1其次節(jié)化學(xué)反響中的質(zhì)量守恒和能量守恒【化學(xué)反響的質(zhì)量守恒定律】00BBB熱力學(xué)能〔內(nèi)能〕熱力學(xué)能〔內(nèi)能〕——體系內(nèi)部能量的總和。構(gòu)成：分子的平動能、轉(zhuǎn)動能，分子間勢能、電子運動能、核能等。是一種熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)◆無法知道他確實定值，但過程中的變化值卻是可以測量的?！灸芰渴睾恪獰崃W(xué)第肯定律】熱力學(xué)第肯定律——能量守恒定律表述：能量只可能在不同形式之間轉(zhuǎn)換，但不能自生自滅。狀態(tài)1〔1〕→◤吸取熱量，對體系做功W2〔2〕Q+W律，是自然界中普遍存在的根本規(guī)律。1、恒容熱效應(yīng)與熱力學(xué)能變假設(shè)體系的變化是在恒容的條件下，且不做其他非膨脹功〔W’0，則：〕此時：U=W=QV即：熱力學(xué)能變等于恒容熱效應(yīng)。或說：在恒容的條件下，體系的熱效應(yīng)等于熱力學(xué)能的變化。*,通過測定恒容反響熱的方法，可獲得熱力學(xué)能變U數(shù)值.【化學(xué)反響的熱效應(yīng)】恒壓熱效應(yīng)與焓變在我們的實際生產(chǎn)中，很多的化學(xué)反響都是在大氣層中〔一個大氣壓，〔恒壓過程。為了便利地爭論恒壓過程中的問題，我們需要引入另一個重要的熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)——焓。1、焓變——化學(xué)反響的恒壓熱效應(yīng)現(xiàn)設(shè)體系的變化是在恒壓、只做膨脹功〔不做其他功，如電功等〕的條件下進展的狀態(tài)1→→◤吸取熱量Q，對外做功W2〔T1,V1,U1,p〕 〔T2,V2,U2,p〕在此恒壓過程中：*Qp*體系對環(huán)境所做的功pVp(V2-V1)W-pV-p(V2-V1)于是依據(jù)熱力學(xué)第肯定律，有如下的關(guān)系：U2-U1=U=Q+W=Qp-p(V)=p-2-1)p=(2-U)+p(2-1)=(U2+pV2)-(U1+pV1)定義熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)焓，以HU+pV則：Qp(U2pV2(U1pV1)=H2-H1=H★★★〔1焓H〔2焓變值H等于體系在恒壓過程中的熱效應(yīng)Qp焓變值HH〔3焓代表了恒壓條件系所包含的與熱有關(guān)的能量，具有能量量綱，單位是J或kJ。〔4由于常常遇到的化學(xué)反響都是在大氣層這樣一個恒壓環(huán)境中發(fā)生的，所以焓是一個極其重要的狀態(tài)函數(shù)。〔5焓與與熱力學(xué)能一樣，其確定值無法確定。但狀態(tài)變化時體系的焓變ΔH卻是確定的，而且是可求的?！?焓是體系的廣度性質(zhì)，它的量值與物質(zhì)的量有關(guān)，具有加和性。2、過程與焓對于肯定量的某物質(zhì)而言，由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)或液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)都必需吸熱，所以有:H(g)>H(l)>H(s)當(dāng)某一過程或反響逆向進展時，其H要轉(zhuǎn)變符號即：H〔正=-H〔逆〕對于任何化學(xué)反響而言，其恒壓反響熱Qp可由下式求出：Qp=ΔHH生成物-H反響物在化學(xué)反響中，可把反響物看作始態(tài)，而把生成物看作終態(tài)ΔH>0ΔH<0ΔH=Qp，即為恒壓反響熱。所以焓變比熱力學(xué)能變更具有有用價值，用得更廣泛、更普遍?！竞銐悍错憻崤c恒容反響熱的關(guān)系】HU+pV則：ΔHΔU+Δ(pV)對于恒壓、只作體積功的化學(xué)反響，有：H=+V即： Qp=Qv+pΔV對于固相和液相反響，由于反響前后體積變化不大，故有： p≈對于氣相反響，假設(shè)將氣體作為抱負氣體處理，則有： Qp=Qv+Δn〔RT〕式中Δn【蓋斯定律與反響熱的計算】1．反響進度〔摩爾數(shù)〕mol用希臘字母ξ表示。對于任一化學(xué)反響，有質(zhì)量守恒定律：0＝BB，例如，以下給定反響：nDnEn nGnDnEn nGHDEGH通式為：n n()n n()n(0)BBBBB舉例說明：3H2(g)+N2(g)=2NH3(g)T=0s(mol) 3.0 1.0 0.0t=0.1s(mol) 1.5 0.5 1.0以H2=nH2/H2 =(1.5-3.0)mol/-3=0.5mol以N2=nN2/N2 =(0.5-1.0)mol/-1=0.5molNH3=nNH3/NH3 =(1.0-0.0)mol/2=0.5mol【熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)】對于以上所說的“焓變等于恒壓熱效應(yīng)，的熱效應(yīng)是不一樣的，由于不同的壓力之下，體系所做的膨脹功不同，因而恒壓熱效應(yīng)——焓變值也有所不同。因此熱力學(xué)在處理化學(xué)反響體系時，必需選定某一狀態(tài)作為“計算、比較的標(biāo)”這一標(biāo)準(zhǔn)即稱做熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。IUPAC100kPap表示之，處于標(biāo)準(zhǔn)壓力之下的體系，稱為體系的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。各種體系的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定如下：純固體、液體，當(dāng)該物質(zhì)處于外壓為標(biāo)準(zhǔn)壓力之下。純氣體〔抱負氣體：p==0kPa混合氣體：pip100kPa(pi某組分氣體的分壓力)抱負溶液：p=p=100kPa，c=c=1.0mol/dm3 (c標(biāo)準(zhǔn)濃度)★★★上述標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)并未指定溫度，即：H2〔100kpa,298K〕是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，H2〔100kpa,200K〕也是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。IUPAC298.15K作為溫度的一般參比標(biāo)準(zhǔn)，如不注明，則指的是298.15K，其他溫度則須指明，用〔T〕表示?！净瘜W(xué)反響的標(biāo)準(zhǔn)焓變、標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變】在特定的溫度之下〔如不特別指明，則為298K〕假設(shè)參與化學(xué)反響的各物質(zhì)〔包括反響物和產(chǎn)物〕都處于熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)==0kp化學(xué)反響的過程中產(chǎn)生的焓變即稱作：標(biāo)準(zhǔn)焓變，以符號表示之。例如：

1.5H2(g)+0.5N2(g)=NH3(g)ΔrH=-46.11kJ但是：化學(xué)反響的焓變，不僅與溫度、壓力等有關(guān)，還與反響中物質(zhì)的量有關(guān)。規(guī)定：化學(xué)反響進度ξ=1時化學(xué)反響的焓變?yōu)榛瘜W(xué)反響的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。以符號ΔrHm的標(biāo)準(zhǔn)焓變。

表示之。標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的意義是：單位化學(xué)反響進度ξ化學(xué)反響rm ΔH =ΔHrm 例如： 3H2+N2=2NH3(氣體)rmΔH=-92.22KJ/rm3molH2和1molN2Qp【熱化學(xué)方程式】表示出了化學(xué)反響過程中熱效應(yīng)的化學(xué)反響計量方程式稱為熱化學(xué)方程式(thermodynamicequation298.15K1) H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)2) 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)3) O2(g)CO2(g)【物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓】

ΔH=-285.8kJrmrmΔH=-rmrmrmΔH=-393.5rm

mol-1mol-1mol-11mol某種物質(zhì)的反響的標(biāo)準(zhǔn)焓變，m叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，以符號Hm〔1最穩(wěn)定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零?！?〔石墨、〔固體〕

表示之?！?1mol【蓋斯定律】俄國化學(xué)家G.H.Hess對化學(xué)反響的數(shù)據(jù)進展總結(jié)〔1840〕指出：不管化學(xué)反響是一步完成，還是分幾步完成，其化學(xué)反響的熱效應(yīng)是一樣的。例如：CO2〔H〕→→↘O2〔H1〕 ↗↘ O2〔rH2〕COrH=H1+H2“蓋斯定律是熱力學(xué)定律的必定結(jié)”由于焓是狀態(tài)函數(shù)，所以只要始態(tài)和終態(tài)一樣，焓變必定一樣。今日我們看來格外簡潔，但卻有重要的使用意義?！净瘜W(xué)反響熱的計算】參考單質(zhì)〔最穩(wěn)定態(tài)〕↙ ↘↙ΔH(反響物〕 ↘ΔH(生成物〕j f m i f m↙ ↘反響物 →