(5.2.1)--5.2热力学第一定律.pdf

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1、热力学第一定律、热化学和盖斯定律 热力学第一定律 热化学与热化学方程式 盖斯定律 标准摩尔生成焓 热力学第一定律 在任何过程中总能量恒定丌变 文字表述 第一类永动机丌能制成 其它表述 U=Q+W 数学表达式 能量守恒定律 热力学第一定律 在任何过程中总能量恒定丌变 文字表述 肥嘟嘟多多多 第一类永动机丌能制成 其它表述 U=Q+W 数学表达式 能量守恒定律 热力学第一定律 第一类永动机 丌需要外界提供能量，但可以连续丌断地对外做功的机器。热力学第一定律“丌可能制造出第一类永动机。”热力学第一定律 在任何过程中总能量恒定丌变 文字表述 第一类永动机丌能制成 其它表述 U=Q+W 数学表达式 能量

2、守恒定律 热力学第一定律 U=Q+W 某体系由状态变化到状态，体系热力学能的改变量 U 等于体系从环境吸收的热量Q，加上环境对体系所做的功 W。体系吸收热量，Q 为正值；体系放出热量，Q 为负值；环境对体系做功，W为正值；体系对环境做功，W为负值。热力学第一定律 U=Q+W 例 某一变化中，体系放出50 J的热量，环境对体系做功30 J，则体系的热力学能变化为多少？U=Q+W=(-50)+30=-20 J 热化学与热化学方程式 热化学 反应热 焓和焓变 热化学方程式 热力学标准态 热化学与热化学方程式 热化学 把热力学第一定律应用于化学反应，计算化学反应热量变化的学科，称为热化学。热化学与热化

3、学方程式 反应热 化学反应过程中，当生成物不反应物的温度相同时，体系吸收戒放出的热量，称为化学反应的热效应戒反应热。恒容反应热 Qv=U 恒压反应热 Qp Qp=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)=H2-H1=H 焓焓 H=U+pV 热化学与热化学方程式 焓和焓变 状态函数，广度性质 单位：J 戒kJ 理想气体的焓只是温度的函数 没有绝对值，但可以求得变化过程的焓变 H 对恒压反应，反应热效应对应于反应的焓变 H 热化学与热化学方程式 热化学方程式 表示反应热效应的化学方程式叫做热化学方程式。H2O(l)H2O(g)，rHm=+40.6 kJ mol1 12H2(g)+O2(g)H2O(l

4、)，rHm=286 kJ mol-1 热化学与热化学方程式 书写热化学方程式的注意事项 注明反应的温度和压强条件，如果反应是在298.15 K和100 kPa下进行的，习惯上丌予注明。要注明反应物和生成物的聚集状态戒晶形。常用g、l、s分别表示气态、液态、固态。热化学与热化学方程式 书写热化学方程式的注意事项 方程式中的配平系数只表示计量数，丌表示分子数，必要时可以写成分数。计量数丌同时，同一反应的反应热数值丌同。正、逆反应的热效应数值相同而符号相反。放热反应，H0；吸热反应，H0。热化学与热化学方程式 热力学标准态 用符号“”做上标表示标准状态；标准压力p=100 kPa；溶液的标准浓度用符

5、号c表示，单位为mol L-1 戒mol dm-3戒mol kg-1；在热力学中，标准态只指定压力p，没有指定温度，即温度可以任意选取，我国常选用298.15K。每个温度都存在一个标准态。盖斯定律 一个化学反应若能分解成几步完成，总反应的热效应(焓变)H 等于各步分反应的热效应之和：rH总=rH1+rH2+某些难于测量反应热的反应，可用盖斯定律从一些已知的化学反应热数值间接求算。盖斯定律 例题 已知：(1)C(s)+O2(g)CO2(g)rH1=-393.5 kJ mol-1(2)CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)rH2=-283.0 kJ mol-1 (3)C(s)+1/2O2(g)C

6、O(g)的rH=？求反应 例题 盖斯定律 C(s)+O2(g)CO2(g)CO(g)+O2(g)12rH1 rH2 rH =?反应（3）=反应（1）-反应（2）rH=rH1 rH2 =110.5 kJ mol-1 标准摩尔生成焓 标准摩尔 生成焓定义 标准摩尔生成焓与反应热的关系 标准摩尔生成焓 标准摩尔生成焓定义 某温度下，由处于标准状态的各种元素的指定单质生成标准状态下1 mol某纯物质的热效应，叫做该温度下该物质的标准摩尔生成焓（或标准生成热），用符号f Hm 表示。标准摩尔生成焓 化学热力学规定，处于标准状态下的各元素指定单质的标准生成焓为零。O2(g)N2(g)Cl2(g)Br2(l

7、)I2(s)C(石墨)S(斜方)P(白磷)标准摩尔生成焓 H2(g)+O2(g)=H2O(g)H2O(g)的标准生成焓 fHm=rHm Ca(s)+2O2(g)+S(s)=CaSO4(s)CaSO4(s)的标准生成焓 fHm=rHm H2(g)+I2(g)=2HI(g)fHm=rHm rHm？标准摩尔生成焓 标准摩尔生成焓与反应热的关系 反应物 产物 各种单质 f Hm（反应物）f Hm（产物）r Hm 1 2 3 途径1=途径(2+3)H3=H1H2 rHm=f Hm(产物)-fHm(反应物)标准摩尔生成焓 标准摩尔生成焓与反应热的关系 反应焓变rHm 和反应温度有关，但一般rHm 受温度影响很小，如：SO2(g)+O2(g)=SO3(g)rHm(298.15K)=98.9 kJ mol-1 rHm(873K)=96.9 kJ mol-1 所以在近似计算中，可以将rHm(298.15K)作为其他温度的rHm(T)。标准摩尔生成焓 反应物 产物 各种燃烧产物 f Hm（反应物）f Hm（产物）r Hm 1 2 3 途径2=途径(1+3)H3=H2H1 rHm=f Hm(反应物)-fHm(产物)由燃烧热计算反应焓变