当前课程知识点:无机化学 > 第2章 化学热力学基础 > 2.2 化学反应热效应 > 2.2.1 化学反应热效应
同学 你好
今天我们要讲的是化学反应热效应
在化学热力学的研究过程当中
我们经常要计算一个化学反应的反应热
首先我们看看反应热的定义
当一个化学反应发生以后
我们让产物的温度回到反应物的起始温度
这个过程当中体系和环境之间交换的能量
我们把它叫做一个化学反应的反应热
对于大多数化学反应来说
它是在敞口容器中进行的
它的外压恒定
而且我们在做一个简化处理话
我们假设这个体系不做非体积功
这个时候
这个时候的反应热我们把它叫做恒压反应热
我们用QP来表示
下面我们用化学热力学第一定律来推导一下
恒压反应热它的一个计算方法
我们知道对于任意一个化学反应来说
假如说是A加B生成C和D
我们现在把A和B反应物看作是始态
把这个产物C和D看作是终态
对于这个化学变化过程来说
从始态到终态
也就是从反应物到产物
它的内能的改变量
△U就会等于终态的产物的内能的总和
减去始态反应物的内能的总和
△U按照化学热力学第一定律等于Q加W
我们现在要算什么
要算这个反应的反应热Q
所以Q等于什么
Q等于△U减去W
下面我们具体来看一下恒压反应热QP
它的一个计算
QP等于△U减去W
W这里面我们只考虑体积功
W等于什么
等于负的PY乘以△V
我把这个带进去
也就等于△U加上P乘以△V
这里面U P V都是一个状态函数
所以△U等于什么
等于终态的产物的内能
减去始态的反应物的内能
P △V也是V2减V1
然后我们做一下简单的数学变换
我们把和终态对应的这些
热力学函数值给它放在一起
把始态的热力学函数值放在一起
我们就会发现它等于什么
U2加上P成V2
减去U1加上P乘V1
也就是说对一个化学反应的恒压反应热
它等于终态的这一些热力学函数的总和
减去始态的这些热力学函数的总和
因此人们就提出了一个新的热力学函数焓
用大写的H来表示
焓等于什么
等于U加P乘V
提出了焓的定义以后
我们就得到QP就等于H2减H1等于△H
这里面H称为焓
△H称为这个反应的焓变
一个反应的恒压反应热也就等于它的焓变值
针对这个新的热力学函数
我给大家进一步的补充说明几点
第一点
焓的提出它解决了
就是一个化学反应的恒压反应热的问题
也就是说QP等于△H等于焓变
第二点既然它俩是画等号的关系
所以对于焓变来说
对于一个化学反应来说
如果放热它对应的焓变值就是小于零的
如果是吸热的话
它的焓变值就是大于零的
我举了几个例子
比如说像碳酸钙分解就是一个吸热反应
在298.15K下
它的焓变值是正的
这么多
像氢气和氧气化合生成水就是一个放热反应
在298.15K的条件下
它放出的热量焓变值就是
-285.83千焦每摩尔
按照焓的定义是H等于U加P V
那我们都知道U P V是状态函数
焓是三者的复合函数
所以焓它必然也是状态函数
如果是状态函数
一个是具有单质性
另外一个状态函数的改变量
也就是说焓变
它只与体系的始态和终态有关
而与过程无关
这样的话我们就得到了一个结论
如果一个化学反应是分步进行的
这个反应的总的焓变值等于各步焓变之和
这个规律是我们从焓的
是状态函数的特征提出来的
这个规律和盖斯定律它俩是一样的
盖斯定律是俄罗斯的化学家盖斯
从实验的角度提出来的
H等于U加P V的话
这个U是热力学能
它是无法测定绝对值的
所以焓和U一样它的绝对值我们是不知道的
但是我们可以测定它的变化值
对于一个化学反应体系来说
如果他的反应体系里面
它的反应物和生成物是固体或者是液体
这样的化学反应来说
通常它的△V是很小的
按照这个函的定义式我们都知道
△H等于△U加上P乘△V
如果一个反应体系它都是固体和液体的话
它的△V是很小的
这样的话△V很小或者说我们认为近似为零的话
我们就会得到焓变和内能变基本是相等的
这是对于反应物为液体和固体的体系
如果反应体系当中存在着气体
这时候这个△V是不可以忽略的
我们可以计算一下△H和△U的关系
如果我们假设这个气体视为理想气体
会得到P乘△V等于得△nRT
所以我们就得到焓变
△H等于△U加上△nRT
或者说△U等于△H减去△nRT
这里面这个△n指的是什么
指的是反应前后气体的物质的量的变化
以上我们推导的是恒压反应热
反应体系是在恒压的条件下进行的
有的时候这个反应体系
也有可能在恒容的条件下进行
恒容条件下的恒容反应热
我们怎么来计算
我们来看一下
如果这个反应体系是恒容的
反应前后它的△V是等于0的
我们同样的话根据热力学的第一定律
我们看一下△U等于Q加W
同样W体积功我们用负的PY乘以△V把它带进去
由于这个△V近似的等于0
所以这一项我们可以把它忽略不计
它就等于Q
也就是说这个条件下的Q V
就是我们说的恒容反应热
它等于什么 等于△U
所以一个化学反应如果在恒容的条件下进行
它的恒容反应热和它的内能变是相等的
我们刚才推导出来的焓变和内能变的关系
所以同样的话我们可以得到一个化学反应
它的恒压反应热和恒容反应热的关系就是这样的
QP约等于QV加上△nRT
以上就是这一小节知识点的内容
-1.1 物质的聚集状态和分压定律
--第1.1节讨论 应用理想气体状态方程的时候应注意哪些问题
--第1.1节测试 物质的聚集状态和分压定律
-1.2 稀溶液的依数性
--第1.2节讨论 为什么讨论稀溶液的依数性时将溶质限定为难挥发非电解质
--第1.2节测试 稀溶液的依数性
-第1章测试 物质的聚集状态
-2.1 化学热力学基本概念
--第2.1节测试 化学热力学基本概念
-2.2 化学反应热效应
--第2.2节测试 化学反应的热效应
-2.3 化学反应热效应计算
--第2.3节测试 化学反应热效应计算
-2.4 化学反应方向判据
--第2.4节测试 化学反应方向判据
-第2章测试 化学热力学基础
-3.1 影响化学反应速率的因素
--第3.1节测试 影响化学反应速率的因素
-3.2 化学反应速率理论
--第3.2节讨论 有人说根据反应方程式可以直接写出速率方程,这种说法对吗?
--第3.2节测试 化学反应速率理论
-3.3 化学平衡理论
--第3.3节测试 化学平衡理论
-3.4 化学平衡移动
--第3.4节测试 化学平衡移动
-第3章测试 化学反应速率与化学反应平衡
-4.1 酸碱理论
--第4.1节讨论 阿雷尼乌斯电离理论、酸碱质子理论和酸碱电子理论各有什么优缺点?
--第4.1节测试 酸碱理论
-4.2 水的电离平衡
--第4.2节测试 水的电离平衡
-4.3 弱酸弱碱平衡
--第4.3节测试 弱酸弱碱平衡
-4.4 盐水解平衡
--第4.4节测试 盐水解平衡
-4.5 缓冲体系
--第4.5节讨论 人体血浆中有哪些缓冲系统,最重要的是哪一个?
--第4.5节测试 缓冲体系
-第4章测试 酸碱平衡
-5.1 溶度积常数
--第5.1节测试 溶度积常数
-5.2 溶度积常数与溶解度换算关系
--第5.2节测试 溶度积常数与溶解度换算关系
-5.3 溶度积规则
--第5.3节测试 溶度积规则
-5.4 影响沉淀生成因素
--第5.4节测试 影响沉淀生成因素
-5.5 分步沉淀
--第5.5节测试 分步沉淀
-5.6 沉淀溶解
--第5.6节测试 沉淀溶解
-5.7 沉淀转化
--第5.7节测试 沉淀转化
-第5章测试 沉淀-溶解平衡
-6.1 原电池
--第6.1节测试 原电池
-6.2 电极电势
--第6.2节测试 标准电极电势
-6.3 Nernst方程
--第6.3节讨论 电池反应和电极反应的能斯特方程有什么异同点?
--第6.3节测试 电极电势Nernst方程
-6.4 电极电势的应用
--第6.4节讨论 怎么解释单质银不能从盐酸溶液中置换出氢气,但可从氢碘酸中置换出氢气
--第6.4节测试 电极电势应用
-6.5 元素电势图及其应用
--第6.5节测试 元素电势图及其应用
-第6章测试 氧化还原平衡
-7.1 玻尔氢原子模型
--第7.1节测试 玻尔氢原子模型
-7.2 波粒二象性
--第7.2节测试 波粒二象性
-7.3 薛定谔方程
--第7.3节测试 薛定谔方程
-7.4 四个量子数
--第7.4节测试 四个量子数
-7.5 波函数角度分布图
--第7.5节测试 波函数角度分布图
-7.6 多电子原子结构
--第7.6节测试 多电子原子结构
-7.7 元素性质的周期性变化
--第7.7节讨论 说说电离能和电子亲合能的变化趋势,其中有哪些特例
--第7.7节测试 元素性质的周期性变化
-第7章测试 原子结构与元素周期律
-8.1 现代价键理论
--第8.1节测试 现代价键理论
-8.2 杂化轨道理论
--第8.2节讨论 sp、sp2、sp3杂化轨道的成键能力的大小次序?
--第8.2节测试 杂化轨道理论
-8.3 价层电子对互斥理论
--第8.3节测试 价层电子对互斥理论
-8.4 分子轨道理论
--第8.4节测试 分子轨道理论
-第8章讨论 为什么说杂化轨道理论和价层电子对互斥理论存在互补关系
-第8章测试 分子结构
-9.1 晶体结构
--第9.1节测试 晶体结构
-9.2 金属键理论与金属晶体
--第9.2节测试 金属键与金属晶体
-9.3 离子键与离子晶体
--第9.3节测试 离子键与离子晶体
-9.4 离子极化理论
--第9.4节测试 离子极化理论
-9.5 分子间力与分子晶体
--第9.5节测试 分子间力与分子晶体
-9.6 氢键
--第9.6节测试 氢键
-第9章测试 晶体结构
-10.1 配位化合物组成及命名
--第10.1节测试 配位化合物组成和命名
-10.2 配合物解离平衡
--第10.2节测试 配合物解离平衡
-10.3 配合物解离平衡的移动
--第10.3节测试 配合物解离平衡移动
-10.4 配合物的化学键理论-杂化轨道理论
--第10.4节测试 配合物的化学键理论-杂化轨道理论
-10.5 配合物的晶体场理论
--第10.5节测试 配合物的晶体场理论
-第10章讨论 为什么大多数金属水合离子有颜色,但是锌离子、银离子无色
-第10章测试 配位化学基础
-第11章测试 氢和稀有气体
-第12章测试 碱金属和碱土金属
-第13章测试 硼族、碳族和氮族元素
-第14章测试 氧族元素和卤素
-第15章测试 过渡元素
-动植物体中微量元素的检测
-趣味实验小视频
--糖球烧焦案.m
--指纹重现江湖
--紫甘蓝汁的传奇