第二炮兵工程学院第三章 化学反应与能源主要内容包括：
※ 化学热力学,主要研究热力学的基本概念，讨论化学反应的方向和限度，研究反应的可能性 ；
※ 化学动力学,研究反应速率和反应的具体步骤（即反应机理或历程），研究反应的可实现性 ；
※ 电化学,是化学热力学、动力学和统计力学的具体应用；
第二炮兵工程学院本章重点讨论：
四个热力学状态函数：
U (△ U),H(△ H),G (△ G),S (△ S)
两个过程变量,Q,W
第二炮兵工程学院第 八 讲第二炮兵工程学院
★ 热力学 —— 研究热和机械功互相转化问题而产生和发展的一门科学，主要基础是热力学第一、
第二定律，是人类长期实践经验的总结，有牢固的实验基础化学热力学 —— 用热力学的基本原理研究化学现象以及与化学有关的物理现象的科学。
热力学经典热力学统计热力学物理热力学工程热力学化学热力学第二炮兵工程学院化学热力学研究内容包括两个方面：
利用热力学第一定律来计算 相变 和化学反应热效应等 能量转化问题 —— 热化学；
利用热力学第二定律解决反应及相变过程的 方向和 限度问题 ；
热力学第三定律主要解决物质的 绝对熵问题,对化学平衡的计算有很大意义,不作要求。
第二炮兵工程学院
◆ 问题：出口气体中含有 22％～ 28％ CO？
◆以前认为是 CO与 铁矿石 接触时间不够。
◆解决办法：加高炉身、升高炉温。
◆结果：出口气体中 CO含量并未明显减少。
◆热力学计算表明，此反应不能进行到底。
高炉炼铁
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+CO2(g)
第二炮兵工程学院合成氨的反应
N2 (g)+ 3H2 (g) = NH3 (g)
☆目前的反应条件：高温、高压。
☆根据热力学计算，该反应可以在常温、常压下进行。
☆解决办法：研究有效的催化剂及最佳途径。
第二炮兵工程学院
※ 热力学方法,也叫宏观方法，它以大量质点所构成的体系为研究对象，从经验所得的热力学三大定律出发，严密推理，无需知道变化的中间过程和细节，这种方法简单，结论可靠，应用广泛；
※ 统计力学方法,从微观粒子的运动规律，通过统计的方法来推断体系宏观性质的方法，这种方法较为深刻，把微观性质和宏观性质联系起来了，只是计算复杂，很难实现；
※ 量子力学方法,主要用来研究物质结构和化学键等问题。
研究方法第二炮兵工程学院
★ 不考虑物质的微观结构和反应机理。
★ 不涉及反应速率问题。只解决反应的可能性问题，不能解决反应的现实性问题 。
这里采用热力学研究方法，因此有以下特点,
第二炮兵工程学院
the first law of thermodynamics
一、热力学定义定律（热力学的变化 ）
热力学第一定律的两个重要的实践基础：
第一类永动机的失败焦耳热功当量实验的成功自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同的形式，它可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，但在转化和传递过程中能量的数量不变。
第二炮兵工程学院热力学第一定律的数学表达
ΔU = Q + w (1-1)
E = Ek + Ep + U
Ek—— 体系整体运动的动能
Ep—— 体系在外力场中的势能
U—— 体系的内能（热力学能）
第二炮兵工程学院
1）内能 ——体系内部能量的总和。单位,J
如分子的动能，分子间的势能，分子中原子、
电子运动的能量，核内基本粒子间的核能等。
2）内能的特点：
内能的绝对值无法确定。
内能是体系的状态函数。
△ U = U2 — U1
（ 1） 内能 U (Internal Energy)
第二炮兵工程学院热 ——由于温度不同，体系与环境间传递的能量。
热的单位,J。
热不是状态函数。
热力学上规定：
吸热反应使体系能量增加,Q＞ 0,为正值，
放热反应使体系能量减少,Q＜ 0,为负值。
（ 2）热 Q（ Heat）
第二炮兵工程学院功 ——体系与环境间除热以外以其它各种形式传递的能量都叫做功。功的单位,J。
功也不是状态函数。
热力学上规定：
环境对体系做功，功为正值,W＞ 0；
体系对环境做功，功为负值,W＜ 0 。
（ 3） 功 W（ Work）
第二炮兵工程学院体积功 ——因体系体积变化反抗外力作用与环境交换的能量。
对于一般化学反应来说，如果反应过程不在特定装置
(如原电池 )中进行，主要指体积功。
化学热力学中功分为：体积功（膨胀功） W 体积非体积功（有用功） W有用体积功
W＝ F外 ·△ L＝ P外 · A ·△ L＝ P外 · △ V
AA
第二炮兵工程学院
（ 1）焓（ enthalpy） 和焓变设,1）体系的变化过程为等压过程即 p始 = p终 = p环
2）体系在变化过程中只做体积功，
不做其他形式的功。
W体积 ＝ P外 · △ V
二,焓与化学反应的热效应第二炮兵工程学院由热力学第一定律
∵ ΔU = Qp + w体积 (- p外 · △ V)
∴ Qp = ΔU + p外 · △ V
=（ U2－ U1 ） + p外 · （ V2－ V1）
∵ p1 = p2 = p外
∴ Qp = （ U2－ U1 ） + （ p2V2－ p1V1）
将状态 1、状态 2的函数归并在一起：
Qp = （ U2 ＋ p2V2 ） －（ U1 + p1V1 ）
令 H＝ U ＋ pV
Qp = ΔH则 Qp = H2－ H1
第二炮兵工程学院
1）焓是状态函数
H = U + pV
∵ U,p,V都是状态函数，
∴ U + pV也是状态函数,是复合的状态函数,
△ H = H2 — H1
2） 焓和内能一样,具有能量的量纲 。
焓的绝对值无法确定 。
（ 2）焓的性质第二炮兵工程学院特定条件下：
在封闭体系中发生只做体积功的等压过程 。
ΔH = Qp
吸热过程 Qp＞ 0,ΔH ＞ 0 焓增放热过程 Qp＜ 0,ΔH ＜ 0 焓减
4） 焓是体系的容量性质它的量值与体系中物质的量有关,具有加和性 。
3） 焓的物理意义
H = U + pV
第二炮兵工程学院对一定量的某物质而言
H（ g）＞ H（ l）＞ H（ s）
H（ 高温 ）＞ H（ 低温 ）
5） 焓与物质的聚集态、所处的温度有关
6） 当过程反向进行时,ΔH 要改变符号即 ΔH(正 ) = —ΔH(逆 )
第二炮兵工程学院
1）热效应的定义体系在物理的或化学的 等温等压 或 等温等容 过程中,不做非体积功 时所吸收或放出的热叫做此过程的热效应。
（ 3）化学反应的热效应第二炮兵工程学院热效应的两个限制条件等温过程 T始 = T终 = T环例,C(s) + O2(g) = CO2(g) △ H = -393kj
T1=298K T2=400K Q1
T3=298K Q2 Q1≠Q2
体系只做体积功
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
Q1
Q2
Q1≠Q2
第二炮兵工程学院若化学反应是在恒容条件下进行 (体积一定的密闭容器中的反应 )，
则 ΔV=0,且不做非体积功，故有
QV = ΔU
QV称为等容热效应，可在弹式量热器中测定。
2） 等容热效应 QV及测定弹式量热计第二炮兵工程学院热化学方程式热化学方程式
—— 联系化学反应与热效应的方程例：
C(s) + O2(g) = CO2(g) △ rH θm= -393kj·mol-1
第二炮兵工程学院
1）热力学标准态 Standard Conditions
规定：
标准压力,pθ ＝ 1× 105Pa
固体、液体为 pθ 下的纯物质，
气体为在 pθ下表现出理想气体性质的纯气体四、化学反应标准焓变 ΔrHθ
与化学反应标准摩尔焓变 ΔrHθm
第二炮兵工程学院定义 ——热力学标准态下化学反应的焓变符号,Δ rHθ
单位,kj
298.15K,记为,Δ rHθ （ 298.15K ）
任意温度，记为,Δ rHθ （ TK ）
2） 化学反应标准焓变 ΔrHθ
第二炮兵工程学院定义 —— 在热力学标态下，发生 1mol 化学反应 的焓变称为化学反应的标准摩尔焓变。
符号,ΔrHθm
单位,kj·mol-1。
常用 298.15K的数据，记为
ΔrHθm（ 298.15K）
3） 化学反应标准摩尔焓变 Δ rHθ m
第二炮兵工程学院
1mol 反应
化学计量数对于给定的化学反应,aA + bB = gG + dD
上述方程式可写为,0 = -aA - bB + gG + dD
vB—— 化学计量数反应物 vB为负，生成物 vB为正 。
vA = -a,vB = -b,vD = d,vG = g
∑ vB =（ g + d） - （ a + b）
第二炮兵工程学院
1mol 反应
若反应完成的物质的量是按反应方程式所表示的那样实现的，则称为 1mol反应，或 1个单位的反应。
如,aA + bB = gG + dD
例,H2 (g) + I2 (g) = 2HI (g)
ΔrHθm （ 298.15K） = -9.44 kJ·mol-1。
第二炮兵工程学院
N2(g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)
Δ rHθ m (298.15K) = - 92kJ·mol-1
1/2N2(g) + 3/2H2 (g) = NH3 (g)
Δ rHθ m (298.15K) = - 46kJ·mol-1
Δ rHθ m 与方程式的书写有关第二炮兵工程学院盖斯定律 Hess's Law：
化学家盖斯 (Hess)总结大量反应热的实验数据后提出,
化学反应的热效应，只跟反应的始态与终态有关，与反应途径无关。
根据这一定律，一个化学反应若能分几步完成，那么各步反应的热效应之和，就等于该反应 一步完成时的热效应。
★ 化学反应热效应的计算第二炮兵工程学院例：在生产中我们需要知道下列反应的热效应：
C(s) + 1/2O２ (g) = CO(g)
利用已知的下列反应的热效应：
(1) C(石墨 ) + O２ (g) = CO２ (g) ΔrHθm(1) = -393.5kJ·mol-1
(2) CO(g) +1/2 O２ (g) = CO２ (g) ΔrHθm(2) = -283.0 kJ·mol-1
(3) C(石墨 ) + 1/2O２ (g) = CO(g) ΔrHθm(3) =?
ΔrHθm(3) =ΔrHθm(1) -ΔrHθm(2)
= (-393.5 kJ·mol-1)-(-283.0 kJ·mol-1)
=-110.5kJ·mol-1
盖斯定律的应用第二炮兵工程学院
（ 1）标准生成焓定义：
在热力学标准状态下，由 参考态单质 生成
1mol某物质时反应的标准摩尔焓变称为该物质的标准生成焓。
符号,Δ fHθ m( 298.15K）
单位,kJ·mol-1
参考态单质：一般指常温、常压下的稳定单质第二炮兵工程学院
1/2H2(g)+ 1/2Cl2(g) ＝ HCl(g)
Δ rHθ m (298.15K)= -92.3kJ·mol-1
∴ HCl(g)的标准生成焓 Δ fHθ m( 298.15K）＝ -92.3kJ·mol-1
例 1 HCl(g)的标准生成焓？
第二炮兵工程学院例 2 CaCO3 (s) 的标准生成焓?
Ca(s) + C(s) + 3/2O2(g) = CaCO3(s)
Δ rHθ m (298.15K)= -1206kJ·mol-1
∴ CaCO3(s)的标准生成 Δ fHθ m( 298.15K）＝-1206kJ·mol-1
例 3 金刚石（ s） 的标准生成焓？
C(石墨 )＝ C(金刚石 ),Δ rHθ m (298.15K)=-
1,9kJ·mol-1
∴C( 金刚石 ) Δ fHθ m (298.15K) ＝ -
1,9kJ·mol-1
第二炮兵工程学院参考态单质,Δ fHθ m = 0
但非参考态单质的标准生成焓不为零。
例如 C(石墨 )是 参考态单质 Δ fHθ m = 0
C(金刚石 )不是 参考态单质 Δ fHθ m ≠ 0
Δ fHθ m与反应的条件有关
Δ fHθ m与物质的聚集态有关注意,
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2） 由 Δ fHθ m计算 Δ rHθ m
标准态,298K
反应物标准态,298K
生成物标准态,298K
参考态单质
Δ rHθ m (298.15K)
∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 生成物∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 反应物
Δ rHθ m (298.15K)+∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 反应物
= ∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 生成物第二炮兵工程学院
Δ rHθ m (298.15K) ＝ ∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 生成物
－ ∑ ｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 反应物对于化学反应 aA+bB=dD+gG
Δ rHθ m ＝ ｛ gΔ fHθ m(G)＋ dΔ fHθ m(D)｝
- ｛ aΔ fHθ m(A)＋ bΔ fHθ m(B)｝
或 Δ rHθ m (298.15K)＝ ∑ vBΔ fHθ m(B,298.15K)
第二炮兵工程学院利用标准摩尔生成焓数据计算标准摩尔焓变时应注意：
1） 书写反应方程式时一般要注明物质的状态，比如 q（气态）,aq（水合）等。在不注明时，则根据常识来定。比如在室温下 C为固态,O2为气体等。特别要指出的是同一物质在同一温度下可能有不同的聚集状态时，它们的标准摩尔生成焓是不同的。
2） 书写配平的反应方程式时，一般其化学计量数为最小整数，也允许有分数。
3） Δ rHm? 的计算是从系统中各物质终态 ∑ Δ fHm?的值减去始态的 ∑ Δ fHm? 值，不能颠倒和遗漏任何一种物质。
4） 各物质标准摩尔生成焓变 Δ fHm?的数值可正可负，在查表和运算过程中，正、负号不能疏忽和搞混。
如无相变等过程发生,ΔH 随温度变化一般不大，所以有
Δ rHm? = Δ rHm?（ 298.15）的关系。
第二炮兵工程学院例题：
计算在 1118K、标准状态下反应 CaCO3（ s） =CaO（ s） +CO2(g)
的 Δ rHθ （ T）。
CaCO3（ s） =CaO （ s） +CO2(g )解：
Δ fHθ （ 298.15K） -1207.6 -634.9 -393.5
Δ rHmθ （ 298.15K） = （ -634.9 ） +（ -393.5） -（ -
1207.6） = 179.2（ KJ.mol-1） = Δ rHmθ （ 1118K）
第二炮兵工程学院五、热力学能变化 ΔU 与焓变之关系
Δ U是系统热力学能的变化。系统在化学变化时，原子重新排列组合变成新的分子，分子、原子层次物质微粒的动能、势能都会发生变化，仅仅是内能的变化。
Δ H是系统的焓变。那么,Δ H的物理意义又是什么呢？仍然考虑一个等温、等压过程,除了内能的变化外，反应热引起体积变化，因此还多考虑了体积功一项。
Δ U和 Δ H都是系统变化过程中的能量变化。考虑一个等压过程，在变化前后都是固体、液体，其体积变化很小，体积功一项可以忽略，所以 Δ H≈ Δ U。
但是，对于压缩性较大的物质如气体，两者大有区别：
第二炮兵工程学院知识要点,热力学第一定律及相关计算 ；
ΔrHmθ的意义,计算及在查表时的注意事项 。
作业,P137练习题之 4,5题 。
课后总结,能量守恒和转化关系式 （ 热力学第一定律 ）,式中各符号名称,意义及正负号；
H（ 焓 ） 的定义,Δ U,Δ H,QV,Qp,W间的关系及相关计算,测量反应热效应的弹式量热计的结构,原理及相关计算； Δ rHmθ的意义,计算及在查表时的注意事项 。
※ 化学热力学,主要研究热力学的基本概念，讨论化学反应的方向和限度，研究反应的可能性 ；
※ 化学动力学,研究反应速率和反应的具体步骤（即反应机理或历程），研究反应的可实现性 ；
※ 电化学,是化学热力学、动力学和统计力学的具体应用；
第二炮兵工程学院本章重点讨论：
四个热力学状态函数：
U (△ U),H(△ H),G (△ G),S (△ S)
两个过程变量,Q,W
第二炮兵工程学院第 八 讲第二炮兵工程学院
★ 热力学 —— 研究热和机械功互相转化问题而产生和发展的一门科学，主要基础是热力学第一、
第二定律，是人类长期实践经验的总结，有牢固的实验基础化学热力学 —— 用热力学的基本原理研究化学现象以及与化学有关的物理现象的科学。
热力学经典热力学统计热力学物理热力学工程热力学化学热力学第二炮兵工程学院化学热力学研究内容包括两个方面：
利用热力学第一定律来计算 相变 和化学反应热效应等 能量转化问题 —— 热化学；
利用热力学第二定律解决反应及相变过程的 方向和 限度问题 ；
热力学第三定律主要解决物质的 绝对熵问题,对化学平衡的计算有很大意义,不作要求。
第二炮兵工程学院
◆ 问题：出口气体中含有 22％～ 28％ CO？
◆以前认为是 CO与 铁矿石 接触时间不够。
◆解决办法：加高炉身、升高炉温。
◆结果：出口气体中 CO含量并未明显减少。
◆热力学计算表明，此反应不能进行到底。
高炉炼铁
Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+CO2(g)
第二炮兵工程学院合成氨的反应
N2 (g)+ 3H2 (g) = NH3 (g)
☆目前的反应条件：高温、高压。
☆根据热力学计算，该反应可以在常温、常压下进行。
☆解决办法：研究有效的催化剂及最佳途径。
第二炮兵工程学院
※ 热力学方法,也叫宏观方法，它以大量质点所构成的体系为研究对象，从经验所得的热力学三大定律出发，严密推理，无需知道变化的中间过程和细节，这种方法简单，结论可靠，应用广泛；
※ 统计力学方法,从微观粒子的运动规律，通过统计的方法来推断体系宏观性质的方法，这种方法较为深刻，把微观性质和宏观性质联系起来了，只是计算复杂，很难实现；
※ 量子力学方法,主要用来研究物质结构和化学键等问题。
研究方法第二炮兵工程学院
★ 不考虑物质的微观结构和反应机理。
★ 不涉及反应速率问题。只解决反应的可能性问题，不能解决反应的现实性问题 。
这里采用热力学研究方法，因此有以下特点,
第二炮兵工程学院
the first law of thermodynamics
一、热力学定义定律（热力学的变化 ）
热力学第一定律的两个重要的实践基础：
第一类永动机的失败焦耳热功当量实验的成功自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同的形式，它可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，但在转化和传递过程中能量的数量不变。
第二炮兵工程学院热力学第一定律的数学表达
ΔU = Q + w (1-1)
E = Ek + Ep + U
Ek—— 体系整体运动的动能
Ep—— 体系在外力场中的势能
U—— 体系的内能（热力学能）
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1）内能 ——体系内部能量的总和。单位,J
如分子的动能，分子间的势能，分子中原子、
电子运动的能量，核内基本粒子间的核能等。
2）内能的特点：
内能的绝对值无法确定。
内能是体系的状态函数。
△ U = U2 — U1
（ 1） 内能 U (Internal Energy)
第二炮兵工程学院热 ——由于温度不同，体系与环境间传递的能量。
热的单位,J。
热不是状态函数。
热力学上规定：
吸热反应使体系能量增加,Q＞ 0,为正值，
放热反应使体系能量减少,Q＜ 0,为负值。
（ 2）热 Q（ Heat）
第二炮兵工程学院功 ——体系与环境间除热以外以其它各种形式传递的能量都叫做功。功的单位,J。
功也不是状态函数。
热力学上规定：
环境对体系做功，功为正值,W＞ 0；
体系对环境做功，功为负值,W＜ 0 。
（ 3） 功 W（ Work）
第二炮兵工程学院体积功 ——因体系体积变化反抗外力作用与环境交换的能量。
对于一般化学反应来说，如果反应过程不在特定装置
(如原电池 )中进行，主要指体积功。
化学热力学中功分为：体积功（膨胀功） W 体积非体积功（有用功） W有用体积功
W＝ F外 ·△ L＝ P外 · A ·△ L＝ P外 · △ V
AA
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（ 1）焓（ enthalpy） 和焓变设,1）体系的变化过程为等压过程即 p始 = p终 = p环
2）体系在变化过程中只做体积功，
不做其他形式的功。
W体积 ＝ P外 · △ V
二,焓与化学反应的热效应第二炮兵工程学院由热力学第一定律
∵ ΔU = Qp + w体积 (- p外 · △ V)
∴ Qp = ΔU + p外 · △ V
=（ U2－ U1 ） + p外 · （ V2－ V1）
∵ p1 = p2 = p外
∴ Qp = （ U2－ U1 ） + （ p2V2－ p1V1）
将状态 1、状态 2的函数归并在一起：
Qp = （ U2 ＋ p2V2 ） －（ U1 + p1V1 ）
令 H＝ U ＋ pV
Qp = ΔH则 Qp = H2－ H1
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1）焓是状态函数
H = U + pV
∵ U,p,V都是状态函数，
∴ U + pV也是状态函数,是复合的状态函数,
△ H = H2 — H1
2） 焓和内能一样,具有能量的量纲 。
焓的绝对值无法确定 。
（ 2）焓的性质第二炮兵工程学院特定条件下：
在封闭体系中发生只做体积功的等压过程 。
ΔH = Qp
吸热过程 Qp＞ 0,ΔH ＞ 0 焓增放热过程 Qp＜ 0,ΔH ＜ 0 焓减
4） 焓是体系的容量性质它的量值与体系中物质的量有关,具有加和性 。
3） 焓的物理意义
H = U + pV
第二炮兵工程学院对一定量的某物质而言
H（ g）＞ H（ l）＞ H（ s）
H（ 高温 ）＞ H（ 低温 ）
5） 焓与物质的聚集态、所处的温度有关
6） 当过程反向进行时,ΔH 要改变符号即 ΔH(正 ) = —ΔH(逆 )
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1）热效应的定义体系在物理的或化学的 等温等压 或 等温等容 过程中,不做非体积功 时所吸收或放出的热叫做此过程的热效应。
（ 3）化学反应的热效应第二炮兵工程学院热效应的两个限制条件等温过程 T始 = T终 = T环例,C(s) + O2(g) = CO2(g) △ H = -393kj
T1=298K T2=400K Q1
T3=298K Q2 Q1≠Q2
体系只做体积功
Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
Q1
Q2
Q1≠Q2
第二炮兵工程学院若化学反应是在恒容条件下进行 (体积一定的密闭容器中的反应 )，
则 ΔV=0,且不做非体积功，故有
QV = ΔU
QV称为等容热效应，可在弹式量热器中测定。
2） 等容热效应 QV及测定弹式量热计第二炮兵工程学院热化学方程式热化学方程式
—— 联系化学反应与热效应的方程例：
C(s) + O2(g) = CO2(g) △ rH θm= -393kj·mol-1
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1）热力学标准态 Standard Conditions
规定：
标准压力,pθ ＝ 1× 105Pa
固体、液体为 pθ 下的纯物质，
气体为在 pθ下表现出理想气体性质的纯气体四、化学反应标准焓变 ΔrHθ
与化学反应标准摩尔焓变 ΔrHθm
第二炮兵工程学院定义 ——热力学标准态下化学反应的焓变符号,Δ rHθ
单位,kj
298.15K,记为,Δ rHθ （ 298.15K ）
任意温度，记为,Δ rHθ （ TK ）
2） 化学反应标准焓变 ΔrHθ
第二炮兵工程学院定义 —— 在热力学标态下，发生 1mol 化学反应 的焓变称为化学反应的标准摩尔焓变。
符号,ΔrHθm
单位,kj·mol-1。
常用 298.15K的数据，记为
ΔrHθm（ 298.15K）
3） 化学反应标准摩尔焓变 Δ rHθ m
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1mol 反应
化学计量数对于给定的化学反应,aA + bB = gG + dD
上述方程式可写为,0 = -aA - bB + gG + dD
vB—— 化学计量数反应物 vB为负，生成物 vB为正 。
vA = -a,vB = -b,vD = d,vG = g
∑ vB =（ g + d） - （ a + b）
第二炮兵工程学院
1mol 反应
若反应完成的物质的量是按反应方程式所表示的那样实现的，则称为 1mol反应，或 1个单位的反应。
如,aA + bB = gG + dD
例,H2 (g) + I2 (g) = 2HI (g)
ΔrHθm （ 298.15K） = -9.44 kJ·mol-1。
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N2(g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)
Δ rHθ m (298.15K) = - 92kJ·mol-1
1/2N2(g) + 3/2H2 (g) = NH3 (g)
Δ rHθ m (298.15K) = - 46kJ·mol-1
Δ rHθ m 与方程式的书写有关第二炮兵工程学院盖斯定律 Hess's Law：
化学家盖斯 (Hess)总结大量反应热的实验数据后提出,
化学反应的热效应，只跟反应的始态与终态有关，与反应途径无关。
根据这一定律，一个化学反应若能分几步完成，那么各步反应的热效应之和，就等于该反应 一步完成时的热效应。
★ 化学反应热效应的计算第二炮兵工程学院例：在生产中我们需要知道下列反应的热效应：
C(s) + 1/2O２ (g) = CO(g)
利用已知的下列反应的热效应：
(1) C(石墨 ) + O２ (g) = CO２ (g) ΔrHθm(1) = -393.5kJ·mol-1
(2) CO(g) +1/2 O２ (g) = CO２ (g) ΔrHθm(2) = -283.0 kJ·mol-1
(3) C(石墨 ) + 1/2O２ (g) = CO(g) ΔrHθm(3) =?
ΔrHθm(3) =ΔrHθm(1) -ΔrHθm(2)
= (-393.5 kJ·mol-1)-(-283.0 kJ·mol-1)
=-110.5kJ·mol-1
盖斯定律的应用第二炮兵工程学院
（ 1）标准生成焓定义：
在热力学标准状态下，由 参考态单质 生成
1mol某物质时反应的标准摩尔焓变称为该物质的标准生成焓。
符号,Δ fHθ m( 298.15K）
单位,kJ·mol-1
参考态单质：一般指常温、常压下的稳定单质第二炮兵工程学院
1/2H2(g)+ 1/2Cl2(g) ＝ HCl(g)
Δ rHθ m (298.15K)= -92.3kJ·mol-1
∴ HCl(g)的标准生成焓 Δ fHθ m( 298.15K）＝ -92.3kJ·mol-1
例 1 HCl(g)的标准生成焓？
第二炮兵工程学院例 2 CaCO3 (s) 的标准生成焓?
Ca(s) + C(s) + 3/2O2(g) = CaCO3(s)
Δ rHθ m (298.15K)= -1206kJ·mol-1
∴ CaCO3(s)的标准生成 Δ fHθ m( 298.15K）＝-1206kJ·mol-1
例 3 金刚石（ s） 的标准生成焓？
C(石墨 )＝ C(金刚石 ),Δ rHθ m (298.15K)=-
1,9kJ·mol-1
∴C( 金刚石 ) Δ fHθ m (298.15K) ＝ -
1,9kJ·mol-1
第二炮兵工程学院参考态单质,Δ fHθ m = 0
但非参考态单质的标准生成焓不为零。
例如 C(石墨 )是 参考态单质 Δ fHθ m = 0
C(金刚石 )不是 参考态单质 Δ fHθ m ≠ 0
Δ fHθ m与反应的条件有关
Δ fHθ m与物质的聚集态有关注意,
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2） 由 Δ fHθ m计算 Δ rHθ m
标准态,298K
反应物标准态,298K
生成物标准态,298K
参考态单质
Δ rHθ m (298.15K)
∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 生成物∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 反应物
Δ rHθ m (298.15K)+∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 反应物
= ∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 生成物第二炮兵工程学院
Δ rHθ m (298.15K) ＝ ∑｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 生成物
－ ∑ ｛ Δ fHθ m(298.15K)｝ 反应物对于化学反应 aA+bB=dD+gG
Δ rHθ m ＝ ｛ gΔ fHθ m(G)＋ dΔ fHθ m(D)｝
- ｛ aΔ fHθ m(A)＋ bΔ fHθ m(B)｝
或 Δ rHθ m (298.15K)＝ ∑ vBΔ fHθ m(B,298.15K)
第二炮兵工程学院利用标准摩尔生成焓数据计算标准摩尔焓变时应注意：
1） 书写反应方程式时一般要注明物质的状态，比如 q（气态）,aq（水合）等。在不注明时，则根据常识来定。比如在室温下 C为固态,O2为气体等。特别要指出的是同一物质在同一温度下可能有不同的聚集状态时，它们的标准摩尔生成焓是不同的。
2） 书写配平的反应方程式时，一般其化学计量数为最小整数，也允许有分数。
3） Δ rHm? 的计算是从系统中各物质终态 ∑ Δ fHm?的值减去始态的 ∑ Δ fHm? 值，不能颠倒和遗漏任何一种物质。
4） 各物质标准摩尔生成焓变 Δ fHm?的数值可正可负，在查表和运算过程中，正、负号不能疏忽和搞混。
如无相变等过程发生,ΔH 随温度变化一般不大，所以有
Δ rHm? = Δ rHm?（ 298.15）的关系。
第二炮兵工程学院例题：
计算在 1118K、标准状态下反应 CaCO3（ s） =CaO（ s） +CO2(g)
的 Δ rHθ （ T）。
CaCO3（ s） =CaO （ s） +CO2(g )解：
Δ fHθ （ 298.15K） -1207.6 -634.9 -393.5
Δ rHmθ （ 298.15K） = （ -634.9 ） +（ -393.5） -（ -
1207.6） = 179.2（ KJ.mol-1） = Δ rHmθ （ 1118K）
第二炮兵工程学院五、热力学能变化 ΔU 与焓变之关系
Δ U是系统热力学能的变化。系统在化学变化时，原子重新排列组合变成新的分子，分子、原子层次物质微粒的动能、势能都会发生变化，仅仅是内能的变化。
Δ H是系统的焓变。那么,Δ H的物理意义又是什么呢？仍然考虑一个等温、等压过程,除了内能的变化外，反应热引起体积变化，因此还多考虑了体积功一项。
Δ U和 Δ H都是系统变化过程中的能量变化。考虑一个等压过程，在变化前后都是固体、液体，其体积变化很小，体积功一项可以忽略，所以 Δ H≈ Δ U。
但是，对于压缩性较大的物质如气体，两者大有区别：
第二炮兵工程学院知识要点,热力学第一定律及相关计算 ；
ΔrHmθ的意义,计算及在查表时的注意事项 。
作业,P137练习题之 4,5题 。
课后总结,能量守恒和转化关系式 （ 热力学第一定律 ）,式中各符号名称,意义及正负号；
H（ 焓 ） 的定义,Δ U,Δ H,QV,Qp,W间的关系及相关计算,测量反应热效应的弹式量热计的结构,原理及相关计算； Δ rHmθ的意义,计算及在查表时的注意事项 。
