第一章熱化學(xué)工程化學(xué)電子教案重點(diǎn)與難點(diǎn)§1-1幾個(gè)基本概念§1-2化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓§1-3反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變計(jì)算小結(jié)習(xí)題精選目錄工程化學(xué)電子教案重點(diǎn)：

1、熱力學(xué)性質(zhì)與狀態(tài)函數(shù)。

2、化學(xué)反應(yīng)焓變的規(guī)律和計(jì)算。

工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院難點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)焓變(△H

)

化學(xué)過程中的綜合求算。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院第一節(jié)幾個(gè)基本概念一、系統(tǒng)與環(huán)境

1、系統(tǒng)

2、環(huán)境

3、系統(tǒng)種類敞開系統(tǒng)：系統(tǒng)封閉系統(tǒng)：(本章主要研究對象)孤立系統(tǒng)(或隔離系統(tǒng))：圖例：工程化學(xué)電子教案二、狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)

1、狀態(tài)指用來描述系統(tǒng)的各種宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。

2、狀態(tài)函數(shù)指用來描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。例1-1：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院3、狀態(tài)函數(shù)的特征

(1)、狀態(tài)函數(shù)值隨狀態(tài)而發(fā)生改變。

(2)、狀態(tài)函數(shù)的變化值僅取決于系統(tǒng)的始終態(tài)，而與系統(tǒng)所經(jīng)歷的途徑無關(guān)。

始態(tài)終態(tài)（Ⅰ）（Ⅱ）工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院三、廣度性質(zhì)和強(qiáng)度性質(zhì)

1、廣度性質(zhì)指在數(shù)值上與系統(tǒng)中物質(zhì)的量成正比，具有加和性的系統(tǒng)性質(zhì)。

2、強(qiáng)度性質(zhì)指在數(shù)值上與系統(tǒng)中物質(zhì)的量無關(guān)，不具有加和性，僅決定于系統(tǒng)本身特性的性質(zhì)。無機(jī)化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院注意：

很多強(qiáng)度性質(zhì)是兩個(gè)廣度性質(zhì)的比值。思考：

、C分別是哪些廣度性質(zhì)的比值？例1-2：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院四、過程與途徑等溫過程：T始＝T終＝T環(huán)等壓過程：P始＝P終＝P環(huán)過程等容過程：△V＝０

絕熱過程：Q=0

循環(huán)過程：△X=0(X為狀態(tài)函數(shù)）途徑：指實(shí)現(xiàn)某個(gè)過程的具體步驟。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院五、熱、功與熱力學(xué)能

1、熱：(Q或q)2、功：(W)

3、功的形式包括體積功和非體積功。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院對于體積功：當(dāng)P始

=P終

=P環(huán)=P時(shí)，則：

W=－P△V=－P(V2－V1)

注意：Q、W與過程有關(guān)，因而它們都不是狀態(tài)函數(shù)。圖例：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院4、規(guī)定

Q與W的取值正、負(fù)有不同的規(guī)定：

Q為正值(>0)，則系統(tǒng)吸熱

QQ為負(fù)值(<0)，則系統(tǒng)放熱

W為正值(>0)

，則環(huán)境對系統(tǒng)作功

WW為負(fù)值(<0)

，則系統(tǒng)對環(huán)境作功工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院5、熱力學(xué)能(或內(nèi)能)

指熱力學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部能量的總和。(符號U)

注意：

(1)、U屬于狀態(tài)函數(shù)，其單位為KJ(或J)。

(2)、系統(tǒng)內(nèi)能(U)的絕對值無法確定，但可通過實(shí)驗(yàn)確定其變化值(△U)。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院六、熱力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)

1、物質(zhì)的熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是指在熱力學(xué)中，對各物質(zhì)規(guī)定的一個(gè)共同的基準(zhǔn)狀態(tài)。說明：

P

(標(biāo)準(zhǔn)壓力)=100kPaP

(舊)=101.325kPa2、熱力學(xué)對物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)規(guī)定

(1)、氣態(tài)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)指在任一溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力P

下表現(xiàn)出理想氣體性質(zhì)的純氣體狀態(tài)。

(2)、液體、固體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)指在任一溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力P

下的純液體、純固體狀態(tài)。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

(3)、溶液的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)指在任一溫度T、標(biāo)準(zhǔn)壓力P

及標(biāo)準(zhǔn)濃度C

時(shí)的狀態(tài)。

C

=1mol·L－1工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院七、相

1、概念系統(tǒng)中物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全相同的且與其他部分有明確界面分隔開來的任何均勻部分。

2、均相系統(tǒng)(或單相系統(tǒng))3、非均相系統(tǒng)(或多相系統(tǒng))圖例：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓一、熱力學(xué)第一定律

1、內(nèi)容

2、數(shù)學(xué)表達(dá)式由：工程化學(xué)電子教案則U2＝U1＋(Q+W)∴△U＝U2－U1＝Q+W例1-3：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二、化學(xué)反應(yīng)熱

1、定容反應(yīng)熱(或等容反應(yīng)熱)

符號—用QV表示單位—J·mol－1或kJ·mol－1結(jié)論：QV=△U推導(dǎo)1：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2、定壓反應(yīng)熱(或等壓反應(yīng)熱)

符號—用Qp表示單位—J·mol－1或kJ·mol－1定義：H＝U+PV

結(jié)論：Qp=H2－H1=△H推導(dǎo)2：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院說明：

H—焓，是狀態(tài)函數(shù)。（為什么？）規(guī)定：△H>0，反應(yīng)吸熱；△H<0，反應(yīng)放熱。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院焓的意義：①、H是一個(gè)復(fù)合的狀態(tài)函數(shù)；②、H用來描述系統(tǒng)的熱含量的熱力學(xué)函數(shù)，其絕對值不能確定，但變化值△H可通過實(shí)驗(yàn)確定。即：△H=Qp③、反應(yīng)的熱效應(yīng)一般常用△H表示，稱之為反應(yīng)焓變。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院3、等容反應(yīng)熱與等壓反應(yīng)熱的關(guān)系例1-4：推導(dǎo)3：

Qp=Qv

+△nRT△H=△U+△nRT

注意：式中△n為氣態(tài)生成物與氣態(tài)反應(yīng)物的物質(zhì)的量之差。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院4、熱化學(xué)方程式

(1)、概念

(2)、書寫注意事項(xiàng)例1-5：說明：△rHm

—指標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變；△rHm

—指摩爾反應(yīng)焓變；工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

r—代表“反應(yīng)”；

m—代表“1mol反應(yīng)”；

—表示標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。(P

=100kPa)

其中：

符號r、m常常省略，即△rHm

與△rHm有的書簡寫為△H

與△H.

工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院第三節(jié)化學(xué)反應(yīng)熱的熱力學(xué)計(jì)算一、蓋斯定律

1、內(nèi)容在恒容或恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無關(guān)。

2、推論若一反應(yīng)可分幾步完成，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于各分步反應(yīng)熱之和。工程化學(xué)電子教案即化學(xué)反應(yīng)的加、減、乘、除，對應(yīng)于相應(yīng)反應(yīng)熱的加、減、乘、除。3、應(yīng)用可由已知的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)，經(jīng)加、減運(yùn)算得到由實(shí)驗(yàn)難以測定的反應(yīng)熱數(shù)據(jù)。例1-6：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院注意：①、反應(yīng)式進(jìn)行加減時(shí)，所有反應(yīng)的條件要一致。②、方程式中計(jì)量數(shù)有變動(dòng)時(shí)，焓變也要有相應(yīng)系數(shù)的變動(dòng)。③、蓋斯定律適用于所有狀態(tài)函數(shù)。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院二、由標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算反應(yīng)熱

1、物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓

(1)、定義在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成１mol純物質(zhì)時(shí)反應(yīng)的焓變，稱為該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。

符號：△fHm

，可簡寫為△fH

；

單位：J·mol－1或kJ·mol－1工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院定義中的兩個(gè)條件：①、標(biāo)準(zhǔn)態(tài)②、穩(wěn)定單質(zhì)(或指定單質(zhì))

指標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下最穩(wěn)定的單質(zhì)。例：碳有三種同素異形體：金剛石、石墨和無定形碳，而其中石墨是最穩(wěn)定單質(zhì)。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院

(2)、重要規(guī)定△fHm

(穩(wěn)定單質(zhì)，H+)=02、由△fHm

計(jì)算△rHm

推導(dǎo)4：公式：△rHm

=

nj△fHm

(生成物)

－

ni△fHm

(反應(yīng)物)工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院意義：任一化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓變等于生成物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓之和減去反應(yīng)物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓之和。例1-7：工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院小結(jié)一、基本概念

1、狀態(tài)函數(shù)：

2、熱力學(xué)能(或內(nèi)能)二、熱力學(xué)第一定律

△U＝Q+W三、化學(xué)反應(yīng)熱

1、定容反應(yīng)熱(或等容反應(yīng)熱)QV=△U工程化學(xué)電子教案

2、定壓反應(yīng)熱(或等壓反應(yīng)熱)

Qp=△H

3、等容反應(yīng)熱與等壓反應(yīng)熱的關(guān)系

Qp=Qv

+△nRT

或△H=△U+△nRT工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院四、蓋斯定律

1、內(nèi)容在恒容或恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與變化的途徑無關(guān)。。

2、推論若一反應(yīng)可分幾步完成，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于各分步反應(yīng)熱之和。

3、應(yīng)用工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院五、標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算

1、

標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓重要規(guī)定：△fHm

(穩(wěn)定單質(zhì)，H+)=02、由△fHm

計(jì)算△rHm

△rHm

=

nj△fHm

(生成物)

－

ni△fHm

(反應(yīng)物)工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院習(xí)題精選

1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.

22.工程化學(xué)電子教案1、標(biāo)態(tài)下，HgO(s)=Hg(l)+1/2O2(g)，△H

=90.71kJ·mol

1，則HgO(s)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱(焓)為()kJ·mol

1。

A、

45.36B、

90.71C、181.42D、

181.42解：選B（為什么？）工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院2、下列反應(yīng)，其

H

及化合物的

fH

具有同一數(shù)值的是（）。

A、C(g)+O2(g)=CO2(g)B、HI=1/2I2+1/2H2(g)C、N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)D、S(s)+O2(g)=SO2(g)解：選D（為什么？）工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院3、對給定氣體分子物系，使熵值增大的措施是（）。

A、增大壓力B、增大體積

C、降低溫度D、減少氣體物質(zhì)解：選B（為什么？）工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院4、已知下列熱化學(xué)反應(yīng)：

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

H1

=-855kJ/mol

C(石墨)+O2(g)=CO2(g)

H2

=-392kJ/mol2H2+O2(g)=2H2O(l)

H3

=-570kJ/mol(1)、標(biāo)準(zhǔn)生成焓為零的物質(zhì)是

。

(2)、H2O(l)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓

fH

為

kJ/mol。

(3)、CH4(g)的

fH

為

kJ/mol。

工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院解：

(1)C(石墨)、O2(g)、H2(g);(2)

fH

(H2O,l)=–570/2=－285kJ/mol；工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院(3)由反應(yīng)：

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)

則

H1

={fH

(CO2,g)+2fH

(H2O,l)}－

{fH

(CH4,g)+2fH

(O2,l)}

－855={-392+2×(－285)}－{fH

(CH4,g)+2×0}∴fH

(CH4

,g)=－107(kJ/mol)工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院5、已知反應(yīng)的熱效應(yīng)：①、MnO2(s)=Mn(s)+O2(g)

H1

②、MnO2(s)+Mn(s)=2MnO(s)

H2

則

fH

(MnO,s)為

。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院解：

fH

(MnO,s)即為如下反應(yīng)的熱效應(yīng)：

Mn(s)+1/2O2(g)=MnO(s)

H3

由蓋斯定律，得

H3

=(H2

－H1

)/2

∴

fH

(MnO,s)=(H2

－H1

)/2工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院6、反應(yīng)B

A的熱效應(yīng)為

H1

，反應(yīng)B

C的熱效應(yīng)為

H2

，則反應(yīng)A

C的熱效應(yīng)

H

是

。解：∵①B

A

H1

②B

C

H2

則②－①得

A

C

由蓋斯定律，A

C的熱效應(yīng)

H

為：

H

=H2

－H1

工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院例1-1：下列（）是狀態(tài)函數(shù)。

A、溫度TB、體積功WC、內(nèi)能變化

UD、焓變

H解：選A（為什么？）說明：

(1)、常見狀態(tài)函數(shù)有：Ｐ、Ｔ、Ｖ、n、

、U、H、S和G等；

(2)、常見非狀態(tài)函數(shù)為：Q(或q)、W等。工程化學(xué)電子教案(3)、△Ｐ、△Ｔ、△Ｖ、△U、△H、△S和△G等均不是狀態(tài)函數(shù)，它們是狀態(tài)函數(shù)的變化值。工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院例1-2：下列各組物理量中，都是狀態(tài)函數(shù)且具有加和性的是()。

A、S、△H、WB、H、△U、△GC、H、U、GD、△S、△H、T解：選C（為什么？）工程化學(xué)電子教案說明：

(1)、常見的廣度性質(zhì)有：

V(體積)、W(質(zhì)量)、U(內(nèi)能)、H(焓)、

S(熵)、G(自由能)等

(2)、常見的強(qiáng)度性質(zhì)有：

T、P、

(密度)、C等工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院例1-3：某系統(tǒng)從始態(tài)變到終態(tài)，從環(huán)境吸熱200kJ，同時(shí)對環(huán)境做功300kJ，求系統(tǒng)和環(huán)境的熱力學(xué)能改變量。工程化學(xué)電子教案解：①、對系統(tǒng)：已知Q=+200kJ，W=－300kJ∴△U=Q+W=200+(－300)=－100(kJ)②、對環(huán)境：已知Q=－200kJ，W=+300kJ∴△U=Q+W=－200+300=100(kJ)工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院例1-4：標(biāo)態(tài)下，反應(yīng)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)

在373K時(shí)恒容反應(yīng)熱為

240.3kJ·mol

1，該溫度下反應(yīng)的△H

值為()kJ·mol

1.A、

238.8B、

241.8C、

1310.3D、

240.3

工程化學(xué)電子教案解：已知反應(yīng)：H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)

Qv=△U=

240.3kJ·mol

1∴△H

=△H=△U+△n·RT=

240.3+[1

(1+1/2)]×8.314×373×103=241.8(kJ·mol

1)思考：為什么要乘以103

？工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院例1-5：

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)△rHm

=－285.8kJ·mol－12H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△rHm

=－571.6kJ·mol－12H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△rHm

=－484kJ·mol－1工程化學(xué)電子教案例1-6：在298K下，已知：

(1)、C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△H1

=－393.5kJ·mol－1(2)、CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)△H2

=－283.0kJ·mol－1

求反應(yīng)：

(3)、C(石墨)+1/2O2(g)=CO(g)△H3

=？工程化學(xué)電子教案解：根據(jù)蓋斯定律：∵(3)=(1)－(2)∴△H3

=△H1

－△H2

=－393.5－(－283.0)

=－110.5(kJ·mol－1)工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院例1-7：乙炔(C2H2，M=26)是焊接工業(yè)的主要燃料，試計(jì)算78克乙炔完全燃燒的熱效應(yīng)。在298K時(shí)，已知：

C2H2(g)

CO2(g)H2O(l)△fHm

－226.8－393.5－285.8

(kJ·mol－1)工程化學(xué)電子教案解：已知反應(yīng)：

C2H2(g)+(5/2)O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)則由公式：△rHm

={2△fHm

(CO2，g)+△fHm

(H2O，l)}

－{△fHm

(C2H2，g)+(5/2)△fHm

(O2，g)}={2×(－393.5)+(－285.8)}－{(－226.8)+(5/2)×0}

=－846(kJ·mol－1)工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院∴78克乙炔完全燃燒的熱效應(yīng)為：

Q=－846×(78/26)=－2538(kJ)工程化學(xué)電子教案廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院推導(dǎo)：推導(dǎo)1：由定容條件，得

V1=V2，則△V=0∵△V=0且W非=0∴W=－P△V=0

則由第一定律，得△U=QV+W=QV工程化學(xué)電子教案由定壓條件，

P1=P2=P

且W=－P△V

由熱力學(xué)第一定律，得△U＝Q+W=Q