化学热力学课件.ppt

化學反應的方向和化學熱力學

(能源化學)實驗：(NH4)2Cr2O7的熱分解,自發的放熱反應1.化學反應中伴隨熱效應，放熱或吸熱化學反應的方向性，自發或非自發，進行的程度H2+O2??H2O自發（需要活化能）H2O??H2+O2非自發Na+Cl2??NaCl自發NaCl??Na+Cl2非自發(NH4)2Cr2O7的熱分解自發（需要活化能）熱包(放熱exothermic)冷包(吸熱endothermic)化學能和熱能的轉化(一)熱力學第一定律（能量守恆定律）和熱化學定律能量守恆定律（內能、熱效應和功的關係）?U=Q+W體系內能的變化，等於環境給體系的的熱量和環境對體系作的功?1.定義狀態函數焓H（enthalpy)H=U+PV在恒壓過程中，只作膨脹功，Qp=?HQp=?H=?U+P?V=?U+?nRT，或Qp=?H=Qv+?nRT在恒容過程中，P?V=W=0，若無其他功，?U=Qv反應熱的測量：彈式量熱器中進行，由?t?C惻出恒容熱效應QvChapt.6.13Thefirstlawofthermodynamics彈式量熱器?fHm?(H2O(l))=–286kJ.mol–1?fHm?(H2O(g))=–242kJ.mol–1計算:水的汽化熱是多少?(44kJ.mol–1)注意符號!2.蓋斯定律（Hess’sLaw)—熱化學定律：反應熱加和定律U,H為狀態函數，與路徑無關?fHm(H2SO4)=?H1+?H2+?H3=-296.8-98.9-528.2=-923.9kJ.mol-1?H=?H1+?H2例如：求C（s）+1/2O2（g）???CO（g）（1）的?H1—————————————————————————————C（s）+O2（g）???CO2（g）?H=–394kJ.mol–1（2）CO（g）+1/2O2（g）??CO2（g）?H2=–283kJ.mol–1（3）（1）=（2）–（3）=?H1=?H–?H2=–394–(–283)=–111kJ.mol–13.標準生成焓：在標準狀態298K時，由穩定單質生成1mol化合物的焓變，?fHm?例如：CO2(g)?fHm?=–394kJ.mol–1C(s)+O2(g)??CO2(g)H2O(g)?fHm?=–242kJ.mol–1H2(g)+1/2O2(g)??H2O(g)H2O(l)?fHm?=–285.8kJ.mol–1部分化合物的標準生成焓?fHm?/kJ.mol–1AgI(s)–61.84CaO(s)–635.09??AI2O3(s)–1676CaCO3(s)–1102.9Fe2O3(s)–824C2H2(g)+226.75SiO2(s)–910.94NO2(g)+33.2NaCl(s)–411.15O2(g)0例1.鋁熱法焊接鐵鑄件Fe2O3(s)+2Al(s)??AI2O3(s)+2Fe(s)?Hm?(總反應）=??fHm?（生成物）-??fHm?（反應物）=(-1676)-(-824)=-852kJ.mol–1，放熱反應例2.用石灰石燒石灰CaCO3(s)??CaO(s)+CO2（g）?Hm?(總反應）=(-635.09)+(-395.51)-(-1206.9)=+176.3kJ.mol–1，吸熱反應例3H2(g)+1/2O2(g)??H2O(l)?Hm?=?fHm?=–285.8kJ.mol–1放熱反應（需引發反應）H2O(l)??H2(g)+1/2O2(g)?Hm?=–?fHm?=285.8kJ.mol–1吸熱反應討論：水是能源嗎？