成焓？的标准摩尔生成焓？的标准摩尔生成焓？的标准摩尔生成焓？所以：所以：所以：所以：思考：如何用标准摩尔燃烧焓数据计算反应焓变？思考：如何用标准摩尔燃烧焓数据计算反应焓变？思考：如何用标准摩尔燃烧焓数据计算反应焓变？思考：如何用标准摩尔燃烧焓数据计算反应焓变？2021/8/9 星期一386.7 化学

39、反应热的计算化学反应热的计算解解2：用标准摩尔燃烧焓数据计算标准摩尔反应焓变。用标准摩尔燃烧焓数据计算标准摩尔反应焓变。用标准摩尔燃烧焓数据计算标准摩尔反应焓变。用标准摩尔燃烧焓数据计算标准摩尔反应焓变。对对对对HH2 2O(g):O(g):对对对对HH2 2 (g):(g):所以关键是如何求所以关键是如何求所以关键是如何求所以关键是如何求CO(g)CO(g)的标准摩尔燃烧焓？的标准摩尔燃烧焓？的标准摩尔燃烧焓？的标准摩尔燃烧焓？2021/8/9 星期一396.7 化学反应热的计算化学反应热的计算例例例例2 2:常用动力火箭中的一个反应为：常用动力火箭中的一个反应为：常用动力火箭中的一个反应为

40、：常用动力火箭中的一个反应为：试求它在试求它在试求它在试求它在400400时的标准摩尔反应焓变时的标准摩尔反应焓变时的标准摩尔反应焓变时的标准摩尔反应焓变 。已知甲醇的正常沸点为已知甲醇的正常沸点为已知甲醇的正常沸点为已知甲醇的正常沸点为64.764.7,蒸发热为蒸发热为蒸发热为蒸发热为35.27kJ.mol35.27kJ.mol-1-1,其它数据如下表。其它数据如下表。其它数据如下表。其它数据如下表。2021/8/9 星期一406.7 化学反应热的计算化学反应热的计算解：解：为间接计算为间接计算为间接计算为间接计算 (400400)，可设计如下过程：，可设计如下过程：，可设计如下过程：，可设

41、计如下过程：CH3OH(g)+3/2O2(g)400,400,CH3OH(g)64.7,1atmCH3OH(l)64.7,1atmCH3OH(l)+3/2O2(g)25,25,CO2(g)+2H2O(g)400,400,CO2(g)+2H2O(g)25,25,2021/8/9 星期一416.7 化学反应热的计算化学反应热的计算 101.3kPa101.3kPa下下下下CHCH3 3OH(g)OH(g)与与与与100kPa100kPa下下下下CHCH3 3OH(g)OH(g)的差别的差别的差别的差别很小，可以忽略，则很小，可以忽略，则很小，可以忽略，则很小，可以忽略，则可视为恒压降温过程：可视为

42、恒压降温过程：可视为恒压降温过程：可视为恒压降温过程：是一个恒温恒压相变过程，饱和蒸气冷凝为饱和液体：是一个恒温恒压相变过程，饱和蒸气冷凝为饱和液体：是一个恒温恒压相变过程，饱和蒸气冷凝为饱和液体：是一个恒温恒压相变过程，饱和蒸气冷凝为饱和液体：101.3 kPa 101.3 kPa下下下下CHCH3 3OH(l)OH(l)与与与与100 kPa100 kPa下下下下CHCH3 3OH(l)OH(l)的差别很的差别很的差别很的差别很小，可以忽略，则小，可以忽略，则小，可以忽略，则小，可以忽略，则可视为一个恒压降温过程：可视为一个恒压降温过程：可视为一个恒压降温过程：可视为一个恒压降温过程：20

43、21/8/9 星期一426.7 化学反应热的计算化学反应热的计算 恒压降温过程：恒压降温过程：恒压降温过程：恒压降温过程：化学反应化学反应化学反应化学反应:恒压升温过程：恒压升温过程：恒压升温过程：恒压升温过程：2021/8/9 星期一436.7 化学反应热的计算化学反应热的计算例例例例3 3:用热化学方法可以计算离子晶体的晶格能。试计算在热化用热化学方法可以计算离子晶体的晶格能。试计算在热化用热化学方法可以计算离子晶体的晶格能。试计算在热化用热化学方法可以计算离子晶体的晶格能。试计算在热化学标准状态下，学标准状态下，学标准状态下，学标准状态下，1mol Na(s)1mol Na(s)和和和和

44、0.5mol F0.5mol F2 2(g)(g)生成生成生成生成1 mol NaF1 mol NaF晶体的晶体的晶体的晶体的晶格能。晶格能。晶格能。晶格能。解解解解:NaF NaF晶体的晶格能，可借助下图所示的两条途径进行计算。晶体的晶格能，可借助下图所示的两条途径进行计算。晶体的晶格能，可借助下图所示的两条途径进行计算。晶体的晶格能，可借助下图所示的两条途径进行计算。2021/8/9 星期一446.7 化学反应热的计算化学反应热的计算途径途径途径途径I I：途径途径途径途径II:II:由五个子过程构成：由五个子过程构成：由五个子过程构成：由五个子过程构成：1.1.2.2.2021/8/9 星期一456.7 化学反应热的计算化学反应热的计算3.3.4.4.5.5.按照状态函数的基本性质：按照状态函数的基本性质：按照状态函数的基本性质：按照状态函数的基本性质：2021/8/9 星期一466.7 化学反应热的计算化学反应热的计算代入数据：代入数据：代入数据：代入数据：2021/8/9 星期一47