wjhx-01-3 化学反应中的能量关系.ppt

第三节化学反应中的能量关系
无机化学多媒体电子教案
第一章化学反应中的
质量关系和能量关系
第三节
化学反应中的能量关系
2017/11/10
化学反应是反应物分子中旧键的削弱、断裂和产物分子新键形成的过程。前者需要吸收能量, 后者则会释放能量。
因此,化学反应过程往往伴随有能量的吸收或释放。
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如:煤燃烧时放热;
碳酸钙分解要吸热;
原电池反应可产生电能;
电解食盐水要消耗电能;
镁条燃烧时会放出耀眼的光;
叶绿素在光作用下使二氧化碳和水转化为糖类。
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1-3-1基本概念和术语
1-3-1 基本概念和术语
体系和环境
体系: 所需研究的那部分物质或空间。
环境: 体系之外与体系有一定联系的
其它物质或空间。
体系
环境
物质
能量
体系
敞开体系
封闭体系
开放体系
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状态和状态函数
状态函数:
能表征体系特性的宏观性质称为状态函数
如物质的量、压力、体积、温度
状态函数的特点:
(1)体系的状态一确定,各状态函数均有确
定值。
(2)体系状态发生变化时,各状态函数的改变
量,只与始态和终态有关,与变化的途径
无关。
(3)描述体系所处状态的各状态函数之间往
往是有联系的。
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状态和状态函数
状态函数的特点:
(1)描述体系所处状态的各状态函数之间是
有联系的。
(2)体系的状态一确定,各状态函数均有确
定值。
(3)体系状态发生变化时,各状态函数的改变
量,只与始态和终态有关,与变化的途径
无关。
理想气体T=280K
理想气体T=300K
理想气体T=350K
△T=350K-300K=50K
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功和热
热(Q):体系和环境之间因温度不同而传
递或交换的能量的形式。
功和热是体系的状态发生变化时,体系和
环境传递或交换能量的两种形式。
体系吸热,Q为正值;体系放热,Q为负值。
功(W):除了热之外其它传递或交换的能量形式。
功
体积功:体系体积变化反抗外力所做的功
非体积功: 除体积功外的功,如电功
环境对体系做功,W为正值;
体系对环境做功,W为负值。
[注意] 功和热不是状态函数
单位均为J、kJ
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热力学能(以往称内能)
热力学能(U)——体系内部能量的总和。
包括体系内分子的内动能、分子间相互
作用能、分子内部能量,但不包括体系
整体运动的动能和在外力场中的位能。
由于体系内部质点的运动及相互作用很
复杂,所以体系热力学能的绝对值无法
测知。
单位——J、kJ
是状态函数U = U(终态) - U(始态)
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在任何变化过程中,能量不会自生自灭,
只能从一种形式转化为另一种形式,能量
总值不变。
能量守恒定律——热力学第一定律
封闭体系:始态(1) →终态(2)
U = U2 - U1 = Q + W
热力学能的变化等于体系从环境吸收的热
量加上环境对体系所做的功。
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1-3-2 反应热和反应焓变
1-3-2 反应热和反应焓变
化学反应时,如果体系不做非体积功,当反应终态的温度恢复到始态的温度时,体系所吸收或放出的热量,称为该反应的反应热。
如:
2H2(g)+O2(g)→2H2O(l) Qp=-·mol-1
H2(g)+ O2(g)→H2O(l) Qp=-·mol-1
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通常,反应热的数值为反应进度=1 mol(即发生1摩尔反应) 时的反应热。
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