2.焓(H):
由热力学第一定律:ΔU=Q+W
体系对外作功:W=-PΔV=-p(V2–V1)
ΔU=QP+W=QP–p(V2–V1) U2–U1=QP–p(V2–V1) QP=(U2+pV2)-(U1+pV1) 令H=U+pV
H:新的函数-------焓
则Qp=H2–H1=ΔH(ΔH称为焓变)
问题:H是状态函数还是非状态函数ΔH呢?
?
问题:Qp与Qv之间的关系?
3.等压反应热(Qp):若体系在变化过程中,压力始终保持不变,其反应热QP(右下
标p表示等压过程)
QP=ΔU-W∵W=-PΔV=-p(V2–V1)
∴QP=ΔU+pΔV=U2–U1+p(V2–V1)
=(U2+pV2)-(U1+pV1)
QP=ΔH
即:在等压过程中,体系吸收的热量QP用于增加体系的焓 ?
4.等容反应热:若体系在变化过程中,体积始终保持不变(ΔV=0),则体系不做体积
功,
即W=0;这个过程放出的热量为QV 根据热力学第一定律,QV=ΔU
说明:在等容过程中,体系吸收的热量QV(右下标V,表示等容过程)全部用来增加体系的
热力学能。
5.ΔH的物理意义:在封闭体系中,在等压及不做其它功的条件下,过程吸收或放出的热全部用来增加或减少体系的焓。ΔH表示
ΔH=ΔU+pΔV
焓(H):是状态函数,等压反应热就是体系的焓变, 与Qv之间的关系:
●Qp=ΔH=ΔU+pΔV=Qv+ΔnRT ●对液态和固态反应,Qp≈Qv,ΔH≈ΔU ●对于有气体参加的反应,ΔV≠0,Qp≠Qv ●ΔH+体系从环境吸收热量,吸热反应; ●ΔH-体系向环境放出热量,放热反应。
7.适用条件:
封闭体系,等温等压条件,不做有用功。
例1:用弹式量热计测得298K时,燃烧1mol正庚烷的恒容反应热为×mol-1,求其Qp值 解:C7H16(l)+11O2(g)=7CO2(g)+8H2O(l) Δn=7-11=-4
Qp=Qv+ΔnRT=+(-4)′′298/1000=×mol-1 R=×K-1×mol-1=×m3×K-1×mol-1=×dm3×K-1×mol-1
8.反应热的测定: 9.热化学方程式:
表示化学反应与其热效应关系的化学方程式叫做热化学方程式
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g) (298)=×mol-1
r:reaction,ΔrHm表示反应的焓变
m:表示反应进度变化为
1mol
θ:热力学标准态:
10.热力学标准态(θ):
(1)表示反应物或生成物都是气体时,各物质分压1×105Pa; (2)反应及生成物都是溶液状态时,各物质的浓度 1mol×kg-1(近似1mol×dm-3);
(3)固体和液体的标准态则指处于标准压力下的纯物质.
※书写热化学方程式:
●注明反应的温度和压强条件 ●注明反应物与生成物的聚集状态, g-气态;l-液态;s-固态
●值与反应方程式的写法有关,如 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g),=·mol-1 2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),=·mol-1 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g),=·mol-1 H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g),=·mol-1
●不同计量系数的同一反应,其摩尔反应热不同
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)(298)=×mol-1? ●正逆反应的反应热效应数值相等,符号相反 2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)(298)=×mol-1 2H2O(g)===2H2(g)+O2(g)(298)=+×mol-1
11.反应的焓变:
aA+bB====cC+dD (生成物)-(反应物)
12.标准摩尔生成焓
在热力学标准态下,在某一确定温度下,由最稳定单质生成1mol纯物质时的等压热效应
表示,简称该温度下的生成焓
H2(g,105Pa)+1/2O2(g,105Pa)===H2O(l) (298)=×mol-1
(H2O,l,298)=×mol-111.关于标准生成焓
(1)同一物质不同聚集态下,标准生成焓数值不同
(H2O,g)=×mol-1 (H2O,l)=×mol-1
(2)只有最稳定单质的标准生成热才是零;
(C,石墨)=0kJ×mol-1 (C,金刚石)=×mol-1
(3)附录中数据是在下的数据。
(4)同一物质在不同温度下有不同的标准摩尔生成热;
(5)以H+(aq)的(H+,aq)为零,但1/2H2(g)+∞H2O(g)=H+∞aq+e不为零
(6)离子生成热:指从稳定单质生成1mol溶于足够大量的水成为无限稀释溶液时的水合
离子所产生的热效应
(7)反应热效应的计算:
aA+bB====cC+dD (生成物)–(反应物)
热力学标准态
反应物与生成物都是气体时,各物质的分压为×105Pa 反应物与生成物都是液体时,各物质的浓度为 固体和液体纯物质的标准态指在标准压力下的纯物质 标准态对温度没有规定,不同温度下有不同标准态 盖斯定律,标准生成焓和反应热计算
1.盖斯定律:1840
不管化学反应是一步完成或分几步完成,这个过程的热效应是相同的,即总反应的热效应等于各步反应的热效应之和。
2.应用条件:
注意:
①某化学反应是在等压(或等容)下一步完成的,在分步完成时,各分步也要在等压(或等容)下进行;
②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。
例:求反应
C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)的反应热?
始态C(石墨)+O2(g)=终态CO2(g)
CO(g)+1/2O2
已知:C(石墨)+O2(g)=CO2(g)=·mol-1 CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)=·mol-1
则--得:C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)的ΔrHmq1为:
=·mol-1
内能、焓的绝对值无法得到。 如何求一个化学反应的焓变?
根据盖斯定律有: C(石墨)+O2(g)=CO2(g) C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)
令最稳定单质的绝对焓为零,即H(C)=H(O2)=0, 则
反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)的焓变为: ?
3.
①熔解热:将定量溶质溶于定量溶剂时的热效应与温度、压力、溶剂种类及溶液浓度有关 ②无限稀释溶液:指当向溶液加入溶剂时,不再产生热效应时的溶液,¥表示 ③离子生成热:
热力学标准态下,由稳定单质生成1mol溶于足够大量水,形成相应的离子的无限稀释溶液时产生的热效应。
相对值:以H+(∞,aq)的生成热为零 4.焓变的计算公式
一般地,对于反应:aA+bB=cC+dD 5.标准焓的定义
在标准状态和某一确定温度下,由最稳定单质生成1mol某纯物质时的等压热效应叫做该物质的 标准生成焓,简称为标准焓,用表示,单位:为kJ·mol-1
●同一物质不同聚集态时,其标准焓数值不同只有最稳定单质的标准焓才为零 ●表中数据是298K时的数据,但标准焓在不同温度下数据相差不大,可用
298K的数据近
似计算
6.利用标准焓可计算某一化学反应的反应热 7.由燃烧热计算反应热 燃烧热的概念
无机化学》习题解析和答案
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