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教学目标:
了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉qv的实验计算方法。
了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与热力学能变的关系。
掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。
了解能源的号规定:反应物: B为负;产物:B为正。
例:应用化学反应通式形式表示下列合成氨的化学反应计量方程式: N2 + 3H2 =2NH3
解:用化学反应通式表示为: 0= - N2 - 3H2 + 2NH3
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对于同一个化学反应,化学计量数与化学反应方程式的写法有关。
例: N2(g) + 3H2(g)=2NH3(g)
v(N2)=-1, v(H2)=-3, v(NH3)=2
1/2N2(g) + 3/2H2(g)=NH3(g)
v(N2)=-1/2, v(H2)=-3/2, v(NH3)=1
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6. 反应进度
反应进度ξ 的定义:
ξ的单位是摩尔(mol),它与化学计量数的选配有关。
nB 为物质B的物质的量,d nB表示微小的变化量。
思考:反应进度与化学反应方程式的书写有关吗?
答:有关。如对于反应 N2 + 3H2 = 2NH3 ,当有1mol NH3生成时,。
则反应进度为1 mol。
若将反应写成
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反应进度ξ的值为正值。
反应进度只与化学反应方程式的写法有关,而与选择系统中何种物质来表达无关。
换句话说,引入反应进度这个量的最大优点是在反应进行到任意时刻时,可用任一反应物或产物来表示反应进行的程度,所得的值总是相等的。
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例: N2(g)+3H2 (g) =2NH3 (g) 反应前物质的量n1/mol 10 30 0
反应某时刻物质的量n2/mol 8 24 4
ξ=[n2(N2)-n1(N2)]/v(N2)=(8-10) mol/(-1)=2 mol
或 ξ=[n2(H2)-n1(H2)]/v(H2)=(24-30) mol/(-3)=2 mol
或ξ=[n2(NH3)-n1(NH3)]/v(NH3)=(4-0) mol/2=2 mol
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对于同一反应,反应式写法不同,vB就不同,因而ξ值不同。
例: 1/2N2 (g)+3/2H2 (g) =NH3 (g) 反应前物质的量n1/mol 10 30 0
反应某时刻物质的量n2/mol 8 24 4
ξ=[n2(N2)-n1(N2)]/v(N2)=(8-10) mol/(-1/2)=4 mol
当涉及到反应进度时,必须指明化学反应方程式。
当ξ=1 mol时,表示进行了1 mol化学反应,或简称摩尔反应。
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反应热的测量
反应热: 化学反应过程中系统放出或吸收的热量。
热化学规定:系统放热为负,系统吸热为正。
摩尔反应热: 当反应进度为1 mol时系统放出或吸收的热量。
(等容)反应热可在弹式量热计中精确地测量。测量反应热是热化学的重要研究内容。
弹式量热计
Lecture 2
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1. 反应热的实验测量方法
设有n mol物质完全反应,所放出的热量使弹式量热计与恒温水浴的温度从T1上升到T2,弹式量热计与恒温水浴的热容为Cs(J·K-1), 比热容为cs(J·K-1kg-1 ),则:
由于完全反应,ξ = n因此摩尔反应热:
q为一定量反应物在给定条件下的反应热效应;
cs表示溶液的比热容;
ms为溶液的质量;
Cs为溶液的热容, Cs= cs·ms
对于反应热q,负号表示放热,正号表示吸热。
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思考:反应热有定容反应热和定压反应热之分。前者的反应条件是恒容,后者的反应条件是恒压。用弹式量热计测量的反应热是定容反应热还是定压反应热?
答:定容反应热
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弹式量热计所吸收的热分为两个部分:
(1) 加入的水所吸收的热;
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