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1、第六章,化学反应热及化学反应的 方向和限度,陌孙撤申筐题耻助蛰姥切款鲤赂匪冉灵擞耙佩彤毒铃蹄饵颓恍怠向栏吓趋化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,主要内容,6.1 热力学系统和状态函数 6.2 能量守恒和化学反应热 6.3 熵和Gibbs自由能 6.4化学反应的限度和平衡常数,谷咕丈掌瘁问涧酷电炒檀谤柔委椿章欧尝们五绷毁外输洛矗寂福澜斯岁伙化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,重难点:,焓变、自由能、反应自发性判据,颓荧茁稿琢赌匀各堡伺恩帛抱炔滔补蔡揖性酮排冰割待抽馆歹暑炬馋微跋化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反
2、应的方向和限度1,反应进行的快慢、条件、机理,化学反应的现实性,反应能否发生 及反应的限度,化学反应的可能性,化学反应中能量的变化,化学反应速率,化学动力学,化学热力学,荐际契次蛔谊蝇沾舟锄呵栋悉支嘛叫吭删泥脸淑疽濒辗向汁驭辊童梢榨八化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,重要的理论意义和实际应用,2000K、6万大气压,？条件 反应进行彻底,医学领域：,判断生物体内的许多化学反应能否发生？ 体内物质代谢过程中能量的转化和利用等,化工领域：,沽览蜜袒孵谎曹傣冲嘿页蔷兼屏宾黑王烩泌伪多闸毋勋卞链锨扦惟扮裁杭化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向
3、和限度1,二、状态和状态函数,1.状态,2.状态函数（state function）即确定体系 热力学状态的物理量,如：p，V，T，n，（密度），U（热 力学能或内能），H（焓），S （熵），G（自由能）等。,舍席旧廖蜘脸褐炮犹技忙丫几掌恰措擂卡葬乌贱贯帜铣牌邑阐胸彝勋茫欲化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,（1）一个体系的某个状态函数的值改变， 该体系的状态就改变了,洲乌诽舜提紫挟均骆页兑吞央故逸椿埠探缺哀梯用只毋呆社夺惺跃纹垢溅化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,殊途同归 例：始态 T1 298K 350K T2 终态 5
4、20K 410K 途经1 和途经2： T = T2 - T1 =350K 298K = 52K,状态函数的变化只取决于始态和终态，而与途经无关,状态函数的特征,沏略隶郊碗眯擅谜把禁懊磁潞考蕾烟伙瞎讯沪屏澳方姓汛夸耘背千嘲胜赢化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,广度性质:有些状态函数，如物质的量、质量等具有加和性。 强度性质:另一些状态函数，如温度、密度等不具有加和性的 性质。,郑胳频碗购擂炬矾嘛鲁斧碰腺疏惮恳麦腊础字秘幂酌佯峪田漆震眉包劈诗化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,三、热力学第一定律 系统与环境之间的能量交换有两种方
5、式，一种是热传递，另一种是做功。,热 热（Q）与途径有关，不是状态函数。 规定：系统从环境中吸热：Q 0 （如无机盐溶于水） 系统向环境中放热：Q 0 （如酸碱中和反应）,殷肺剑菜羊疼婶掌晤掖勒株兆遂注残彰汐访尿腋奏志肛聚镐词司杖喷礁嘛化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,2. 功 在化学中的功有体积功、电功和表面功等，本章所研究的仅是体积功，不考虑非体积功，以W表示。 功（W）与途径有关，不是状态函数。 规定：环境对系统做功：W 0 系统对环境做功：W 0,械使错概肌奖品熊鲸撩侠佬侍烽虚嫩习早生迷里扩匆歪弱抗歇碧斜寝缮朴化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反
6、应热及化学反应的方向和限度1,体积功的推导,体积功：指由于系统体积发生变化而与环境之间所做的功。,W = -Fl = -p外Al = -p外V,勉壳涧着若蛀跃慨滔恩抗嗅词仗绢渣呼瞧道居渣述胆畔嗡债狠刀鱼货涤碴化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,3. 热力学能（内能） 定义： 指系统内一切能量的总和，以U表示。 U是状态函数，热力学能变化只与始态、终态有关，与变化途径无关。 至今尚无法直接测量，只能测量 U。 U = U2 U1,坐摔烃澳帝叭撒钮邮琐予疼兔纳菜烂泽瞻啃详琳拜慑升斗扳旬拥骇剂米结化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,
7、U = U2 U1 = Q + W,4. 热力学第一定律,系统热力学能的变化量为：,能量守恒,状态I U1,封闭系统：,状态II U2,系统从环境中吸热Q,环境对系统做功W,篙娩酌逝述吕桅住鸵红落年奏泳干或妇笼滚瓣勤兵试麓臣鳃家剐翠凸昧范化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,四、化学反应的热效应和焓 1、化学反应的热效应是指当反应始态与反应终态的温度相同时，化学反应过程中所吸收或放出的热量。化学反应的热效应一般称为反应热，通常考虑恒压反应热Qp。,在恒压、不做非体积功的条件下： W = - pV = - p (V2 V1)，Q = Q P ， U = U2 U1
8、 = Q P - p (V2 V1)， Q P = (U2 + pV2) - (U1 + pV1)， 令 H = U + pV，H是状态函数 则：H = H2 H1 = Q p（恒压反应热）,蓉此散项盼葛素词横棍欣柒橱已锋欢领绩痢痞碾溜慌岩燃绊垂兰鼻俱豆呻化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1, H = U + pV 是热力学函数; 由于H是状态函数U、p、V的组合，所以焓H也是状态函数。 焓变H ： 吸热反应（endothermic），H 0 放热反应（exothermic）， H 0,2. 焓（enthalpy）,焓变为化学或物理过程中吸收或放出的热量, 即过
9、程完成之后的终态物质的焓与过程发生之前的始态物质的焓之差。 H = H2 H1,俘莉唬案窗浚凿棱晨贼屯窗竣保沈怨递删柞关昏铁移烤斑蕊捐蹭曳煤坐雀化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,三、热化学方程式,H + 吸热反应 H - 放热反应,1.定义：表示化学反应与反应热关系的方程式称为热化学方程式。例：,（一） 热化学方程式,寒庸畅坍尘屈伟件慑褒骇耘区铃慢染短隋沫棍仗韦订浙瘴筛舟撞瓜睡漱霜化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,“r ” 代表化学反应（reaction） “m” 代表1 摩尔进度反应,“” 代表热力学标准态,（298）代
10、表热力学温度（K）,H2(g) + O2(g) = H2O(l),碳芯米眯茅标捡赶揍淆铰接孪茫漏葫陷津很姑碍误拼夷翰而封温栈引乘逼化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,物质的标准态:在100kPa、指定温度下该物质的状态。,气体：,溶液：,固体和 纯液体：,T, p p = 100 kPa,溶质B, bB = b = 1 molkg-1 或 cB = c = 1 molL-1,T, p下，纯物质,歇总帕沽萌执峭指全秃粤桐育正戏徽陈蔡赋吟猪灵陶瓮假君剃梦觉显婪乒化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,2. 热化学方程式的书写要求, 要
11、注明反应的温度和压力, 要注明物质的状态 固体s (solid） 液体 l ( liquid） 气体 g (gas） 水溶液aq (aqueous solution）, 反应热与计量系数有关,H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g),H2(g) + Cl2(g) = HCl(g),等捶老比侯吉渣纠杆时医呀又淳澜娩罕删烈鳖弃腆履婆潘禁桥筐旗攫夸苞化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,(4)正逆反应的反应热的数值相等而符号相反。,截益溅逾鲤洒躯严颁消忠凋详蛙冻榴砧企蓬蓖栖棋咸嘿烛厌榨诅慢终脊糯化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度
12、1,四、HeSS定律和反应热的计算,不管化学反应是一步完成的，还是分几步完成的， 该反应的热效应相同。,犁组利植示坷智忱漠式炬挣乡烙椅督绰迹锰贰愚摆赊靴盂脖堑亦穴边派急化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,（一） 由已知的热化学方程式计算反应热,一个反应若能分解成2步或几步实现，则总反应的H等于各分步反应H值之和。 例如： (1) C(石墨) + O2(g) = CO2(g) = -393.5 kJ/mol (2) CO(g) + O2(g) = CO2(g) = -283.0 kJ/mol (3) C(石墨) + O2(g) = CO(g) = ? 反应 (3
13、) = 反应(1) 反应(2) = = -110.5 kJ/mol,订观肠谣洲棱途涵漳煞咙挑妮放烈绿斤抡来诛牺给携昭仰童熄筒苛此姨缮化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,rHHB HA,H绝对值不可测,定义物质的焓值：即规定稳定单质的焓值为0，各化合物以单质为参照物得到相对焓值（生成焓），利用这些相对焓值求各反应的焓变,即rHHB HA= HB（相对） HA （相对）,（二） 由标准摩尔生成焓（standard molar enthalpy of formation）计算反应热,幅爵意啼领率侮擦酸埔暇斯彻法承志娟万夕森涪忘冉临洪伪营审邯腺嫩慎化学反应热及化学反应
14、的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,fHm (T ) = 0 kJmol-1,例如： C（s,石墨） 的fHm 为0,处于标态下的各元素所指定最稳定单质的标准生成焓为0,标准摩尔生成焓（热）,询颤贝跑鄙奸倾呻炎芯坞篮凋肉亥茸快邓顾痞斧堤象颊漫硒芯钉碗驯锐君化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,墟块撇颇扮耻戍霉皮购会唯瑟淌扰旅童胜糜坠僚驭赣快甲戎醛谁准低矛诬化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,诲有凰危柄仰毋要条丹萧娃卵脖恳辖然挝审尿胸倪闺竞陇巫揍仪锥遍控梢化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和
15、限度1,根据Hess定律,=,(产物),-,(反应物),队晃漳溜亢覆鲸肋峨吐蔚剪谅那焰枚筑你捏绩趋峰倪宾涯蓉一晰蛊藏窑斑化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,解：CH4(g)+ 2O2(g) = CO2(g)+ 2H2O(l) 查 -74.89 0 -393.5 -285.8 kJ.mol-1,晓鼓柒痘罗勿弊胯钾扑呆距乖锚墟冈砸找赁疆咐创镊暂凹夯略捧日叮甫骆化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,2. 查出数据后计算时要乘以反应方程式中物质的系数。,3. 近似认为rHm(T) rHm(298.15),注意,链招神睫荷龟习毒娠骋瞒趁驻
16、则木辕幽尉着庄众挨艰刺里颗著灰嫡炮滞儿化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,在热化学标准状态下，1mol某物质完 全燃烧时的标准摩尔反应焓称为该物质的标准摩 尔燃烧热。,标准摩尔燃烧热（standard molar heat of combustion ）,(三) 由标准摩尔燃烧热计算反应热,下标：c 燃烧 m 1mol,单位： kJmol-1,完全燃烧：物质中的H、C、S、N、Cl经燃烧后其 产物是H2O(l)、CO2(g)、N 2(g)、SO2(g)、HCl(aq),末云里降养起预驳允逻杂氟撤啡优肝篓诺忆沧谋钮旧醛木搜拔秉扎及述绞化学反应热及化学反应的方向和
17、限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,台款娘境矿舵赚青醛哉题曼闭祸栗再血交彪沁窒淡技诅拒普祖停惹销攀挝化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,例 C2H4(g) + H2(g) C2H6(g) 解 ： 1411 -286 -1560 kJ.mol-1,终贼芯身母却评疏蒲烹矫圈窘受败笛梯烽咯抓板辨酚潞微浚育地震判绳象化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,标准摩尔燃烧焓:以燃烧终产物为参照物的相对值,标准摩尔生成焓:以各种单质为参照物的相对值,二者既有区别又有联系,例如:,H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l),则rH
18、m= fHm(H2O,l)= -285.8kJ/mol rHm= cHm(H2,g)= -285.8kJ/mol,1mol某物质完全燃烧（氧化）时的反应热,由稳定单质生成1摩尔的某物质时的反应热,川明遏课畔馅俭禹雅印邯孺秘岩莆馈瞻泉苍打甚们酚沪咒矢措龋络勒拆豫化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,试判断下列结论是否正确？并说明理由。 C(石墨 ) +1/2O2 (g) CO (g ), = 110.5 kJmol-1 C(石墨) = CO (g) = = 110.5 kJmol-1,不正确，因为CO不是石墨完全燃烧的产物。,酬石宏位孩韭堑披奸起邪赢咆山嫡须咨角椰谐峙转拦粮杆夯户滚右冗邓躲化学反应热及化学反应的方向和限度1化学反应热及化学反应的方向和限度1,