1. Trang chủ
  2. » Kỹ Thuật - Công Nghệ

NHIỆT HOÁ HỌC (slide chi tiết)

69 4,7K 56

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 69
Dung lượng 2,67 MB

Nội dung

Khái niệm về nhiệt động lực học và nhiệt động hóa học Nguyên lý I nếu trong quá trình nào đó có một dạng năng lượng mất đi thì thay cho nó phải có một dạng năng lượng khác xuất hiện với lượng tương đương nghiêm nghặt. Nguyên lý 2 nhiệt không thể chuyển từ vật thể nguội hơn sang vật thể nóng hơn.

Trang 1

CHƯƠNG 6

THERMOCHEMISTRY

NHIỆT HOÁ HỌC

Trang 2

I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1 Khái niệm về nhiệt động lực học và nhiệt động hóa học

2 Một số khái niệm cần thiết

Trang 3

Khái niệm về nhiệt động lực học và

nhiệt động hóa học

a Nhiệt động lực học

Nguyên lý I- nếu trong quá trình nào đó

có một dạng năng lượng mất đi thì thay cho nó phải có một dạng năng lượng khác xuất hiện với lượng tương đương nghiêm nghặt.

Nguyên lý 2- nhiệt không thể chuyển từ

vật thể nguội hơn sang vật thể nóng hơn.

Trang 5

b Nhiệt động hóa học

Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng

Dự đoán chiều hướng diễn ra của

quá trình hóa học

Hiệu suất của phản ứng

Điều kiện cân bằng và các yếu tố bên

ngoài ảnh hưởng đến cân bằng.

Trang 6

NHẬN XÉT

Chỉ cần biết trạng thái đầu và cuối của hệ và điều kiện bên ngoài có ảnh hưởng đến quá trình có thể dự đoán chiều hướng và mức độ diễn ra của quá trình trước khi biết rõ cơ chế phản ứng.

Trang 7

2 Một số khái niệm cần thiết

a. Hệ hóa học

b. Pha

c. Trạng thái và quá trình

d. Các hàm nhiệt động

Trang 8

Hệ hoá học

Trang 9

Hệ hở Hệ kín Hệ cô lập

Trang 10

Hệ dị thể- có bề mặt phân chia

Hệ đoạn nhiệt - không trao đổi chất và nhiệt.

- Có thể trao đổi công

Hệ đồng thể - không có bề mặt phân chia

Hệ đồng nhất- thành phần tính chất như

nhau

Trang 11

Pha

Là tập hợp những phần đồng thể của hệ

Giống nhau về thành phần hóa học và tính chất hóa lý.

Được phân cách với các pha khác bởi bề mặt phân chia pha.

Hệ 1 pha: hệ đồng thể

Hệ nhiều pha: hệ dị thể

Trang 12

Thông số trạng thái

Th số dung độ/ th số dung độ = th số cường độ

Thông số dung độ - là thông số tỷ lệ với lượng chất như : thể tích, khối lượng, năng lượng…

Có tính chất cộng.

Thông số cường độ- không phụ thuộc lượng chất như: nhiệt độ, áp suất

Trang 14

Hàm trạng thái

Là hàm của các thông số trạng thái

Hàm trạng thái phụ thuộc vào trạng thái của hệ

Các thông số trạng thái có thể là hàm trạng thái nhưng cũng có thể là biến số trạng thái

Trang 15

Trong quá trình biến đổi trạng thái, biến thiên của hàm trạng thái chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối chứ không phụ thuộc vào đường đi.

C

Trang 16

Một biến thiên hữu hạn từ trạng thái

1

2

0 dZ

dZ Z

Z Z

Z dZ

Z

Trang 17

TRẠNG THÁI CHUẨN ( 0 )

Áp suất chuẩn 1 atm.

Nhiệt độ tuỳ ý, thường chọn ở 250C

Chất rắn, lỏng - ở dạng nguyên chất, bền ở 1atm nhiệt độ T

Khí – khí nguyên chất, bền nhất hoặc thường gặp, Pkhí =1atm

Dung dịch C=1 mol/l

Trang 18

c.NỘI NĂNG (U)

U = E t nh ti n ị ế +E quay +E dao đ ng ộ +E hút,đ y ẩ + E nhân

Trang 19

•Không xác định chính xác nội năng U

Theo nhiệt động học, trong quá trình biến đổi trạng thái chỉ cần xác định U

•Nội năng phụ thuộc vào : bản chất, lượng chất,

Trang 20

QUÁ TRÌNH- là con đường mà hệ chuyển

từ trạng thái này sang trạng thái khác có

sự biến đổi ít nhất một thông số trạng thái

Trang 21

Quá trình đẳng tích V=0

Quá trình đẳng áp P=0

Quá trình đẳng nhiệt T= 0

Quá trình đoạn nhiệt – không trao

đổi nhiệt nhưng có thể trao đổi

công.

Quá trình vi phân – quá trình các thông

số trạng thái biến đổi vô cùng nhỏ.

Trang 22

Nhiệt và công là hai hình thức trao đổi

năng lượng của hệ với môi trường.

Nhiệt và công chỉ xuất hiện trong quá trình biến đổi trạng thái của hệ nên là hàm của quá trình, phụ thuộc vào cách tiến hành

∫δ

= 2

1

Q Q

Trong biến đổi vô cùng bé , nhiệt và công mà hệ

Trong biến đổi hữu hạn : = ∫ δ = ∫ δ

2

2

Q Q

; A A

Trang 23

•Nhiệt là thước đo sự chuyển động nhiệt hỗn loạn của các tiểu phân.

Công là thước đo sự chuyển động có trật

tự có hướng của các tiểu phân trong trường lực.

Trang 24

Qui ước về dấu của nhiệt và công

Trang 25

NHIỆT ĐỘ

Thang nhiệt độ Celsius (0C) ký hiệu t

Thang nhiệt độ Kelvin (K) ký hiệu T

T(K) = t (0C) + 273,15

Trang 26

NHIỆT DUNG (C) – là nhiệt lượng cần dùng

để nâng nhiệt độ một chất lên một độ.

(không có phản ứng hoá học,không có biến đổi pha,không có sự thay đổi thành phần của hệ )

dt

Q dT

Q

C= δ =δ

dt

Q dT

Q

Trang 27

Nhiệt dung riêng (tỉ nhiệt) [cal/g.độ] hay [J/g.độ]

Nhiệt dung mol – [cal/mol.độ] hay [J/mol.độ]

Nhiệt dung mol đẳng áp Cp ; Cp=a1+b1.T+ c1.T2…

Nhiệt dung mol đẳng tích Cv; Cv=a2+b2.T+ c2.T2

Cp và Cv là hàm trạng thái.

dT

Q

Trang 28

P A

Trang 29

Phản ứng đẳng áp, đẳng nhiệt ( O2 khí lý tưởng )

nRT V

P h

S P h

F

A = ng = ng = ng ∆ = ∆

Đẳng áp

Trang 30

QUÁ TRÌNH THUẬN NGHỊCH

Là qt có thể tiến hành theo hai chiều ngược

nhau, các trạng thái trung gian giống nhau,

không gây nên biến đổi gì trong hệ cũng như môi trường.

QUÁ TRÌNH BẤT THUẬN NGHỊCH –

Là các qt không thoả mãn các điều kiện trên Quá trình có ma sát đều là qt bất thuận nghịch Các qt tự xảy ra trong tự nhiên đều là qt bất

Trang 31

Quá trình khuếch tán của khí là quá trình bất thuận nghịch

Tự phát

Không tự phát

Trang 32

Tính chất của quá trình thuận nghịch

Xảy ra với tốc độ vô cùng chậm, có thể xem là một dãy liên tục các trạng

thái cân bằng nối tiếp nhau.

Công hệ sinh trong quá trình thuận nghịch là cực đại chỉ phụ thuộc vào

trạng thái đầu và cuối.

Tính thuận nghịch là một thuộc tính của quá

trình cân bằng.

Trang 33

Các quá trình được xem gần như quá trình thuận nghịch :

Quá trình chuyển pha ở đúng điều kiện nhiệt độ và áp suất chuyển pha.

Quá trình tăng hay giảm nhiệt độ vô cùng chậm.

Quá trình dãn nở đẳng nhiệt vô cùng chậm của khí lý tưởng.

Phản ứng hoá học diễn ra ở gần với điều kiện cân bằng.

Trang 34

II NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC VÀ HIỆU ỨNG NHIỆT

1. Nguyên lý I của nhiệt động lực học và các đại lượng nhiệt động

2. Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học và phương trình nhiệt hóa học

3. Định luật Hess và các hệ quả

Trang 35

NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC

Trang 36

Quá trình đẳng tích , dV=0 → A=0

Q v –A’= U

Có pưhh A’ 0 → Qv –A’ = U

Qv –A’ hiệu ứng nhiệt đẳng tích

Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở đk đẳng tích bằng biến thiên nội năng của hệ.

Trang 37

Không có pưhh A’=0 Q P = H ,

Có pưhh A’0 Qp –A’ = H

(Qp-A’ ) gọi là hiệu ứng nhiệt đẳng áp

Hiệu ứng nhiệt của phản ứng ở đk đẳng áp bằng biến

Trang 38

Enthalpy là hàm trạng thái ,

thông số dung độ.

• Đa số các phản ứng hoá học thường được tiến hành ở

đk áp suất không đổi nên hiệu ứng nhiệt của phản ứng

Trang 40

Q C

Q C

Nhiệt dung đẳng áp , nhiệt dung đẳng tích

Trang 41

2 Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học và phương trình nhiệt hóa

a. Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học

b. Phương trình nhiệt hóa

c. Nhiệt tạo thành và nhiệt đốt cháy

Trang 42

Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học

Là lượng nhiệt Q mà hệ thu vào hay phát ra trong qúa trình hóa học Quá trình

đẳng áp Qp = H

Trang 43

Quan hệ giữa ∆ H và ∆ U trong quá trình đẳng áp ,đẳng nhiệt

Trang 46

Phương trình nhiệt hóa học

 ∆ H được tính với giả thiết : pư xảy ra hoàn toàn , chất đầu và sản phẩm theo lượng hợp thức và

trạng thái vật lý tương ứng với pư.Nhiệt độ có thể biến đổi trong quá trình pư nhưng mọi tính toán

được thực hiện khi nhiệt độ cuối bằng nhiệt độ 0

Trang 47

Trong điều kiện bình thường (nhiệt độ thấp), phản ứng tỏa nhiệt ( ∆ H < 0) là phản ứng có khả năng

tự xảy ra

Hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn : H0T

Áp suất chuẩn 1 atm

Nhiệt độ T tuỳ ý, thường chọn ở 250C

Chất đầu và sản phẩm ở trạng thái chuẩn và cùng nhiệt độ.

Trang 48

Nhiệt tạo thành là hiệu ứng nhiệt của phản

ứng tạo thành 1 mol chất từ các đơn chất ứng với trạng thái tự do bền nhất trong những điều kiện đã cho về áp suất và nhiệt độ

Ở điều kiện chuẩn , nhiệt tạo thành tiêu chuẩn ký hiệu ( ∆ H 0

298 ) tt Các đơn chất bền ở đk chuẩn như:

Cl 2 (k); H 2 (k); O 2 (k); N 2 (k); Br 2 (lỏng); I 2 (r); C(gr) (H 0

298 ) tt của các đơn chất bền ở đk chuẩn = 0 (H 0 ) của ion H + nH O =0

Trang 49

Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn, Hf° (kJ/mol)

Phản ứng phân huỷ là phản ứng nghịch của pư tạo thành.

Trang 50

NHIỆT TẠO THÀNH TIÊU CHUẨN

Trang 51

Nhiệt đốt cháy là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy 1 mol chất bằng khí oxy tạo thành các oxyt cao bền ở đk phản ứng.

C2H4(k)+ 3O2(k) → 2CO2(k) + 2H2O(l)

(H0298)đc =-1411 kJ/mol

0

298 dc

H

0

Trang 52

Nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn của khí CO2 và nước lỏng được qui ước bằng không

Nhiệt tạo thành nguyên tử là hiệu ứng nhiệt của pư tạo thành 1mol hợp chất ở trạng thái khí từ các nguyên tử cũng ở trạng thái khí.

nhiệt của quá trình hoà tan 1mol chất tan nên chịu ảnh hưởng lớn đến lượng và bản chất của dung môi Khi lượng dung môi đủ lớn thì Hht không phụ

thuộc vào dung môi.

Trang 53

3 Định luật Hess và các hệ quả

a. Định luật Hess

b. Các hệ quả

Trang 54

Định luật Hess

Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học ở điều kiện đẳng áp hoặc đẳng tích chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của các chất đầu và sản phẩm cuối chứ không phụ thuộc vào đường đi của quá trình, nghĩa là không phụ thuộc vào số lượng và đặc điểm của các chất giai đoạn trung gian.

Trang 57

The Solution Process for NaCl

Hsoln = Step 1 + Step 2 = 788 – 784 = 4 kJ/mol

Trang 58

Hệ quả 1 - định luật Lavoisier – La Place

Trang 59

Hệ qủa 2 Chu trình Born - Haber

Trang 60

pu H H H

H

Trang 61

a A + b B = c C + d D ; ∆ H° pư ∆H° = [ cH°tt (C) + dH°tt (D)] – [ aH°tt (A) + bH°tt (B)]

Trang 63

a A + b B = c C + d D ; ∆ H° pư

H°pư = [ aH°đc (A) + bH°đc (B)]

- [ cH°đc (C) + dH°đc (D)]

Trang 66

Calculate H° (in kilojoules) for:

H H

H

H OH H

H H

H

C C

Trang 67

C a

H 0

T2

dT bC

Trang 68

aA + bB → cC +dD

dT ) C b C a ( ) C d C c ( H H

B A

2 1

D C

1

T T

P p

0 T

2

1

D C

1

T T

P p

0 T

Trang 69

Phương trình Kirchhoff , khi Cp f(T)

( C H

dT

C H

T T

p

0 T

Ngày đăng: 17/10/2014, 11:13

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w