《熱化學能源》PPT課件

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1、大飛機大功率運載火箭液氫氧發(fā)動機大功率→高能燃料（熱能轉化為動能）→反應放出熱量（越多越好）→如何獲得反應熱（測量或計算）問298.15K下H2+1/2O2→H2O能放出多少熱？第一章熱化學能源兩個基本概念：系統(tǒng)和環(huán)境例如，研究結晶硫酸銅的溶解過程時，可將結晶硫酸銅和水溶液作為系統(tǒng)，環(huán)境就是三角瓶及瓶外的周圍物質1.1反應熱效應的測量系統(tǒng)與環(huán)境之間關系系統(tǒng)與環(huán)境間既有物質交換，也有能量交換→敞開系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境間僅有能量交換，沒有物質交換→封閉系統(tǒng)系統(tǒng)與環(huán)境間既無物質交換，也無能量交換→孤立系統(tǒng)（又稱封閉且絕熱系統(tǒng)）根據(jù)系統(tǒng)和環(huán)境之間進行的

2、物質和能量交換的不同，可把系統(tǒng)分為敞開系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和孤立系統(tǒng)三類注意系統(tǒng)與環(huán)境的劃分是人為的。因此，在不同的研究工作中系統(tǒng)與環(huán)境的范圍是可以變化的。如圖：若選取硫酸銅晶體作研究對象(系統(tǒng))，則水、三角瓶及瓶外物質均為環(huán)境；若選取盛有硫酸銅溶液的整個三角瓶內的物質為研究對象(系統(tǒng))，則只有三角瓶及瓶外物質才是環(huán)境。式中，B是泛指反應式中物質的化學式,nB是反應式中物質B的化學計量數(shù)，是無量綱的純數(shù)。當B是生成物時，其值取正值；B為反應物時，其值取負值。如對反應:N2+3H2=2NH3其n(NH3)=+2,n(N2)=-1,n(H2)=-3

3、0=反應通式以合成氨反應為例，通常將其化學反應計量方程式寫為：N2+3H2=2NH3上式也可以改寫為：???????0=2NH3-N2-3H2化學反應計量方程式可表示為如下通式：反應進度（了解）：用來描述任一時刻反應進展程度的量稱為反應進度，可用符號?(讀音克賽)表示。對于反應0=d?=dnB/nB式中：nB為B的物質的量，nB為物質B的化學計量數(shù)dnB=nBd?積分：從?0=0到?nB(?)-nB(?0)=nB(?-?0)則ΔnB=nB??=ΔnB/nB可見，隨著反應進行，反應進度?與物質B的物質的量的改變量（ΔnB）及各自的化學計量數(shù)

4、(nB)有關。例題合成氨反應：N2+3H2=2NH3n(N2)=-1n(H2)=-3n(NH3)=+2當?0=0時若系統(tǒng)中有1molN2與3molH2反應生成2molNH3時則其反應進度?為：(?=ΔnB/nB)對N2而言，?=Δn(N2)/n(N2)=-1mol/-1=1mol對H2?=Δn(H2)/n(H2)=-3mol/-3=1mol對NH3?=Δn(NH3)/n(NH3)=2mol/2=1mol可見對同一反應，反應進度值與選用何種物質B無關但對同一反應,若方程式書寫不同，則反應進度不同當反應進度?=1mol時，就說進行了1mo

5、l化學反應或稱摩爾反應相相(phase)是指系統(tǒng)中物理性質和化學性質完全相同的均勻部分,相與相之間有明確的界面隔開思考題：下面兩種氣球，試判斷各氣球內有幾相?思考題：下圖中試管內的物質由幾相組成?思考題：下圖中的復合材料中有幾相?答：1、對于系統(tǒng)中的氣體來說，無論是純氣體還是混合氣體，都是單相系統(tǒng)。2、對于系統(tǒng)中的液體來說，如果是純液體或是完全互溶的兩種液體所形成的溶液，則為單相系統(tǒng)；如果是互不相溶的幾種液體所形成的溶液，則為兩相或多相系統(tǒng)。3、對于系統(tǒng)中的固體來說，不論固體分散得多么細，只要存在相界面，每種固體就是一相。例如：白糖

6、和食鹽的混合物是兩相。從上面三個思考題中，你能歸納出哪些規(guī)律性的東西?可逆過程某一體系(系統(tǒng))經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)Ⅰ變到狀態(tài)Ⅱ之后，當系統(tǒng)沿著過程的逆過程回到原來狀態(tài)時，若原來過程對環(huán)境產生的一切影響同時被消除(即環(huán)境也同時復原)，這樣的過程稱為----。它是一種理想化的過程例：氣體在非常緩慢地膨脹或壓縮過程中沒有任何耗散，如沒有因摩擦而造成能量的散失等，這一過程就是一種可逆過程。反應熱效應定義：化學反應時，系統(tǒng)所放出或吸收的熱量稱為該反應的反應熱效應，簡稱熱效應或反應熱。以符號q表示，單位為焦耳(J)。分類：定容(或等容)熱效應定壓(或

7、等壓)熱效應定容熱效應定義：在系統(tǒng)體積不變，即定容條件下的反應熱效應稱為定容熱效應，以符號qV表示定壓熱效應定義：在系統(tǒng)壓力不變，即定壓條件下的反應熱效應稱為定壓熱效應,以符號qP表示。問題假設要測量反應：C(石墨)+O2(g)=?CO2(g)的熱效應，應選擇哪一類系統(tǒng)測量？熱效應的測量可用彈式量熱計測量定容熱效應問題不能直接用實驗測量的反應，例C(石墨)+1/2O2(g)=?CO(g)我們如何去知道反應的熱效應呢？為什么反應C(石墨)+1/2O2(g)=?CO(g)的反應熱不能直接用實驗測量？1.2反應熱效應的理論計算在101.325k

8、Pa和298.15K下，1molC(石墨)與O2(g)完全燃燒生成CO2(g)有如下兩條途徑：途徑一和途徑二的熱效應之間有什么關系呢？1840年由瑞士籍俄國化學家蓋斯在分析定壓下反應熱效應的大