2.2 热化学

无机化学，主要包括三个部分，详细解释了化学反应中的热效应、盖斯定律及其应用，并介绍了如何计算反应的焓变。

（无机）2.2 热化学

• 一、化学反应热效应
  • 1.定义
    • 系统发生化学反应时，在只做体积功不做非体积功 的等温过程中吸收或放出的热量。
  • 2.类别
    • ①定容反应热Qv
      • 定义
        • 在等温条件下，若系统发生化学反应是在容积恒定的容器中进行， 且为不做非体积功的过程。在该过程中与环境之间交换的热量就 是定容反应热。
      • 表达式
        • Qv＝△U＝U2-U1
    • ②定压反应热Qp
      • 定义
        • 在等温条件下，若系统发生化学反应是在恒定压力 下进行，且为不做非体积功的过程，则该过程中与 环境之间交换的热量就是定压反应热。
      • 表达式
        • Qp＝△U＋p△V＝H2-H1＝△H
  • 3.焓
    • ①定义
      • 热力学中将（U＋pV）定义为焓
    • ②数学表达式
      • H＝U＋pV
  • 4.焓变
    • ①表达式
      • △H＝H2-H1＝Qp
    • ②意义
      • 在定温定压只做体积功的系统中，系统吸收的 热全部用于增加系统的焓
    • ③易错点
      • 当反应物和生成物都为固态和液态时反应 的△V很小，p△V可忽略不计，故△H≈△U。
      • 对有气体参与的化学反应，p△V值较大， 假设为理想气体，则△H＝△U＋△nRT， 其中△n＝ξ∑νB
    • ④常考的公式
      • 液相or固相反应
        • Q=△H=△U（△V=0）
      • 气相反应
        • Q=△H=△U+p△V=△U+△nRT
• 二、盖斯定律
  • 1.盖斯定律的完整表述
    • 任何一个化学反应，在不做其他功和处于定压或定容的情况下， 不论该反应是一步完成还是分几步完成的，其化学反应的热效应 总值相等。 （即在不做其他功和定压或定容时，化学反应热效应仅与反应的 始、终态有关而与具体途径无关。）
  • 2.盖斯定律的热力学依据
    • ①系统不做非体积功的定容途径
      • Qv＝△U
    • ②系统不做非体积功的定压途径
      • Qp＝△H
  • 3.状态函数增量的性质
    • 本章所反映的内容
      • 路径无关性：仅与系统的始态和终态有关，与路径无关。
• 三、反应焓变的计算
  • 1.物质的标准态
    • ①热力学的标准状态
      • 定义
        • 为了比较不同的系统或同一系统不同状态的这些热力学函数的变化， 需要规定一个状态作为比较的标准，这就是热力学的标准状态。
      • 需要满足的条件
        • 在温度T及标准压力100kPa下的状态， 简称标准态。
      • 易错点
        • 当系统处于标准态时，指系统中诸物质均处于各自的标准态。
        • 在标准状态的规定中，只规定了压力，并没有规定温度。 处于标准状态的不同温度下的系统的热力学函数有不同的值。 一般均为298.15k（25℃）时的数值。
      • 对具体的物质而言，相应的标准态：
        • 纯理想气体物质的标准态——该气体处于标准压力（100kPa）下的状态。
        • 混合理想气体中任一组分的标准态——该气体组分的分压为100kPa时的状态。 （在常温常压下的气体均近似做理想气体。）
        • 纯液体（或纯固体）物质的标准态——标准压力100kPa下的纯液体或纯固体。
        • 溶液中溶质的标准态——标准压力100kPa下溶质的浓度为1mol/L的溶液。
  • 2.反应的摩尔焓变与反应的标准摩尔焓变
    • ①反应的摩尔焓变
      • 定义
        • 若某化学反应当反应进度为ξ时的反应焓变为△rH， 则反应的摩尔焓变△rHm为，△rHm＝△rH/ξ
      • 意义
        • 是按所给定的化学反应计量方程式的反应进度ξ 为1mol时的反应焓变。
      • 易错点
        • 由于反应进度ξ与具体化学反应计量方程式有关， 因此计算一个化学反应的△rHm必须明确写出 其化学反应计量方程式。
    • ②标准摩尔焓变
      • 定义
        • 当化学反应处于温度为T的标准状态时， 该反应的摩尔焓变称为反应的标准摩尔焓变。 △rHm标（T）
      • 易考公式
        • △rHm标=∑νB△fHm
  • 3.热化学反应方程式
  • 4.标准摩尔生成焓
    • ①定义
      • 在温度T及标准状态下，由参考状态的单质 生成物质B的反应，其单位反应进度时的反应 的标准摩尔焓变即为物质B在温度T时的标准摩尔生成焓△fHm标。
    • ②表示形式
      • △fHm标（B，β（物质B的相态），T）
    • ③参考状态
      • 定义
        • 在温度T及标准态下单质的最稳定状态。
      • 特点
        • 参考状态的单质，其标准摩尔生成焓等于0。
      • 易错点
        • 当一种元素有两种或两种以上单质时， 通常规定最稳定的单质为参考状态。
    • ④易错点
      • 在书写反应方程式时，应使物质B为唯一生成物且 物质B的化学计量数νB＝1。