3.2化学反应的热效应（课件）-《无机化学》同步教学（北京出版社）

第三章 化学热力学基础 Atomic Structure Chapter 1 化学热力学要解决化学反应中的三个问题： 某混合物能否在一定的条件下发生化学反应？ （化学反应的方向） 如果发生化学反应，伴随该反应有多少能量变化？ （化学反应中能量是如何转化） 如果化学反应能够进行，在一定条件下达到的平衡状态如何？转化率有多大？ （反应进行的程度） 化学热力学的研究对象 热力学:研究物理变化和化学变化中能量转化 和传递的一门科学。 化学热力学:研究化学变化过程中能量相互转 化所遵循规律的科学。 热力学基础主要内容有： 热力学第一定律和热力学第二定律 热力学的特点：抽象、推理性强 学习目的 通过学习化学热力学的基本概念、内能、焓、熵、自由能等状态函数的概念及其相互间的关系，热力学第一定律、第二定律的含义，体系中 Q、W、△U、△H、△S、△G 的计算及其作为判据的适用条件的有关知识，为后续课程如物理化学、药物化学、药物分析等的学习奠定基础。 1.掌握热力学第一定律、第二定律的文字表述及公式表达，掌握 △U＝QV、△H＝QP 的成立条件。 2.掌握热力学中重要的状态函数的概念、特点，会运用热力学数据计算在标准状态下体系的焓变、熵变、自由能变，能熟练判断化学反应自发进行的方向。 3.熟悉热力学基本概念和常用术语。 4.熟悉热力学的标准态，热化学方程式，盖斯定律。 5.了解可逆过程的定义及特点。 知识要求 熟练掌握热力学重要状态函数的特点，掌握运用热力学第一定律、热力学第二定律进行相关计算；学会判断体系反应自发进行的方向和限度。 能力要求 一、 热力学第一定律 1.基本概念和常用数语 2.热力学第一定律 二、 化学反应的热效应 1.反应热与焓 2.热化学反应方程式 3.盖斯定律 4.生成焓与燃烧焓 三、 热力学第二定律 1.自发过程 2.熵与熵变 3.吉布斯自由能与自发过程 内容提要 第二节 化学反应的热效应 一、反应热与焓 ● 对于封闭系统，在恒容过程中， V=0，W=0 QV 为恒容反应热 △U =Q+W 热力学第一定律表达式 ●在恒压过程中 焓变： 焓： 焓 H 表示化学反应与热效应关系的化学方程式称为热化学方程式。如： 为标准焓变，热化学规定：各物质在标准压力（101.3kPa即1atm）且处于纯态时的反应热称为 标准反应热，即为标准焓变。 二、热化学反应方程式 热力学 标准态 当反应物或生成物都是气体时各物质分压为1×105 Pa； 当反应物及生成物都是溶液状态时，各物质的浓度为1mol•L-1； 固体和液体的标准态则指处于标准压力下的纯物质。 (1)要注明反应物和产物的状态：s，l，g (2)注明反应时的温度、压力。如果在298K和101.3 kPa 下进行 时，习惯上可不再予以注明。 (3)焓变值与一定的反应式相对应。 (4)在相同条件下，正向反应和逆向反应的反应热绝对值相等，符号相反。 2H2(g) ＋ O2(g) ＝ 2H2O (l) Hθ ＝-571.6 KJ.mol-1 H2(g) ＋1/2 O2(g) ＝ H2O (l) Hθ ＝-285.8 KJ.mol-1 N2(g) ＋ 3H2(g) ＝ 2NH3(g) Hθ ＝-92.20 KJ.mol-1 2NH3(g) ＝ N2(g) ＋ 3H2(g) Hθ ＝+92.20 KJ.mol-1 书写热化学反应方程式必须注意： 一个化学反应无论是一步完成还是分几步完成，该反应的热效应总是相同的。 1.在使用该定律处理具体问题时应注意，所讨论的反应必须是在反应体系只做体积功，不做其它功，而且是在恒容或恒压条件下。 2.只要反应的始态和终态确定，则△U、△H 便是定值，而与反应的途径无关，因此盖斯定律是热力学第一定律的必然结果。 三、盖斯定律 如在298K，1atm时，由C(石墨)生成CO2(g)的反应可通过以下两种途径来完成： CO2(g) C(石墨)＋O2(g) CO(g)+1/2O2(g) 途径Ⅰ 途径Ⅱ △H1 △H2 △H3 根据盖斯定律，途径Ⅰ的反应热等于途径Ⅱ的反应热， 即 盖斯定律的提出奠定了热化学的基础。 其重要意义在于可借助于某些已知其反应热的辅