3 化学热力学的初步概念与化学平衡（课件）- 《无机化学与化学分析（第3版）》同步教学（高教版）

第3章 化学热力学的初步概念与化学平衡 上页 下页 目录 返回 发电厂的生产流程和能量转变 势能 化学能 热能 燃烧器 机械能 气体涡轮机 电能 发电机 上页 下页 目录 返回 1．初步学习一些热力学的基础性概念； 2. 了解化学变化过程中的热效应、恒容反应热和恒压反应热 的概念与测定； 3．初步学习焓和焓变的相关概念；会写热化学方程式；会进 行有关热化学的一般计算； 4．初步学习熵、熵变和绝对熵的概念； 5．初步了解热力学第一、第二、第三定律的概念； 6．初步了解吉布斯自由能及吉布斯-亥姆霍兹方程，学会用其 判据化学反应的自发性； 7．掌握化学平衡状态及标准平衡常数概念，会进行简单的化 学平衡移动判断及有关计算。 本章教学要求 上页 下页 目录 返回 3.1 热化学 Thermochemistry 3.2 化学反应的自发性 Spontaneous reaction 3.3 平衡状态和标准平衡常数 Equilibrium state and standard equilibrium constant 上页 下页 目录 返回 热力学是研究各种形式能量相互转化时遵循的规律。将热力学原理和方法用于研究化学问题产生了化学热力学(Chemical thermodynamics), 主要回答诸如化学反应过程中吸收或放出的热量、化学反应的自发性(即两种物质之间能否发生化学反应)以及化学反应的限度(反应完成之后反应物的量与产物的量之间的关系)等化学家十分关注的一类基本问题。 上页 下页 目录 返回 首先是新化石燃料的形成(如果仍在形成的话)肯定赶不上现有化石燃料的消耗速度, 化石燃料基本上是一种不可再生的能源。它们将在不久的将来被耗尽。第二是它造成的环境问题。导致酸雨形成和制造所谓的“温室”气体会导致地球变暖。 Question 1 Solution 人类使用化石燃料面临哪些重大问题? （不按严格比例） 上页 下页 目录 返回 Question 2 Solution 作为当今主要能源的化石燃料是怎样形成的? 石油、天然气和煤这些化石燃料提供了当今的主要能源。它们是由数百万年前的动植物演化而来的。固定在这类燃料中的能量最原始的来源是太阳能。在叶绿素(催化剂)存在的条件下, 阳光通过光合作用将CO2和H2O转化为碳水化合物。 纤维素是复杂的碳水化合物, 它是植物的主要结构物质。在隔绝空气的条件下细菌将植物分解使其逐步失去O原子和H原子, 导致残留物中碳含量逐渐增高。由植物演变到无烟煤大约需要3亿年。煤是由碳、氢和氧为主要成分的一种可以燃烧的有机岩石, 其中还含有少量的氮、硫和燃烧后变成灰的矿物质。 上页 下页 目录 返回 泥煤 褐煤(~32% C) 次烟煤(~40% C) 烟煤(~60% C) 无烟煤(~80% C) 上页 下页 目录 返回 煤的结构模型 上页 下页 目录 返回 生活在古代海洋中的动植物死亡后沉积在海底并被沙泥所覆盖。时间一长, 沙泥转化为砂岩。由砂岩形成而产生的高温高压条件使这些原始的有机体在细菌作用下转化为石油和天然气, 这种过程大约需要2.5~5亿年。有代表性的天然气的组成大约为: 甲烷80%, 乙烷10%, 丙烷3%, 还有少量其他可燃和非可燃气体。石油的组成则涉及从C1到C40(甚至更多碳原子)数百种不同的碳氢化合物。 上页 下页 目录 返回 3.1 热化学 Thermochemistry 3.1.1 几个基础性概念 Some basic conceptions 3.1.3 焓和焓变 Enthalpy and enthalpy change 3.1.2 热量计 Calorimeter 3.1.4 盖斯定律:利用反应焓进行的计算 Hess’ law ：calculation through enthalpy of reaction 上页 下页 目录 返回 教学提纲 基础:热力学第一定律 热效应 概 念 测 定 计 算 焓 焓变和反应焓 标准反应焓 标准生成焓 热量计与测定技术 绝热热量计与热容 弹式热量计与恒容反应热 微热量计与恒压反应热 △rH =ΣνjH