化学计量数与反应进度
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无机化学应知应会班级___________姓名___________ _第一章化学反应中的质量关系和能量关系基本要求:1.化学计量数和反应进度的概念2.状态函数及其特征3.状态函数焓(H)及焓变(ΔH)4.标准摩尔反应焓变(ΔrH°m,298)和标准摩尔生成焓(ΔfH°m,298);5.标准摩尔反应焓变(ΔrH°m,298)的计算。
重点:状态函数焓、标准摩尔生成焓的概念和标准摩尔反应焓变的计算。
难点: 标准摩尔生成焓和标准摩尔反应焓变的区别。
标准摩尔反应焓变(ΔrH°m,298)及计算:(1).标准摩尔生成焓ΔfH°m,298每种物质i有标准摩尔生成焓,其定义为:在标准态(P°=101325pa)和298K,由稳定单质生成单位物质的量某物质时的焓变(即恒压热),称为该物质的标准摩尔生成焓,H°m,298,i,单位为kJ²mol-1.表示为Δf稳定单质的标准摩尔生成焓为0.(2).标准摩尔反应焓变ΔrH°m,298的计算根据各反应物和生成物的标准摩尔生成焓ΔfH°m,298求反应的标准摩尔焓变ΔrH°m,298ΔrH°m,298=Σ(νΔf H°m298,i)生成物+Σ(νΔf H o,m298,i)反应物练习题判断练习:1、系统的焓变等于恒压反应热。
.....................(+)2、在恒温恒压下,某化学反应的热效应Q p=△H=H2-H1,因为H是状态函数,故Q p也是状态函数。
答:(--)3、系统的焓等于系统的热量。
答:(--)4、在一玻璃球内装有气体(可视作理想气体),连接着另一真空的玻璃球,打开两球之间的活塞使之相通,则系统(取两玻璃球为系统)的熵值增大。
答:(+)5、∆r H大,并不预示其反应速率快。
答:(+)6、同一聚集状态的物质B的标准熵值与所处温度有关,其规律为S(B,高温)>S(B,低温)。
第一章 化学反应中的能量关系一、概念1、化学计量数(ν)2、反应进度(ξ) B B n νξ∆=3、体系 敞开体系:既有物质,又有能量交换 封闭体系:没有物质,但有能量交换 孤立体系:没有物质,也没有能量交换4、热(Q ):体系和环境之间因温差而传递的能量叫热 功(W ):除热以外,其他各种形式被传递的能量叫功5、热力学能(U ∆):体系内部所含总能量称为体系的热力学能 W Q U U U +=-=∆126、等压反应热p Q :体系不做非体积功,当反应终了的温度、压力恢复到反应前的温度、压力时,体系所吸收或放出的能量H H H Q p ∆=-=127、标准摩尔生成焓(Θ∆m f H )在标准态下,由最稳定的纯态单质生成单位物质的量的某物质的焓变(即等压反应热)8、摩尔吉布斯自由能变m r m r m r S T H G ∆-∆=∆(在封闭体系下,不做非体积功)()()()T S T T H T G m r m r mr ΘΘΘ∆-∆=∆ ()()K S T K H m r m r 15.29815.298ΘΘ∆-∆≈J RT G G m r m r ln +∆=∆Θ9、活化能(a E ):活化分子具有的平均能量(_*E )与反应物分子的平均能量()E 之差 E E E a -=*_ 10、反应速率常数(c K )对同一反应来说,K 值与反应物浓度、分压无关,只与反应的性质、温度及催化剂有关11、基元反应:由反应物一步就直接转变为生成物的反应(质量作用定律只适用于基元反应) 12、理想气体状态方程 nRT pV = 式中:p 为气体的压力,单位为帕(Pa );V 为气体的体积,单位为立方米(3m );n 为气体的物质的量,单位为摩(mol );T 为气体的热力学温度,简称气体温度,单位为开(K ); R 为摩尔气体常数 ()K mol j R ⋅=314.8二、思考题(1).标准状况与标准态有何不同(2).化学反应方程式的系数与化学计量数有何不同 三、判断下列说法是否正确 (1).热是一种传递中的能量(√) (2).同一体系:(a).同一状态可能有多个热力学值(×) (b).不同状态可能有相同的热力学值(√) (3) .体系的焓等于等压反应热(√)(4) .最稳定的纯态单质的标准生成焓等于零(√) 四、例题例一、计算下列可逆反应在723K 和指定非标准态时的m r G ∆值,并判断该反应自发进行的方向。
天津大学 无机化学教学团队
第一章化学反应中的
质量关系和能量关系第三节 化学计量数与反应进度
化学反应 c C + d D = y Y + z Z 移项 0 = -c C - d D + y Y + z Z 令 -c =νC 、-d =νD 、y =νY 、z =νZ
得 0 =νC C +νD D +νY Y + νZ Z B—包含在反应中的分子、原子或离子。
νB —数字或简分数,称为(物质)B的化学计量数。
可简化写出化学计量式的通式:
0=∑B
B
νB
规定,反应物的化
学计量数为负,产物的化学计量数为
正。
1化学计量数(ν)
0 = - N 2 - 3H 2 + 2NH 3
=ν(N 2)N 2 +ν(H 2)H 2 +ν(NH 3)NH 3N 2、H 2、NH 3的化学计量数ν(N 2) = -1、ν(H 2) = -3、ν(NH 3) = 2
表明反应中每消耗1 mol N 2和3 mol H 2,生成2 mol NH 3
N 2 + 3H 2 = 2NH 3
例
对于化学计量方程式
d ξ = νB -1
d n B
ξ为反应进度, 其单位为mol
n B 为B 的物质的量, νB 为B 的化学计量数
改写为 d n B = νB d ξ
开始时ξ0=0、n B (ξ0)积分到ξ时的n B (ξ)
得: n B (ξ)-n B (ξ0)=νB (ξ-ξ0) 则 △n B =νB ξ
2反应进度
0=∑B
B
νB
2反应进度
△n B =νBξ
即任一化学反应各反应物及产物的改变量(△n B)均与反应进度(ξ)及各自的计量系数(νB)有关。
对产物B 若ξ0=0、n B(ξ0)=0
则n B=νBξ
N 2、H 2、NH 3的化学计量数ν(N 2) = -1、ν(H 2) = -3、ν(NH 3) = 2当ξ0=0时,若有足够量的N 2和H 2、n (NH 3)=0根据 ∆n B =νB ξ、ξ= ∆n B /νB
∆n(N 2)/mol ∆n(H 2)/mol
∆n(NH 3)/mol
ξ/mol 0000 -1/2 -3/2
1 1/2-1-321-2-6
42
N 2 + 3H 2 = 2NH 3
例
反应方程式 N 2+ H 2=NH 3N 2+3H 2=2NH 3
∆n(N 2)/mol --1∆n(H 2)/mol --3∆n(NH 3)/mol
1
2
1232
32
1
2
反应:N2 + 3H2 = 2NH3
对同一化学反应方程式,反应进度(ξ)的值与选用反应式中何种物质的量的变化进行计算无关。
∆n(N2)/mol∆n(H2)/mol∆n(NH3)/molξ/mol
0000 -1/2 -3/21 1/2
-1-321
-2-642
注意: 同一化学反应如果化学反应方程式的写法不同(亦
即νB 不同), 相同反应进度时对应各物质的量的变化会有区别。
例如:当ξ = 1 mol 时
反应方程式 N 2+ H 2=NH 3N 2+3H 2=2NH 3
∆n(N 2)/mol --1∆n(H 2)/mol -
-3∆n(NH 3)/mol
1
2
1232
32
1
2。