热化学11《大学化学》

热化学11《大学化学》

表示化学反应与反应热之间关系的方程式。1.3.4热化学方程式H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l),ΔrHmθ=-285.9kJ·mol-1表示TK时化学反应的标准摩尔反应热，298.15K时T可不写出。\n指在温度T和标准压力（100kPa）下该物质的状态，简称标准态。标准态压力的符号为pθ。标准状态\n气体pΘ=100kPa，表现出理想气体性质的纯气体的状态液体（或固体）pΘ=100kPa，纯液体或固体的状态溶液pΘ=100kPa下，cΘ=1.0molL-1注：标准态对温度没有限定\n当某一物质B的量从开始的nB(0)变为nB(ξ)时的变化量除以其化学计量数νB△nB=υBmol时，ξ=1mol单位：mol0=ΣνBB某一反应用反应进度表示反应进行的程度：用参加反应的任何一种物质来计算反应进度，所得数值是一样的反应进度:\n注意：1）对同一化学反应来说，反应进度的数值与选用何种物质来计算无关；2）反应进度的数值与反应式的写法有关。3）ξ的单位是mol4)νB为计量系数，产物正值，反应物负值；\nH2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)“1mol反应”:反应进度为1mol\nΔrHmθ=-241.82kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l),ΔrHmθ=-285.9kJ·mol-12H2(g)+O2(g)→2H2O(l),ΔrHmθ=-571.8kJ·mol-1H2(g)+1/2O2(g)→H2O(g),2H2O(l)→2H2(g)+O2(g)ΔrHmθ=571.8kJ·mol-1\n书写热化学方程式的注意事项1.注明反应条件(T,p),若为100kPa,298.15K可不写出2.注明物质的聚集状态3.注意有关物质的计量系数4.ΔrHmθ（正）=-ΔrHmθ（逆）\n依据实验测定指的是能直接用量热计测定的那些反应热化学数据的获得方法计算是获得热化学数据的重要途径很难测定,无法保证不生成CO2\n1.Hess定律化学反应不管是一步完成还是分几步完成，其反应热总是相同的。1.3.5化学反应热的计算\n始态终态中间态Qp1Qp3Qp1=Qp2+Qp3+=Qp2===\nC(s)+O2(g)CO(g)+1/2O2(g)CO2（g)=(-393.51)-(-282.98)=-110.53kJ.mol-1盖斯定律的应用图解法\n代数运算法-=(-393.51)-(-282.98)=-110.53kJmol-1该反应的热效应盖斯定律的应用一个化学反应由其它化学反应相加减而得可由这些反应的热效应相加减得到\nC石(s)+O2(g)→CO2(g)2.利用物质的标准摩尔生成焓计算生成反应：由单质生成化合物的反应。×√CO(g)+1/2O2(g)→CO2(g)\n在标准状态下，由稳定单质生成1mol某物质时的反应热，叫做该物质的标准摩尔生成焓。单位:kJ.mol-1298.15K时，T可略去。标准摩尔生成焓\nA:CO2的标准摩尔生成焓C：298.15K时，CO2气体的标准摩尔生成焓B:CO2气体的标准摩尔生成焓\n稳定单质单质的最稳定状态。Br2(l)Hg(l)C(石)I2(s)Br2(g)Hg(g)C(金)I2(g)\n2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)稳定单质的标准摩尔生成焓H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)C石(s)+O2(g)→CO2(g)=0\n稳定单质aA+bBgG+hH\n180.500=-2×180.5=-361kJ·mol-1\n辛烷的燃烧反应式如下，计算每g辛烷燃烧时放出的热（298.15K)-2080-393.51-285.83=8×(-393.51)+9×(-285.83)-(-208)-0=-5512.55kJ.mol-1Q=-5512.55/114=-48.36kJ.g-1kJ/mol-1\n负值要大负值要小，为正值更好单位质量所释放的能量较一般燃料大的燃料。在火箭、航天等尖端技术中有十分重要的应用。高能燃料必需满足高能燃料代数值越小，化合物越稳定热化学研究与火箭推进技术\n例：N2H4(l)+O2(g)→N2(g)+2H2O(l),解：N2H4(l)+O2(g)→N2(g)+2H2O(l)53.6000–285.83=2×(-285.83)-53.60=-622.3kJ·mol-1\n50.639.660-241.84=4×(-241.84)-2×50.63-9.66=-1078.28kJ·mol-1\n例：4Fe2O3(s)+Fe(s)→3Fe3O4(s)＝[4(-824.24)-62.2]/3=-1119.7kJ·mol-1\n3.利用物质的标准摩尔燃烧焓计算燃烧反应物质与氧气进行的氧化反应称为燃烧反应。物质的标准摩尔燃烧焓在标准条件下，温度为TK时，1mol某物质完全燃烧所放出的热量。298.15K时，T可略去。表示为：\n完全燃烧?\n\n3C2H2(g)6CO2(g)+3H2O(l)计算：C6H6(l)\n练习2H2(g)+O2(g)2H2O(l)2H2O(l)2H2(g)+O2(g)\n1.4能源提供能量的自然资源新疆羊八井地热风能\n1.4.1能源的分类一次能源:可以直接从自然界中获得而无需改变其形态和性质的能源。二次能源：一次能源经加工、转换或改质而得到的另一类型能源风能地热流水太阳辐射海流草木地震火山喷发煤石油天然气核燃料非再生能源再生能源电能氢能汽油柴油甲醇酒精等\n新近才利用的能源或正在开发研究的能源。按利用状况常规能源已经大规模生产和广泛使用的能源。新能源\n1.煤古代植物经复杂的物理化学过程而形成。主要成分：C,H,O，少量N,S,P1.4.2常规能源有机物成分一些稀有元素：锗，硼，钴，钼钙，镁，铁，铝无机物成分\n煤的元素组成和分类（按碳化程度）：种类CHONS泥煤60-705-625-351-30.3-0.6褐煤70-805-615-251.3-1.50.2-0.25烟煤80-904-55-151.2-1.70.3-0.4无烟煤90-981-31-30.2-1.30.4但它可提炼成焦炭、煤焦油和焦炉气，是极好的化工原料。塑料和染料就是的褐煤“作品”。褐煤质地最差、发热量最低的一类煤\n影响煤热值的因素碳含量氢含量衡量燃料作为能源的重要指标？热值：又称发热量，指单位质量(或体积-对气体)的燃料完全燃烧所放出的热量。\n相同质量的氢和碳的发热量氢为碳的4.4倍！H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l)=-285.83kJ·mol-1=-143kJ·g-1=-393.50kJ·mol-1=-32.8kJ·g-1\n煤燃烧引起的环境问题空气污染热污染\n如何解决煤燃烧引起的环境污染？煤的气化煤的液化清洁煤技术1986年由美国率先提出，现已成为解决环境和能源问题的主导技术之一\nC（S）+H2O（g）1500→CO（g）+H2（g）水煤气1）水煤气煤的气化2）合成气40%H2、15%CO、15%CH4、30%CO2（体积分数）（纯氧和水蒸气在加压条件下通过灼热的煤）\n碳氢比烟煤20：1气化煤3：1液化煤10：1煤的液化通过化学反应改变煤炭中的碳氢比例，使煤变成较轻的液态碳氢化合物。煤的液化\n在101.325Pa，200oC，催化剂存在下：6CO+13H2=C6H14+6H2O8CO+17H2=C8H18+8H2O8CO+4H2=C4H8+4CO2将煤先气化，然后再合成液体燃料的方法。(1)直接液化法(2)间接液化法煤高温，高压，催化剂H2\n2.石油石油：多种碳氢化合物的混合物。优良的燃料和重要的化工原料。原油脱水脱盐分馏精制汽油中最有代表性的是辛烷C8H18\n燃料名称代表组分燃料反应热值kJ/g煤炭C（石墨）汽油辛烷（C8H18）天然气CH4几种常见能源的热值-32.8-47.7-55.63.天然气CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔHθm=-55.6kJ.g-1\n三新能源1.氢能产物可循环使用来源点火温度低燃烧速度快发热量大无毒无污染清洁水水-143kJ/g\n氢燃料的制取1.电解水(可用太阳能、电能)2.热分解水(催化剂：Ca、Br2、Hg等)3.光分解水4.光电分解水(n型氧化钛为电极)(催化剂：Ce4+)\n氢燃料的缺点液氢：沸点低，常温下压力很大(2)碳纳米管（我国1999年研制出）(1)贮氢金属氢气：密度小，运输和贮存困难贮存困难！\n2.魔鬼与天使核能原子核结构发生变化时放出的能量让原子核释放能量有什么方法？\n把重核分裂成两个中等质量的核时，释放出大量的能，此过程称核裂变。U-235Pu-239（只需较抵能量的中子轰击）当前使用的核燃料核裂变能\n核裂变产物非常复杂，已知至少有35种元素（从30Zn到64Gd）。1gU-235放出的能量为8107kJ（相当于3吨煤）核裂变产物大多具有放射性。\n例如：U-235在中子轰击下裂变为Ba-140和Kr-93同时产生多个中子：\n核聚变能核聚变—使很轻的核在异常高的温度下合成较重的核。ΔE=-1.698×109kJ.mol-11克氘(或氚)比1克铀产生的能量大得多（约20倍）。\n1.核聚变能比核裂变能威力大的多2.核聚变产物不是放射性的。3.它是一种最理想的清洁能源，是开发核能的主攻方向。核聚变的特点：4.核聚变资源极为丰富。氘可由重水中得到。海水中重水达2×1020kg。\n核聚变需足够高的温度(109℃),要能人为控制不使爆炸。核聚变的缺点：\n5、太阳能每天产生能量：4×1023kJ。地球每天接受的辐射能：6×1018kJ，其万分之一，足够人类消耗。本质核聚变能\n光-热转换太阳能→热能（太阳能热水器）光-电转换太阳能→电能（太阳能电池）光-化学转换太阳能→化学能（植物的光合作用）太阳能的利用\n昼、夜、阴、雨变化较大太阳能的缺点太阳能的能量密度低\n作业P39~42：7、8、9、11、12、13(1),(2)