第一章化学基本量和化学计算（课件）《无机化学》热化学方程式同步教学（化学工业出版社第三版）

一、热力学第一定律的表述 表达式: ∆U = Q + W 实质：能量守恒 热力学第一定律的叙述: 在任何过程中，能量是不能自生自灭的，或者说任何过程中的总能量是守恒的，也可以说第一永动机是不可能的。 二、化学反应的热效应 1、热效应的定义： 体系在物理的或化学的等温等压或等温等容过程中，不做非体积功时所吸收或放出的热叫做此过程的热效应。 2、一些特殊情况的讨论： 一个物体既不作功，也不与外界发生热交换，则内能变化为零。 绝热过程：如果一个物体与外界不发生热交换，外界对其作功，则：Q = 0; ∆U = W 恒容过程：若物体只与外界发生热交换，而不作功，设从外界吸收Q，即 W = 0, ∆U = Q 一般情况下: ∆U = Q + W 理想气体的U只是温度的函数，故理想气体恒温变化时， ∆U = 0 3、焓(H) (1) 定义 设：1）体系的变化过程为等压过程 即 p始 = p终 = p环 2）体系在变化过程中只做体积功，不做其他形式的功。 W体积＝ P外· △V 由热力学第一定律 ∵ΔU = Qp + W体积 ∴Qp = ΔU - p外· △V 　=（ U2－U1 ）- p外· （V2－V1） ∵ p1 = p2 = p外 ∴ Qp = （ U2－U1 ）+ （p2V2－p1V1） 将状态1、状态2的函数归并在一起： Qp = （U2 ＋p2V2 ） －（U1 + p1V1 ） 令 H＝ U ＋pV Qp = △H (2) 焓的性质 1）焓是状态函数 H = U + pV ∵ U、p、V都是状态函数， ∴ U + pV也是状态函数,是复合的状态函数, △H = H2 - H1 2）焓和内能一样，具有能量的量纲 焓的绝对值无法确定。 3) 当过程反向进行时， ΔH 要改变符号 即 ΔH (正) = —ΔH (逆) 4) 焓与物质的聚集态、所处的温度有关 对一定量的某物质而言 H（g）＞ H（l）＞ H（s） H（高温）＞ H（低温） 4、等容热效应Qv 若化学反应是在等温恒容条件下进行(体积一定的密闭容器中的反应)， 则ΔV = 0，且不做非体积功， W = 0, 故有  QV = ΔU QV称为等容热效应， ΔU  0, QV  0, 吸热反应 ΔU  0, QV  0, 放热反应 5、等压热效应Qv 在等温封闭体系中发生只做体积功的等压过程Qp = ΔH 吸热过程 Qp＞0 ， ΔH ＞0 焓增 放热过程 Qp＜0 ， ΔH ＜0 焓减 6、等压热效应Qv与等容热效应Qp的关系 1) 对于等压、只作体积功的化学反应，有： Qp = Qv+ pΔV 2) 对于固相和液相反应，反应前后体积变化不大， 故有： Qp≈ Qv 3)对于气相反应，如果将气体作为理想气体处理， 则有： Qp= Qv +Δn（RT） 式中Δn为生成物的量与反应物的量之差。 三、盖斯定律与反应热的计算 1、反应进度和热化学方程式 反应进度——等于反应系统中任一物质的物质的量变化除以反应式中该物质的化学计量数。对于化学反应 vA A + vB B = vD D + vG G 化学计量数： vA ，无量岗。 定义反应进度为ξ = △nA／vA = △nB／vB = △nD／vD = △nD／vD 2、反应进度与反应式书写有关 对同一反应体系，其值与物质选择无关，但与反应式写法有关。 例如合成氨的反应，可写成： N2＋3H2＝2NH3 (1) 或 ½ N2＋3/2 H2＝NH3 (2) 若即1mol N2与3mol H2生成2 mol NH3时 △nN2= -1mol △nH2 = -3mol △nNH3= 2mol 对于反应(1) ： ½ N2＋3/2 H2＝NH3 (2) ξ1=△nN2／vN2 =-1mol/(-1／2) = 2mol = △ nH2／vN2 =-3mol/(-3／2 )= 2mol = △ nNH3／vNH3