大学课件普通化学-第一章第二节化学反应中的质量守恒和能量守恒.ppt
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1、第一章第二节化学反应中的质量守恒和能量守恒1一、化学反应的质量守恒定律一、化学反应的质量守恒定律 在化学反应中,物质的质量是守恒的。即参加反应的全部物质的质量总和等于反应后生成物的质量总和。21、热力学能(内能)热力学能(内能)体系内部能量的总和。构成:分子的平动能、转动能,分子间势能、电子运动能、核能等。是一种热力学状态函数无法知道他的绝对值,但过程中的变化值却是可以测量的。二、二、 能量守恒能量守恒热力学第一定律热力学第一定律32、热力学第一定律能量守恒定律 表述:能量只可能在不同形式之间转换,但不能自生自灭。状态1 (U1) 状态2 (U2) 吸收热量Q 对体系做功WU = U2 - U
2、1 = Q + W 热力学第一定律有称能量守恒定律。它是人们从生产实践中归纳总结出的规律,是自然界中普遍存在的基本规律。41、恒容热效应与热力学能变 如果体系的变化是在恒容的条件下,且不做其他非膨胀功(W=0,则:W=We+W=0) 此时: U = Q+W = QV 即:热力学能变等于恒容热效应恒容热效应。或说:在恒容的条件下,体系的热效应等于热力学能的变化。 *在弹式量热计中, 通过测定恒容反应热的办法,可获得热力学能变U的数值.三、三、 化学反应的热效应化学反应的热效应52、恒压热效应与焓变 在我们的实际生产中,很多的化学反应都是在大气层中(一个大气压,103kpa)条件下进行的,这是一个
3、体积有变化,但压力恒定的过程(恒压过程)。为了方便地研究恒压过程中的问题,我们需要引入另一个重要的热力学状态函数焓。6 焓变化学反应的恒压热效应现设体系的变化是在恒压、只做膨胀功(不做其他功,如电功等)的条件下进行的 状态 1 状态2(T1, V1, U1, p) (T2, V2, U2, p)吸收热量Q对外做功W在此恒压过程中: *体系吸收的热量记作 Qp *体系对环境所做的功 p (V) = p (V2-V1) 因此,环境对体系所做的功: W = -p (V) = - p (V2-V1)7于是根据热力学第一定律,有如下的关系: U2 - U1 = U = Q + W = Qp - p (V
4、) = Qp - p ( V2 - V1) 所以: Qp = (U2 - U1) + p (V2 - V1) = (U2 + pV2) - (U1+ pV1) 定义热力学状态函数 焓,以H表示 H = U + pV 则: Qp = (U2 + pV2) - (U1+ pV1) = H2 - H1 = H8重点理解焓H是一种状态函数,只与体系的起始状态有关。与过程路径无关。 焓变值H等于体系在恒压过程中的热效应Qp。在其他类型的变化过程中,焓变值H不等于热效应,但并非说,焓变值H为零。 焓代表了恒压条件下体系所包含的与热有关的能量,具有能量量纲,单位是J 或 kJ。因为经常遇到的化学反应都是在大
5、气层这样一个恒压环境中发生的,所以焓是一个极其重要的状态函数。焓与与热力学能一样,其绝对值无法确定。但状态变化时体系的焓变H却是确定的,而且是可求的。焓是体系的广度性质,它的量值与物质的量有关,具有加和性。9(1) 对于一定量的某物质而言,由固态变为液态或液态变为气态都必须吸热,所以有: H(g) H(l) H(s)(2) 当某一过程或反应逆向进行时,其H要改变符号即: H(正)= -H(逆)(3) 对于任何化学反应而言,其恒压反应热Qp可由下式求出: Qp=H= H生成物-H反应物 (在化学反应中,可把反应物看作始态,而把生成物看作终态) H0为吸热反应,H0为放热反应。 由于大多数化学反应
6、是在恒压条件下进行的,其H=Qp,即为恒压反应热。所以焓变比热力学能变更具有实用价值,用得更广泛、更普遍。过程与焓103恒压反应热与恒容反应热的关系由焓的定义: H = U+pV 则:H = U+(pV) i) 对于恒压、只作体积功的化学反应,有: H = U+ pV 即: Qp = Qv+ pV ii) 对于固相和液相反应,由于反应前后体积变化不大, 故有: Qp Qv iii)对于气相反应,如果将气体作为理想气体处理, 则有: Qp= Qv +n(RT) 式中n为生成物的量与反应物的量之差。11四、四、 盖斯定律与反应热的计算盖斯定律与反应热的计算 1反应进度和热化学方程式 i)什么是“化
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- 大学 课件 普通 化学 第一章 第二 化学反应 中的 质量 守恒 能量