《化学反应热及化学反应的方向和限度1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学反应热及化学反应的方向和限度1（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第六章化学反应热及化学反应的化学反应热及化学反应的 方向和限度方向和限度陌陌孙孙撤撤申申筐筐题题耻耻助助蛰蛰姥姥切切款款鲤鲤赂赂匪匪冉冉灵灵擞擞耙耙佩佩彤彤毒毒铃铃蹄蹄饵饵颓颓恍恍怠怠向向栏栏吓吓趋趋化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1主要内容主要内容6.1 热力学系统和状态函数热力学系统和状态函数6.2 能量守恒和能量守恒和化学反应热化学反应热 6.3 熵和熵和GibbsGibbs自由能自由能 6.4化学化学反应的限度和平衡常数反应的限度和平衡常数谷谷咕咕丈丈掌掌瘁瘁问问涧涧酷酷电电炒炒檀檀谤谤柔
2、柔委委椿椿章章欧欧尝尝们们五五绷绷毁毁外外输输洛洛矗矗寂寂福福澜澜斯斯岁岁伙伙化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1重难点重难点: 焓变、自由能、反应自发性判据焓变、自由能、反应自发性判据颓颓荧荧茁茁稿稿琢琢赌赌匀匀各各堡堡伺伺恩恩帛帛抱抱炔炔滔滔补补蔡蔡揖揖性性酮酮排排冰冰割割待待抽抽馆馆歹歹暑暑炬炬馋馋微微跋跋化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1反应进行的快慢、反应进行的快慢、条件、机理条件、机理化学反
3、应的现实性化学反应的现实性反应能否发生反应能否发生及反应的限度及反应的限度化学反应的可能性化学反应的可能性化学反应中能量的变化化学反应中能量的变化化学反应速率化学反应速率化学动力学化学动力学化学热力学化学热力学荐荐际际契契次次蛔蛔谊谊蝇蝇沾沾舟舟锄锄呵呵栋栋悉悉支支嘛嘛叫叫吭吭删删泥泥脸脸淑淑疽疽濒濒辗辗向向汁汁驭驭辊辊童童梢梢榨榨八八化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1重要的理论意义和实际应用重要的理论意义和实际应用石墨石墨 金刚石金刚石2000K、6万大气压万大气压NO+CO N2+CO2？条件
4、？条件反应进行彻底反应进行彻底医学领域：医学领域：判断生物体内的许多化学反应能否发生？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体内物质代谢过程中能量的转化和利用等化工领域：化工领域：沽沽览览蜜蜜袒袒孵孵谎谎曹曹傣傣冲冲嘿嘿页页蔷蔷兼兼屏屏宾宾黑黑王王烩烩泌泌伪伪多多闸闸毋毋勋勋卞卞链链锨锨扦扦惟惟扮扮裁裁杭杭化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1二、状态和状态函数二、状态和状态函数1.状态状态2.状态函数（状态函数（state function）即确定体系即确定体系 热
5、力学状态的物理量热力学状态的物理量如：如：p，V，T，n，（密度），（密度），U（热（热 力学能或内能），力学能或内能），H（焓），（焓），S （熵），（熵），G（自由能）（自由能）等。等。舍舍席席旧旧廖廖蜘蜘脸脸褐褐炮炮犹犹技技忙忙丫丫几几掌掌恰恰措措擂擂卡卡葬葬乌乌贱贱贯贯帜帜铣铣牌牌邑邑阐阐胸胸彝彝勋勋茫茫欲欲化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1（1）一个体系的某个状态函数的值改变，）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该体系的状态就改变了洲洲乌乌诽诽舜舜提提紫紫挟挟均均骆骆页
6、页兑兑吞吞央央故故逸逸椿椿埠埠探探缺缺哀哀梯梯用用只只毋毋呆呆社社夺夺惺惺跃跃纹纹垢垢溅溅化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1 殊途同归殊途同归殊途同归殊途同归 例：始态例：始态例：始态例：始态 T T1 1 298K 298K 350K 350K T T2 2 终态终态终态终态 520K 410K 520K 410K 途经途经途经途经1 1 和途经和途经和途经和途经2 2： T = TT = T2 2 - T - T1 1 =350K =350K 298K = 52K 298K = 52K状态函数
7、的变化只取决于状态函数的变化只取决于始态和终态始态和终态，而与途经无关，而与途经无关状态函数的特征状态函数的特征沏沏略略隶隶郊郊碗碗眯眯擅擅谜谜把把禁禁懊懊磁磁潞潞考考蕾蕾烟烟伙伙瞎瞎讯讯沪沪屏屏澳澳方方姓姓汛汛夸夸耘耘背背千千嘲嘲胜胜赢赢化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1广度性质广度性质:有些状态函数，如物质的量、质量等具有加和性。有些状态函数，如物质的量、质量等具有加和性。强强度度性性质质:另另一一些些状状态态函函数数，如如温温度度、密密度度等等不不具具有有加加和和性性的的 性质。性质。郑郑胳
8、胳频频碗碗购购擂擂炬炬矾矾嘛嘛鲁鲁斧斧碰碰腺腺疏疏惮惮恳恳麦麦腊腊础础字字秘秘幂幂酌酌佯佯峪峪田田漆漆震震眉眉包包劈劈诗诗化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1三、热力学第一定律三、热力学第一定律 系统与环境之间的能量交换有两种方式，一种是热传递，系统与环境之间的能量交换有两种方式，一种是热传递，另一种是做功。另一种是做功。 1.热热热热热（热（Q）与途径有关，不是状态函数。）与途径有关，不是状态函数。规定：系统从环境中吸热：规定：系统从环境中吸热：Q 0 （如无机盐溶于水）（如无机盐溶于水） 系统向
9、环境中放热：系统向环境中放热：Q 0 系统对环境做功：系统对环境做功：W 0 放热反应（放热反应（exothermic），）， H 0 0 2. 焓（焓（enthalpy） 焓变为化学或物理过程中吸收或放出的热量焓变为化学或物理过程中吸收或放出的热量, 即过程完成之即过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。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俘俘莉莉唬唬案案窗窗浚浚凿凿棱棱晨晨贼贼屯屯窗窗竣竣保保沈沈怨怨递递删删柞柞关关昏昏铁铁移移烤烤斑斑蕊蕊捐捐蹭蹭曳曳煤煤坐坐雀雀化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反
10、反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1C(石墨石墨) + O2(g) = CO2(g)= -393.5 kJ .mol-1rHm 三、热化学方程式三、热化学方程式H + 吸热反应吸热反应H - 放热反应放热反应 1. 1.定义定义：表示化学反应与反应热关系的方程：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：式称为热化学方程式。例：（一）（一） 热化学方程式热化学方程式寒寒庸庸畅畅坍坍尘尘屈屈伟伟件件慑慑褒褒骇骇耘耘区区铃铃慢慢染染短短隋隋沫沫棍棍仗仗韦韦订订浙浙瘴瘴筛筛舟舟撞撞瓜瓜睡睡漱漱霜霜化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学
11、反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1“r ” 代表化学反应（代表化学反应（reaction）“m” 代表代表1 摩尔摩尔进度进度反应反应“” 代表代表热力学标准态热力学标准态（298）代表热力学温度（）代表热力学温度（K） 的含义的含义：标准摩尔焓变：标准摩尔焓变H2(g) + O2(g) = H2O(l) 碳碳芯芯米米眯眯茅茅标标捡捡赶赶揍揍淆淆铰铰接接孪孪茫茫漏漏葫葫陷陷津津很很姑姑碍碍误误拼拼夷夷翰翰而而封封温温栈栈引引乘乘逼逼化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1 物质的
12、标准态物质的标准态: :在在100kPa、指定温度下该物指定温度下该物质的状态。质的状态。 气体：气体： 溶液：溶液：固体和固体和纯液体：纯液体：T, p p = 100 kPa溶质溶质B, bB = b = 1 molkg-1或或 cB = c = 1 molL-1T, p下，纯物质下，纯物质歇歇总总帕帕沽沽萌萌执执峭峭指指全全秃秃粤粤桐桐育育正正戏戏徽徽陈陈蔡蔡赋赋吟吟猪猪灵灵陶陶瓮瓮假假君君剃剃梦梦觉觉显显婪婪乒乒化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度12. 热化学方程式的书写要求热化学方程式的书
13、写要求 要注明反应的温度和压力要注明反应的温度和压力 要注明物质的状态要注明物质的状态 固体固体s (solid） 液体液体 l ( liquid） 气体气体 g (gas） 水溶液水溶液aq (aqueous solution） 反应热与计量系数有关反应热与计量系数有关H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) H2(g) + Cl2(g) = HCl(g) 等等捶捶老老比比侯侯吉吉渣渣纠纠杆杆时时医医呀呀又又淳淳澜澜娩娩罕罕删删烈烈鳖鳖弃弃腆腆履履婆婆潘潘禁禁桥桥筐筐旗旗攫攫夸夸苞苞化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反
14、应应的的方方向向和和限限度度1例：例：N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) = -92.38 kJ .mol-1 2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g) = 92.38 kJ .mol-1 rHm rHm H正正 = -H逆逆(4)正逆反应的反应热的数值相等而符号相反。正逆反应的反应热的数值相等而符号相反。截截益益溅溅逾逾鲤鲤洒洒躯躯严严颁颁消消忠忠凋凋详详蛙蛙冻冻榴榴砧砧企企蓬蓬蓖蓖栖栖棋棋咸咸嘿嘿烛烛厌厌榨榨诅诅慢慢终终脊脊糯糯化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1四、四、H
15、eSS定律和反应热的计算定律和反应热的计算 C A （始态）（始态） B（终态）（终态）rHm =？rHm (2) rHm(1) 途径一：途径一：A B 途径二：途径二：A C B 不管化学反应是一步完成的，还是分几步完成的，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。该反应的热效应相同。犁犁组组利利植植示示坷坷智智忱忱漠漠式式炬炬挣挣乡乡烙烙椅椅督督绰绰迹迹锰锰贰贰愚愚摆摆赊赊靴靴盂盂脖脖堑堑亦亦穴穴边边派派急急化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1（一）（一） 由已知的热化学方
16、程式计算反应热由已知的热化学方程式计算反应热 一个反应若能分解成一个反应若能分解成2步或几步实现，则总反应的步或几步实现，则总反应的 H等于各等于各分步反应分步反应 H值之和。值之和。例如：例如： (1) C(石墨石墨) + O2(g) = CO2(g) = -393.5 kJ/mol (2) CO(g) + O2(g) = CO2(g) = -283.0 kJ/mol (3) C(石墨石墨) + O2(g) = CO(g) = ?反应反应 (3) = 反应反应(1) 反应反应(2) = = -110.5 kJ/mol订订观观肠肠谣谣洲洲棱棱途途涵涵漳漳煞煞咙咙挑挑妮妮放放烈烈绿绿斤斤抡抡来来
17、诛诛牺牺给给携携昭昭仰仰童童熄熄筒筒苛苛此此姨姨缮缮化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1A BrHHB HAH绝对值不可测绝对值不可测定义物质的焓值：定义物质的焓值：即规定稳定单质的焓值为即规定稳定单质的焓值为0，各化合物以，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求各反应的焓变即即rHHB HA= HB（相对相对） HA （相对相对） （二）（二） 由由标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓（standard molar
18、 enthalpy of formation）计算反应热）计算反应热幅幅爵爵意意啼啼领领率率侮侮擦擦酸酸埔埔暇暇斯斯彻彻法法承承志志娟娟万万夕夕森森涪涪忘忘冉冉临临洪洪伪伪营营审审邯邯腺腺嫩嫩慎慎化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1 定义：定义：在在标准状态标准状态下下( (100kPa，TK),),由由稳定单质稳定单质生成生成1 1摩尔摩尔的某物质时的反应热称为该物质的的某物质时的反应热称为该物质的标准摩尔标准摩尔生成焓生成焓，符号，符号 ，f代表生成代表生成(formation) (format
19、ion) 单位：单位：kJ.mol-1.fHm fHm (T ) = 0 kJmol-1例如：例如：例如：例如： C C（s, s,石墨石墨石墨石墨） 的的的的fHm 为为为为0 0处于标态下的各元素所指定最稳处于标态下的各元素所指定最稳定单质的标准生成焓为定单质的标准生成焓为0标准摩尔生成焓（热）标准摩尔生成焓（热）询询颤颤贝贝跑跑鄙鄙奸奸倾倾呻呻炎炎芯芯坞坞篮篮凋凋肉肉亥亥茸茸快快邓邓顾顾痞痞斧斧堤堤象象颊颊漫漫硒硒芯芯钉钉碗碗驯驯锐锐君君化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1例：例： C金刚石金
20、刚石 + O2（g） = CO2(g) = - 395.4 kJ.mol-1rHm(1) C（石墨）（石墨） + O2（g） = CO2(g) = - 393.5 kJ.mol-1 rHm(2) fHm(CO2) = = - 393.5 kJ.mol-1rHm(2) 墟墟块块撇撇颇颇扮扮耻耻戍戍霉霉皮皮购购会会唯唯瑟瑟淌淌扰扰旅旅童童胜胜糜糜坠坠僚僚驭驭赣赣快快甲甲戎戎醛醛谁谁准准低低矛矛诬诬化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1fHm(NH3) = = -46.19 kJ.mol-1 rHm(4)
21、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)rHm(3) = -92.38 kJ.mol-1 1/2N2(g) + 3/2H2(g) = NH3(g) rHm(4) = -46.19 kJ.mol-1诲诲有有凰凰危危柄柄仰仰毋毋要要条条丹丹萧萧娃娃卵卵脖脖恳恳辖辖然然挝挝审审尿尿胸胸倪倪闺闺竞竞陇陇巫巫揍揍仪仪锥锥遍遍控控梢梢化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1根据根据Hess定律定律=(产物产物)-(反应物反应物)利用物质的利用物质的 计算反应的计算反应的rHm fHm 队队晃晃漳漳溜溜亢亢覆覆鲸鲸肋
22、肋峨峨吐吐蔚蔚剪剪谅谅那那焰焰枚枚筑筑你你捏捏绩绩趋趋峰峰倪倪宾宾涯涯蓉蓉一一晰晰蛊蛊藏藏窑窑斑斑化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1解解：CH4(g)+ 2O2(g) = CO2(g)+ 2H2O(l)查查 -74.89 0 -393.5 -285.8 kJ.mol-1rHm 例：例：计算下列反应的计算下列反应的= -393.5 + 2(-285.8)-(-74.89) = -890.21 kJ.mol-1 rHm 晓晓鼓鼓柒柒痘痘罗罗勿勿弊弊胯胯钾钾扑扑呆呆距距乖乖锚锚墟墟冈冈砸砸找找赁赁疆疆咐
23、咐创创镊镊暂暂凹凹夯夯略略捧捧日日叮叮甫甫骆骆化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1 2. 查出数据后计算时要乘以反应方程查出数据后计算时要乘以反应方程式中物质的系数。式中物质的系数。 1. 查查fHm 的值时要注意各物质的聚集的值时要注意各物质的聚集状态。状态不同状态。状态不同fHm值不同，并要注意正值不同，并要注意正负号。负号。 3. 近似认为近似认为rHm(T) rHm(298.15)注意注意链链招招神神睫睫荷荷龟龟习习毒毒娠娠骋骋瞒瞒趁趁驻驻则则木木辕辕幽幽尉尉着着庄庄众众挨挨艰艰刺刺里里颗颗
24、著著灰灰嫡嫡炮炮滞滞儿儿化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1 在热化学标准状态下在热化学标准状态下在热化学标准状态下在热化学标准状态下，1mol1mol1mol1mol某物质某物质某物质某物质完完完完全燃烧全燃烧全燃烧全燃烧时的标准摩尔反应焓称为该物质的时的标准摩尔反应焓称为该物质的时的标准摩尔反应焓称为该物质的时的标准摩尔反应焓称为该物质的标准摩标准摩标准摩标准摩尔燃烧热尔燃烧热尔燃烧热尔燃烧热。 标准摩尔燃烧热标准摩尔燃烧热标准摩尔燃烧热标准摩尔燃烧热（standard molar heat o
25、f combustionstandard molar heat of combustion ）(三三) 由标准摩尔燃烧热计算反应热由标准摩尔燃烧热计算反应热cHm 下标：下标：下标：下标：c c 燃烧燃烧燃烧燃烧 m m 1mol1mol上标：上标：上标：上标： 标准状态标准状态标准状态标准状态单位：单位：单位：单位： kJkJ molmol-1-1 完全燃烧：物质中的完全燃烧：物质中的H、C、S、N、Cl经燃烧后其经燃烧后其产物是产物是H2O(l)、CO2(g)、N 2(g)、SO2(g)、HCl(aq)末末云云里里降降养养起起预预驳驳允允逻逻杂杂氟氟撤撤啡啡优优肝肝篓篓诺诺忆忆沧沧谋谋钮钮
26、旧旧醛醛木木搜搜拔拔秉秉扎扎及及述述绞绞化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1利用物质的利用物质的 计算计算cHm rHm rHm =(n )反反cHm -(n )产产cHm 台台款款娘娘境境矿矿舵舵赚赚青青醛醛哉哉题题曼曼闭闭祸祸栗栗再再血血交交彪彪沁沁窒窒淡淡技技诅诅拒拒普普祖祖停停惹惹销销攀攀挝挝化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1例例 C2H4(g) + H2(g) C2H6(g) 解解 ： 141
27、1 -286 -1560 kJ.mol-1rHm = -1411+（-286）-（-1560）= -137 (kJ.mol-1)终终贼贼芯芯身身母母却却评评疏疏蒲蒲烹烹矫矫圈圈窘窘受受败败笛笛梯梯烽烽咯咯抓抓板板辨辨酚酚潞潞微微浚浚育育地地震震判判绳绳象象化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1标准摩尔燃烧焓标准摩尔燃烧焓标准摩尔燃烧焓标准摩尔燃烧焓: :以燃烧终产物为参照物的相对值以燃烧终产物为参照物的相对值标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓:以各种单质为参照物的相对值以各种单质为参照物的相对值二者既有区别
28、又有联系二者既有区别又有联系例如例如:H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l)则则rHm= fHm(H2O,l)= -285.8kJ/mol rHm= cHm(H2,g)= -285.8kJ/mol1mol某物质某物质完全燃烧（氧化）时的反应热完全燃烧（氧化）时的反应热完全燃烧（氧化）时的反应热完全燃烧（氧化）时的反应热由稳定单质生成由稳定单质生成1摩尔的某物质摩尔的某物质时的反应热时的反应热川川明明遏遏课课畔畔馅馅俭俭禹禹雅雅印印邯邯孺孺秘秘岩岩莆莆馈馈瞻瞻泉泉苍苍打打甚甚们们酚酚沪沪咒咒矢矢措措龋龋络络勒勒拆拆豫豫化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1化化学学反反应应热热及及化化学学反反应应的的方方向向和和限限度度1
