1、第一章第一章 热化学与能源热化学与能源 理解下述基本概念：理解下述基本概念：系统（系统（system)system)与环境与环境(surrounding)(surrounding)相相(phase)(phase)状态状态(state)(state)与状态函数与状态函数(state function)(state function)过程过程(process)(process)与途径与途径(path)(path)，可逆过程，可逆过程(reversible(reversible process)process)化学计量数化学计量数(stoichiometric number)(stoichiomet
2、ric number)与反应进度与反应进度(extent of reaction)(extent of reaction)了解定容热效应了解定容热效应(q qv v)的测量原理。熟悉的测量原理。熟悉q qv v的实验计算方法。的实验计算方法。了解标准状态的概念和热化学定律。理解等压热效应与反了解标准状态的概念和热化学定律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与热力学能变的关系。应焓变的关系、等容热效应与热力学能变的关系。掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。1.1 1.1 反应热的测量反应热的测量1.2 1.2 反应热的理论计算反应热的理论计算本章小结本章小结
3、123本章内容本章内容 1.1.你了解哪些常规能源？它们发你了解哪些常规能源？它们发 展的现状如何？展的现状如何？2.2.新型能源有哪些种类？各有何新型能源有哪些种类？各有何 优缺点？优缺点？自学与讨论自学与讨论研究化学反应经常遇到的问题研究化学反应经常遇到的问题1.1.化学反应化学反应能否自发能否自发进行？进行？2.2.反应进行的反应进行的速率速率有多大？有多大？3.3.反应进行的极限反应进行的极限(化学平衡化学平衡)。4.4.反应中的能量变化反应中的能量变化(热化学热化学)。5.5.反应是如何进行的反应是如何进行的(反应机理反应机理)？系统：作为研究对象的那一部分物质和空间。系统：作为研究
4、对象的那一部分物质和空间。环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和 空空间。间。敞开系统敞开系统有物质和能量交换有物质和能量交换封闭系统封闭系统只有能量交换只有能量交换一、几个基本概念一、几个基本概念1.系统系统(system)与环境与环境(surrounding)隔离系统隔离系统无物质和能量交换无物质和能量交换2.相(phase)相相：系统中任何物理和化学性质完全相同的、系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分称为相。均匀部分称为相。单相（均匀）系统单相（均匀）系统多相（不均匀）系统多相（不均匀）系统相与组分不同，相与物态不同，相与相之间有相与
5、组分不同，相与物态不同，相与相之间有明确的界面。明确的界面。说明：说明：1.1.气态混合物均为一（单）相。气态混合物均为一（单）相。2.2.液态混合物视互溶与否分为一、二、三相。液态混合物视互溶与否分为一、二、三相。3.3.固态混合物有多少种纯固体物质，就有多少固态混合物有多少种纯固体物质，就有多少相。相。Questions 1)101.325 kPa，273.15 K(0)下，下，H2O(l),H2O(g)和和H2O(s)同时共存时系统中的相数同时共存时系统中的相数为多少。为多少。2)CaCO3(s)分解为分解为CaO(s)和和CO2(g)并达到平并达到平衡的系统中的相数。衡的系统中的相数。
6、1 1）在此条件下，存在）在此条件下，存在3 3相（气、液、固各相（气、液、固各一相；一相；2 2）3 3相（气体相（气体1 1相，固体相，固体2 2相）相）Solutions：状态状态：描述系统各宏观性质的综合表现。：描述系统各宏观性质的综合表现。如：气态系统，如：气态系统，P P、V V、T T、n n数值一定，则系统数值一定，则系统状态一定。状态一定。状态函数状态函数：描述系统状态的物理量。：描述系统状态的物理量。例如：例如：1 mol CO2(g)T(K)P(kPa)V(dm3）状态状态 298.15 100 24.5 I(I(始态）始态）323.15 100 26.5 (终态）终态）
7、3.3.状态与状态函数状态与状态函数(state function)(state function)T=2KT=25KT=-23K状态函数的性质状态函数的性质例如：例如：H2O(298K)H2O(300K)（始态）（始态）（终态）（终态）H2O(323K)B B、状态改变，其值改变，或其值改变，状态改变。、状态改变，其值改变，或其值改变，状态改变。状态函数的变量只与系统的始态和终态有关，与状态函数的变量只与系统的始态和终态有关，与 变化的途径无关。变化的途径无关。C C、终态与始态重合的状态、终态与始态重合的状态“改变改变”周而复始，周而复始，其值变为零。其值变为零。A、状态一定，其值一定，或
8、其值一定，状态一定。、状态一定，其值一定，或其值一定，状态一定。两者之间有对应函数关系。两者之间有对应函数关系。广度性质和强度性质广度性质和强度性质状态函数可分为两类：状态函数可分为两类：广度性质广度性质：其量值具有加和性，如体积、质量等。：其量值具有加和性，如体积、质量等。强度性质强度性质：其量值不具有加和性，如温度、压力等。：其量值不具有加和性，如温度、压力等。Question：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压强强(热力学中称为压力热力学中称为压力)是强度性质的物理量。由此可以得是强度性质的物理量。由此可以得出什么结论？出什么结论？推论推论：
9、摩尔体积摩尔体积(体积除以物质的量体积除以物质的量)是什么性质的物理量？是什么性质的物理量？Solution：力和面积都是广度性质的物理量。结论是两力和面积都是广度性质的物理量。结论是两个广度性质的物理量的商是一个强度性质的物理量。个广度性质的物理量的商是一个强度性质的物理量。4.4.过程与途径过程与途径 系统状态发生任何的变化称为系统状态发生任何的变化称为过程过程(process)；可逆过程可逆过程(reversible process)体系经过某一过程，由状态体系经过某一过程，由状态变到状态变到状态之后，如果通过之后，如果通过可逆过程能使体系和环境都完全复原，这样的过程称为可可逆过程能使体
10、系和环境都完全复原，这样的过程称为可逆过程。它是在一系列无限接近平衡条件下进行的过程。逆过程。它是在一系列无限接近平衡条件下进行的过程。实现一个过程的具体步骤称实现一个过程的具体步骤称途径途径(path)。思考思考：过程与途径的区别。过程与途径的区别。设想如果你要把设想如果你要把20 的水烧开，要完成的水烧开，要完成“水烧开水烧开”这个过程这个过程，你可以有多种具体的，你可以有多种具体的“途径途径”：如可以在水壶中常压烧；：如可以在水壶中常压烧；也可以在高压锅中加压烧开再降至常压。也可以在高压锅中加压烧开再降至常压。可逆反应与可逆过程的区别可逆反应与可逆过程的区别 可逆反应是指化学反应在正逆两
11、个可逆反应是指化学反应在正逆两个方向同时进行。此外，没有别的含义。方向同时进行。此外，没有别的含义。可逆过程是在系统接近平衡状态下可逆过程是在系统接近平衡状态下发生的无限缓慢的过程。即系统在整发生的无限缓慢的过程。即系统在整个变化中正向推动力与逆向阻力几乎个变化中正向推动力与逆向阻力几乎处于相等的状态。当然它们又不是真处于相等的状态。当然它们又不是真正相等，否则系统就不会发生变化。正相等，否则系统就不会发生变化。5.5.化学计量数化学计量数一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒关系，关系，通式为：通式为：B0BB B 称为称为B 的化学计量数。
12、符号规定：的化学计量数。符号规定：反应物：反应物：B为负；产物：为负；产物：B为正。为正。附例附例1.1 应用化学反应通式形式表示下列合成氨的应用化学反应通式形式表示下列合成氨的化学反应计量方程式：化学反应计量方程式：N2+3H2=2NH3 1/2 N2+3/2 H2=NH3解：解：用化学反应通式表示为：用化学反应通式表示为：0=N2 3H2+2NH3 0=1/2 N2 3/2 H2+NH36.6.反应进度反应进度反应进度反应进度 的定义：的定义：BBdnd反应进度的单位是摩尔（反应进度的单位是摩尔（molmol），它与化学计量数的），它与化学计量数的选配有关。选配有关。nB 为物质为物质B的
13、物质的量，的物质的量，d nB表示微小的变化量。表示微小的变化量。或定义或定义思考思考：引进反应进度的最大优点引进反应进度的最大优点?答：用任一反应物或产物来表示反应进度答：用任一反应物或产物来表示反应进度,所得值所得值相等。相等。=nB()nB(0)/B反应进度反应进度与化学方程式的书写方式有关。与化学方程式的书写方式有关。当反应为当反应为：N2(g)+3/2 H2(g)=NH3(g)=4 mol例例 1.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)n(始）始）/mol 10 30 0n(t时时）/mol 8 24 4反应进度反应进度:=nB()nB(0)/B =n2(N2)n1(N2)/(N2
14、)=(8 10)mol/(1)=2 mol =n2(H2)n1(H2)/(H2)=(24 30)mol/(3)=2 mol =n2(NH3)n1(NH3)/(NH3)=(4 0)mol/(2)=2 mol 用反应进度来衡量反应进行程度最大好处是：无用反应进度来衡量反应进行程度最大好处是：无论选择何种反应物或生成物来描述该反应进行的程度论选择何种反应物或生成物来描述该反应进行的程度都会得到一个相同的结果。都会得到一个相同的结果。反应进度与反应式中的物质选择无关，化学反应反应进度与反应式中的物质选择无关，化学反应中物质的量改变量正好等于反应式中该物质的化学计中物质的量改变量正好等于反应式中该物质的
15、化学计量系数时，该反应进度（或反应进度变化）量系数时，该反应进度（或反应进度变化）为为1mol1mol。当反应当反应按所给按所给化学式的系数比例进行一个单位的化学式的系数比例进行一个单位的化学反应时化学反应时即即 nB/1 mol=B =1 mol 进行进行1 mol的化学反应的化学反应-摩尔反应摩尔反应反应进度与化学反应方程式的书写有关吗？反应进度与化学反应方程式的书写有关吗？有关。如对于反应：有关。如对于反应：0=N2 3H2+2NH3，当有，当有1 mol NH3生成时，反应进度为生成时，反应进度为0.5 mol。若将反应。若将反应写成写成322NHH23N21则反应进度为则反应进度为1
16、 mol。Question：Solution：二、反应热的测量二、反应热的测量反应热反应热指化学反应过程中系统放出或吸收的热量。指化学反应过程中系统放出或吸收的热量。热化学规定：系统放热为负，系统吸热为正。热化学规定：系统放热为负，系统吸热为正。摩尔反应热摩尔反应热指当反应进度为指当反应进度为1 mol时系统放出或吸收的热时系统放出或吸收的热量。量。（等容）反应热（等容）反应热可在弹式量可在弹式量热计中精确地测量。测量反热计中精确地测量。测量反应热是热化学的重要研究内应热是热化学的重要研究内容。容。图1.3 弹式量热计设有设有n mol物质完全反应，所放出的热量使弹物质完全反应，所放出的热量使
17、弹式量热计与恒温水浴的温度从式量热计与恒温水浴的温度从T1上升到上升到T2，弹式量热计与恒温水浴的热容为弹式量热计与恒温水浴的热容为 Cs(JK-1)，比热容为比热容为cs(JK-1 kg-1)，则：，则：TCTTmcqs12ss)(q=q(H2O)+qb =C(H2O)T+Cb T =C T反应热有定容反应热和定压反应热之分。反应热有定容反应热和定压反应热之分。前者的反应条件是恒容，后者的反应条件前者的反应条件是恒容，后者的反应条件是恒压。用弹式量热计测量的反应热是定是恒压。用弹式量热计测量的反应热是定容反应热还是定压反应热？容反应热还是定压反应热？定容反应热定容反应热Question：So
18、lution：例例2.联氨燃烧反应：联氨燃烧反应：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)已知：已知：242-1b12(N H)0.5000 g(H O)1210 g848 J K293.18 K294.82 Km mc T T 解解：燃烧：燃烧0.5 g联氨放热为联氨放热为2b22b(H O)(H O)(H O)(4.181210848)(294.82293.18)J9690 J9.69 kJqqqcmTcT -1(00.5)g/32.0 g mol/(1)0.0156 mol-1V,m/9.69 kJ/0.0156 mol621.2 kJ molqq 2.2.热化学方程式热化
19、学方程式 表示化学反应与热效应关系的方程式称为表示化学反应与热效应关系的方程式称为热热化学方程式。化学方程式。其标准写法是：其标准写法是：先写出反应方程，再写出相先写出反应方程，再写出相应反应热，两者之间用分号或逗号隔开。应反应热，两者之间用分号或逗号隔开。例如：例如：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)；-1620 kJ molV,mq 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；-1570 kJ molp,mq 若不注明若不注明T,p,皆指在皆指在T=298.15 K，p=100 kPa下。下。2.2.热化学方程式热化学方程式 标明反应温度、压力及反应物、生成物的标明反应温
20、度、压力及反应物、生成物的量和状态；量和状态；书写热化学方程式时应注意：书写热化学方程式时应注意：反应热与反应式的化学计量数有关反应热与反应式的化学计量数有关；一般标注的是等压热效应一般标注的是等压热效应qp。思考思考：qp与与qv相同吗？相同吗？不相同不相同1.2 1.2 反应热的理论计算反应热的理论计算 并不是所有的反应热都可以实验测定。例如并不是所有的反应热都可以实验测定。例如反应：反应：2C(s)+O2(g)=2CO(g)思考：思考：为什么上述反应的反应热无法实验为什么上述反应的反应热无法实验测定？测定？答：实验过程中无法控制生成产物完全是答：实验过程中无法控制生成产物完全是CO。因此
21、，只能用理论方法来计算反应热。因此，只能用理论方法来计算反应热。一、热力学第一定律一、热力学第一定律热力学第一定律：热力学第一定律：是能量守恒与转化定律在热是能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，说明热力学能、现象领域内所具有的特殊形式，说明热力学能、热和功之间可以相互转化，但总的能量不变。热和功之间可以相互转化，但总的能量不变。也可以表述为：也可以表述为：第一类永动机是不可能制成的。第一类永动机是不可能制成的。第一定律是人类经验的总结。第一定律是人类经验的总结。第一类永动机第一类永动机一种既不靠外界提供能量，本身也不减少能量一种既不靠外界提供能量，本身也不减少能量,却可以不断对外
22、作功的机器称为第一类永动机却可以不断对外作功的机器称为第一类永动机,它显然与能量守恒定律矛盾。它显然与能量守恒定律矛盾。历史上曾一度热衷于制造这种机器，均以失败历史上曾一度热衷于制造这种机器，均以失败告终，也就证明了能量守恒定律的正确性。告终，也就证明了能量守恒定律的正确性。封闭系统的热力学第一定封闭系统的热力学第一定律律一封闭系统，热力学能一封闭系统，热力学能U1，从环境吸收热，从环境吸收热q，得功得功w，变到状态，变到状态2，热力学能，热力学能U2，则有：，则有：U1U2q 0w 0U=q+w1.1.热力学能热力学能系统内部运动能量的总和称系统内部运动能量的总和称热力学能，用热力学能，用U
23、表示表示，旧称内能，旧称内能。内。内部运动包括分子的平动、转动、振动以及电子运动和核运动。部运动包括分子的平动、转动、振动以及电子运动和核运动。思考思考：同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在10000 m高空，以高空，以400 m/s飞行的飞机上，后者静止在地面飞行的飞机上，后者静止在地面上。两者的热力学能相同吗？上。两者的热力学能相同吗？答：相同。答：相同。热力学能的特征热力学能的特征：状态函数状态函数 无绝对数值无绝对数值 广度性质广度性质由于分子内部运动的相互作用十分复杂，因此目前由于分子内部运动的相互作用十分复杂，因此目前尚无法测定尚无法
24、测定热力学能的绝对数值。热力学能的绝对数值。2.2.功和热：能量的传递形式功和热：能量的传递形式在物理或化学变化的过程中，系统与环境存在温度差在物理或化学变化的过程中，系统与环境存在温度差而交换的能量称为而交换的能量称为热，用热，用Q或或q表示表示。热的符号规定：热的符号规定：系统吸热为正，系统放热为负。系统吸热为正，系统放热为负。在物理或化学变化的过程中，系统与环境除热以外的在物理或化学变化的过程中，系统与环境除热以外的方式交换的能量都称为方式交换的能量都称为功，用功，用W表示表示。功的符号规定：功的符号规定：（注意功符号的规定尚不统一）（注意功符号的规定尚不统一）系统得功为正，系统作功为负
25、。系统得功为正，系统作功为负。是系统和环境交换能量的两种方式。是系统和环境交换能量的两种方式。都不是状态函数，都不是状态函数，其数值与经历的途径有其数值与经历的途径有关。但应注意，关。但应注意，U=q+w，即，即q+w总量与途总量与途径无关。径无关。从微观来看，功是大量质点以有序运动而从微观来看，功是大量质点以有序运动而传递的能量，而热是大量质点以无序运动而传递的能量，而热是大量质点以无序运动而传递的能量。传递的能量。热和功的性质热和功的性质3.3.体积功体积功思考思考：1 1 molmol理想气体，密闭在理想气体，密闭在1)1)气球中，气球中，2)2)钢瓶中；将理想气体的温度提高钢瓶中；将理
26、想气体的温度提高20 20 C C时，是时，是否做了体积功？否做了体积功？答：答：1)1)做体积功，做体积功，2)2)未做体积功。未做体积功。w=w体体+w 由于系统体积发生变化而与环境所交换的功由于系统体积发生变化而与环境所交换的功称为体积功称为体积功w体体。所有其它的功统称为非体积。所有其它的功统称为非体积功功w。4.4.体积功的计算体积功的计算等外压过程中，体积功等外压过程中，体积功w体体=p 外外(V2 V1)=p外外V pp外外=F/Al p外外=F/A，l=V/A，因此，体积功，因此，体积功w体体=F l =(p外外 A)(V/A)=p外外 V 图图1.4 体积功示意图体积功示意图
27、5.5.理想气体的体积功理想气体的体积功理想气体的定义：理想气体的定义：气体分子不占有体积，气体分子之间的作用力为气体分子不占有体积，气体分子之间的作用力为0 0的气态系统被称为理想气体。的气态系统被称为理想气体。理想气体的状态方程：理想气体的状态方程：nRTpV 例例3.1 mol理想气体从始态理想气体从始态100 kPa,22.4 dm3经等经等温恒外压温恒外压p2=50 kPa膨胀到平衡，求系统所做的功。膨胀到平衡，求系统所做的功。解：解：终态平衡时的体积为：终态平衡时的体积为：-33-3321 12/100000 Pa22.4 10 m/50000 Pa44.8 10 mVpVp335
28、0000 Pa(44.822.4)10 m1120 JwpV 体外负值表示系统对外做功。负值表示系统对外做功。二、化学反应的反应热与焓 通常把反应物和生成物具有相同温度时，通常把反应物和生成物具有相同温度时，系统吸收或放出的热量叫做系统吸收或放出的热量叫做反应热反应热。根据反应条件的不同，反应热又可分为根据反应条件的不同，反应热又可分为 定容反应热定容反应热 定压反应热定压反应热 1.1.定容反应热定容反应热 条件：恒容条件：恒容、不做非体积功不做非体积功 U=q+w体体=qv+(-p v)=qv+(-p 0)=qv 定容反应热全部用来改变系统的热力学能。定容反应热全部用来改变系统的热力学能。
29、qv只与始态、终态有关。只与始态、终态有关。（U=qv 数值上相等，物理意义不同）数值上相等，物理意义不同）条件：条件：恒压、只做体积功恒压、只做体积功因为因为 W=-p v =-p(v2-v1)所以所以 U=U2 U1=qp-p(v2-v1)qp=(U2+p 2V2)(U1+p 1V1)令令 H=U+p V 则则 qp=H2 H1=HH 称为焓，是一个重要的热力学函数称为焓，是一个重要的热力学函数。2.2.定压反应热定压反应热公式公式qp=H 的意义：的意义：1）等压热效应即为焓的增量，故）等压热效应即为焓的增量，故qP也只也只决定于始终态，而与途径无关决定于始终态，而与途径无关（qP=H数
30、值上相等，物理意义不同）数值上相等，物理意义不同）。2）可以通过）可以通过H的计算求出的的计算求出的qP值。值。思考：思考：焓是状态函数吗？能否知道它焓是状态函数吗？能否知道它的绝对数值？的绝对数值？答：是状态函数，但不能知道它的绝答：是状态函数，但不能知道它的绝对数值。对数值。3.3.定容反应热与定压反应热的关系定容反应热与定压反应热的关系已知定容反应热：已知定容反应热：qV=U；定压反应热：定压反应热：qp=Up+p(V2 V1)等温过程，等温过程，Up UV，则：则：因为因为v n RT/p,所以所以 qp qV =n RT对气相物质：对气相物质：只有固态和液态的系统只有固态和液态的系统
31、:V 0 则则 qp=qv qp qV=H U =p(V2 V1)例例 3.已知反应已知反应NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)求：求：2.00 mol NH4HS(s)分解时分解时U H=?解：解：n=1+1 0=2 Um Hm=28.31410-3 298.15 =4.96 kJmol-12 mol分解时分解时 U H =4.96 kJmol-12 mol =9.92 kJ 讨讨 论论 1.对于没有气态物质参与的反应或对于没有气态物质参与的反应或n(g)=0的反应，的反应，qV qp，H=U。2.对于有气态物质参与的反应，且对于有气态物质参与的反应，且n(g)0的反应，的反应，qV
32、qp,H U。3.当当n(g)比较小时比较小时，qpqv，HU。Question若反应若反应 C(石墨石墨)+O2(g)CO2(g)的的qp,m为为393.5 kJmol 1，则该反应的，则该反应的qV,m 为多？为多？答：该反应的答：该反应的n(g)=0，qV=qp 4.4.盖斯定律盖斯定律:热力学第一定律的直接推论热力学第一定律的直接推论化学反应的恒压或恒容反应热只与物质的始化学反应的恒压或恒容反应热只与物质的始态或终态有关而与变化的途径无关。态或终态有关而与变化的途径无关。Qp=H;QV=U始态始态C(石墨石墨)+O2(g)终态终态CO2(g)1 m,rH中间态中间态CO(g)+O2(g
33、)2 m,rH3 m,rH3 m,r2 m,r1 m,rHHH即热化学方程式可像代数式那样进行加减运算。即热化学方程式可像代数式那样进行加减运算。某化学反应是在等压（或等容）下一某化学反应是在等压（或等容）下一步完成的，在分步完成时，各分步也要在步完成的，在分步完成时，各分步也要在等压（或等容）下进行。等压（或等容）下进行。要消去某同一物质时，不仅要求物质要消去某同一物质时，不仅要求物质的种类相同，其物质的聚集状态也相同。的种类相同，其物质的聚集状态也相同。应应 用用 条条 件件盖斯定律示例盖斯定律示例(2)-(1)COO21C2式式,3,1,211 393.5(283)kJ mol 110.
34、5 kJ molrm rmrmHHH 由盖斯定律知：若化学反应可以加和由盖斯定律知：若化学反应可以加和,则其反应热也可则其反应热也可以加和。以加和。-1,2283.0 kJ molrmH COO21CO22 COO21CO22例例4.已知反应已知反应 COOC22和和的反应焓变，的反应焓变，计算计算 COO21C2的反应焓变。的反应焓变。COOC22解：解：-1,1393.5 kJ molrmH 二、反应标准摩尔焓变的计算二、反应标准摩尔焓变的计算1.热力学标准态：热力学标准态：气体物质的标准态：气体物质的标准态：标准压力标准压力p =100 kPa下表下表现出现出理想气体性质的纯气体状态。理
35、想气体性质的纯气体状态。溶液中溶质溶液中溶质B的标准态的标准态：标准压力标准压力p =100 kPa下，质量摩尔浓度为下，质量摩尔浓度为m (1.0 mol.kg-1),并表现出无并表现出无限稀溶液中溶质的状态限稀溶液中溶质的状态;本书采用近似本书采用近似c =1.0 mol.dm-3)。液体或固体的标准态：液体或固体的标准态：标准压力标准压力p =100 kPa下下的纯液体或纯固体。的纯液体或纯固体。标准态对温度没有规定，不同温度下有不同标准态对温度没有规定，不同温度下有不同标准态。标准态。2.2.标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓 指定单质通常指标准压力和该温度下指定单质通常指标准压力和该温度下
36、最稳定的单质最稳定的单质。如。如C：石墨：石墨(s)；Hg：Hg(l)等。但等。但P为白磷为白磷(s)，即，即P（s，白），白）mfH 标准状态时由指定单质生成单位物质标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯物质的量的纯物质B时反应的焓变称为时反应的焓变称为标准摩标准摩尔生成焓尔生成焓，记作，记作1)同一物质不同聚集态下，标准生成焓数值不同。同一物质不同聚集态下，标准生成焓数值不同。（H2O，g）=-241.8 kJmol-1 （H2O，l）=-285.8 kJmol-12)只有最稳定单质的标准生成焓才是零。只有最稳定单质的标准生成焓才是零。（C，石墨石墨）=0 kJmol-1 （C，金刚石金
37、刚石）=1.9 kJmol-13）附录中数据是在附录中数据是在298.15K298.15K下的数据。同一物质在不下的数据。同一物质在不同温度下有不同的标准摩尔生成焓同温度下有不同的标准摩尔生成焓。4）规定水合氢离子的标准生成焓为零规定水合氢离子的标准生成焓为零，（H+，aq，298.15K）=0 kJmol-1注注 意意fm Hfm Hfm Hfm Hfm Hfm H1)同一物质不同聚集态下，标准生成焓数值不同。同一物质不同聚集态下，标准生成焓数值不同。（H2O，g）=-241.8 kJmol-1 （H2O，l）=-285.8 kJmol-12)只有最稳定单质的标准生成焓才是零。只有最稳定单质
38、的标准生成焓才是零。（C，石墨石墨）=0 kJmol-1 （C，金刚石金刚石）=1.9 kJmol-13）附录中数据是在附录中数据是在298.15K298.15K下的数据。下的数据。同一物质在不同一物质在不同温度下有不同的标准摩尔生成焓同温度下有不同的标准摩尔生成焓。4）规定水合氢离子的标准生成焓为零规定水合氢离子的标准生成焓为零，（H+，aq，298.15K）=0 kJmol-1fm H思考思考以下哪些反应的恒压反应热不是产物的标准以下哪些反应的恒压反应热不是产物的标准摩尔生成焓摩尔生成焓(反应物和生成物都是标准态反应物和生成物都是标准态)?)?CO(g)(O21)C(2g石墨(g)CO)g
39、(O)C(22石墨 (g)CO)(O21CO(g)22g(1)(4)(g)CO2)g(O)2C(2 石墨(2)(3)答：（答：（2 2）、（）、（4 4）不是）不是3.3.反应的标准摩尔焓变及测定反应的标准摩尔焓变及测定测定原理：测定原理：由于由于qp=H所以可以通过在标准状态下测定恒温恒压所以可以通过在标准状态下测定恒温恒压条件下的反应热得到反应标准摩尔焓变。条件下的反应热得到反应标准摩尔焓变。标准状态下标准状态下,反应进度反应进度 =1 1 molmol的焓变称为的焓变称为反反应的标准摩尔焓变。应的标准摩尔焓变。记作记作rm()HT4.4.反应的标准摩尔焓变的计算反应的标准摩尔焓变的计算稳
40、定单质稳定单质反应物反应物标准状态标准状态生成物生成物标准状态标准状态 r Hm f Hm(p)f Hm(r)由盖斯定律，得：由盖斯定律，得：Bm,fBBmrHH标准摩尔反应焓变计算示标准摩尔反应焓变计算示例例解：从手册查得解：从手册查得298.15K时时Fe2O3和和Al2O3的标准摩的标准摩尔生成焓分别为尔生成焓分别为824.2和和1675.7 kJmol-1。例例5.试计算铝热剂点火反应的试计算铝热剂点火反应的反应计量式为：反应计量式为：)K15.298(mr H)s(Fe2)s(OAl)s(OFe2Al(s)3232rmfm23fm23-1-1(298.15K)(Al O,298.15
41、K)(Fe O,298.15K)(1675.7)(824.2)kJ mol 851.5 kJ molHH H 注意事项注意事项 物质的聚集状态，查表时仔细物质的聚集状态，查表时仔细;应用物质的标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变应用物质的标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变时需要注意时需要注意 公式中化学计量数与反应方程式相符公式中化学计量数与反应方程式相符;数值与化学计量数的选配有关；数值与化学计量数的选配有关；温度的影响温度的影响)K15.298()(mrmr HTH思考思考：正反应与逆反应的反应热的数值相等，符号正反应与逆反应的反应热的数值相等，符号相反。对吗？相反。对吗？答答：对。这：对。
42、这 也是热化学定律的重要内容。也是热化学定律的重要内容。标准摩尔反应焓变计算示例标准摩尔反应焓变计算示例例例6.设反应物和生成物均处于标准状态，计算设反应物和生成物均处于标准状态，计算1 mol乙炔完全燃烧放出的能量。乙炔完全燃烧放出的能量。)(OH)g(CO2)g(O25)g(HC22222l解：从手册查得解：从手册查得298.15 K时，各物质的标准摩尔生成时，各物质的标准摩尔生成焓如下焓如下-1fm(298.15K)/kJ molH226.73 0 -393.509 -285.83rmBfmB1(298.15)(B,298.15)2(393.509)(285.83)226.731299.
43、58 kJ molHKH K 本章小结本章小结一、热力学概念一、热力学概念系统、环境、过程、状态函数的概念系统、环境、过程、状态函数的概念状态函数分类：广度性质；强度性质。状态函数分类：广度性质；强度性质。状态函数的三个特性：状态函数的三个特性：状态一定，其值一定。状态一定，其值一定。状态改变，状态函数的变化值与过程无状态改变，状态函数的变化值与过程无关。关。循环过程值变为循环过程值变为0 0。本章小结本章小结二、热和功：热和功都不是状态函数。二、热和功：热和功都不是状态函数。Qv=U Qp=H 功的分类：体积功功的分类：体积功 W体体=-p V；非体积功非体积功三、热力学标准态及正确书写热化学方程式。三、热力学标准态及正确书写热化学方程式。四、四、U、H U=Q+W H =U+pV H、U 是状态函数，绝对值无法测定。是状态函数，绝对值无法测定。稳定单质的稳定单质的 为零。为零。本章小结本章小结五、反应热的计算五、反应热的计算(一一)由已知的热化学方程式计算反应热（盖由已知的热化学方程式计算反应热（盖斯定律）斯定律）(二二)由标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓由标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变变注意：注意：rmrm()(298.15K)HTH
